PHÂN TÍCH và xây DỰNG hệ THỐNG xử lý nước THẢI của một NHÀ máy

Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BÀI TẬP LỚN MÔN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
ĐỀ TÀI : PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CỦA MỘT NHÀ MÁY
.
Lớp: Đại học công nghệ kỹ thuật điện 3.
Khóa:6.
Khoa: Điện.
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Hà.
Thành viên nhóm 6:
o Nguyễn Trung Kiên
o Hoàng Văn Kiên
o Nguyễn Văn Lê
o Hoàng Lam Long
o Nguyễn Phi Long
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 1
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHÀNH BIA…………………
I.1.Giới thiệu sơ lược………………………………………………
I.2 Qui trình sản xuất nhà máy bia……………………………………
I.3 Các dạng chất thải trong sản xuất bia ……………………………
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI………
II.1 Đặc trưng của nước thải nhà máy bia………………………………
II.2 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy ………………
CHƯƠNG 3:ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 2
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây nền công nghiệp thế giới nói chung và Việt Nam
nói riêng phát triển không ngừng. Kinh tế phát triển, thu nhập được nâng cao, đời
sống người dân được cải thiện… Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu đạt được thì
chúng ta đang phải đối mặt với một vấn đề mang tính toàn cầu và đe dọa đến sự sống,
đó là vấn đề ô nhiễm môi trường. Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên
rất bức xúc không những cho mỗi quốc gia mà còn cho toàn nhân loại, trong đó
hoạt động sản xuất công nghiệp được xác định là một trong những nguyên nhân ô
nhiễm chính. Vì vậy vấn đề bảo vệ môi trường là vấn đề toàn cầu, là quốc sách của
hầu hết các quốc gia trên thế giới. Trong giai đoạn hiện nay, sự toàn cầu hóa và hợp
tác quốc tế để cùng nhau phát triển là rất cần thiết cho mỗi quốc gia và Việt Nam cũng
không nằm ngoài xu thế đó.
Tuy nhiên, chúng ta cũng đang đứng trước những thuận lợi và thách thức. Một
trong những thách thức lớn nhất là vấn đề môi trường. Chính phủ Việt Nam đã rất
quan tâm đến vấn đề này nên đã ban hành nhiều văn bản pháp luật như: luật bảo vệ
môi trường (1994), nghị định 26/CP ngày 26/4/1996 của Chính Phủ về xử phạt
hành chính… và luật môi trường sửa đổi bổ sung (2006) nhằm quản lý và bảo vệ
môi trường tốt hơn. Chúng ta đã gia nhập WTO (11/1/2007) thì vấn đề môi trường là
vô cùng quan trọng; nó có thể quyết định đến thành công hay thất bại của một
doanh nghiệp.
Trong xu thế phát triển chung đó, ngành công nghiệp Rượu- Bia- Nước giải
khát, không những vừa mang lại lợi nhuận cao mà còn đóng góp đáng kể cho ngân
sách của nhà nước. Vì thế đã có nhiều nhà máy bia được xây dựng. Những nhà máy sẽ
góp phần giải quyết việc làm cho các lao động, không
chỉ lao động trực tiếp trong nhà máy mà còn các lao động ở các mạng lưới phân

phối và tiêu thụ sản phẩm; đồng thời đóng góp một phần không nhỏ cho ngân sách
nhà nước. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, các loại chất thải (đặc biệt là nước
thải) phát sinh từ hoạt động sản xuất tại nhà máy có tác động tiêu cực tới hệ sinh
thái và môi trường xung quanh. Do đó, vấn đề quan tâm nhất là nguồn nước thải từ
quá trình sản xuất bia cần phải được xử lý một cách hiệu quả.

Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 3
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHÀNH BIA
Ι.1.Giới thiệu sơ lược
- Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ít nhất
là từ thiên niên kỷ 5 TCN
- Bia là thức uống phù hợp với mọi người, có độ cồn thấp, bọt mịn xốp, có hương vị
đặc trưng. Có thể dễ dàng nhận ra một sản phẩm bia bởi màu sắc, hương vị (được tạo
ra từ các chất chiết trong nguyên liệu cồn, CO2 và các sản phẩm lên men khác). Đặc
biệt là tác dụng giảm nhanh cơn khát cuả người uống do bia đã bão hòa CO2.
- Ngày nay, bia đã trở nên phổ biến trong cuộc sống. Bất kì lúc nào, ở mọi nơi ta đều
bắt gặp bia với các dạng thành phần khác nhau, hoặc các biểu tượng, chương trình
quảng cáo về bia. Bia được sản xuất ra ngày càng nhiều, đa dạng và rất nhiều biện
pháp công nghệ sản xuất bia đã ra đời mang đặc trưng của từng hãng, từng quốc gia.
- Xét riêng ở Việt Nam sản lượng bia mỗi năm một tăng, hàng năm lại có các nhà máy
bia mới ra đời với công nghệ mới, đó là chưa kể tới các phân xưởng bia cỡ nhỏ hàng
năm cũng góp phần cung cấp bia cho thị trường. Tuy vậy, bình quân lượng bia cho
một người dân mỗi năm của nước ta chỉ đạt khoảng 2-4 lít, một con số khá nhỏ bé so
với bình quân đầu người ở các nước khác : Đức (khoảng 150 lít/người/năm)
- Nhưng sự xuất hiện của nhiều nhà máy sản xuất bia thì các loại chất thải ra trong
qui trình sản xuất bia cũng không ngừng tăng lên gây ô nhiềm nặng nề đối với môi
trường vì vậy việc thiết kế các hệ thống xử lý nước thải trong nghành sản xuất bia là
một trong những vấn đề tất yếu không thể thiếu cho việc bảo vệ môi trường cùng với

các hoạt động thiết thực đối với môi trường sẽ đảm bao sự phát triển bền vững cũa xã
hội loài người.
Ι.2.Qui trình sản xuất của nhà máy bia.
Ι.2.1 Nguyên liệu chính.
Bia được sản xuất từ : Matl ( đại mạch nảy mầm ) ,gạo tẻ, hoa houblon, nước,
nấm men. Hiện nay, nguyên liệu chính để sản xuất bia là matl đại mạch và houblon
đều phải nhập ngoại ( 60%-70%).
Ι.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia
1. Chuẩn bị nguyên liệu
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 4
Nhóm6





 !"#
$

%&'(
)*"
+$,
-.
/0$112"3
45"6
7 8.9:
;<
=

=9

$>
;< ?
@#A 
=9

=9
@#
%
%B
% 
4#3!
%
%=
&=
7 ?
C'(
DEFGHI5J, &5K
95
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 5
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Nguyên liệu được chuyển vào kho bảo quản của nhà máy theo số lượng mẻ nấu mỗi ca
về tập kết tại phân xưởng nấu. Malt và gạo được xay nghiền nhỏ đến kích thước tiêu
chuẩn.
Thiết bị dùng để nghiền malt là máy nghiền trục hoặc nghiền búa.
2.Nấu .
Là quá trình phá vỡ các màng tinh bột, thực hiện quá trình thủy phân với điều kiện p =
2-3atm ,t
0

= 110 -130
0
C
3.Đường hóa .
Chuyển tinh bột về đường ( gống như trong sản xuất rượu, cho enzim để chuyển hóa
tinh bột. Trong sản xuất bia ,không cần cho enzim vì trong malt đã có sẵn enzim ) ở
điều kiện: t
0
= 60
0
C, t = 30phút ( 1 mẻ).
4. Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn, làm lạnh.
Dịch đường được bổ sung hoa houblon và nâng nhiệt độ lên 100
0
C. Bã lọc được rửa
bằng nước nóng ở nhiệt độ 75- 80
0
C. Sau nấu hoa, dịch đường được bơm sang thùng
xoáy lốc để tách bà hoa và cặn lắng. Sau đó được làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống
8-10
0
C và được bổ sung oxy với lượng 30 – 35 ml khí /lit dịch ( tạo điều kiện thuận lợi
cho nấm men phát triển ) rồi chuyển vào thiết bị len men.
5. Quá trình lên men .
Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia, thực chất đây là quá
trình lên men rượu :
C
6
H
12

O
6
C
2
H
5
OH + CO
2
Điều kiện lên men :+ ở nhiệt độ thấp :5-10
0
C
+ Thời gian dài: 2 ngày (bia ngắn ngày) – 60 ngày, thời gian lên men càng
dài, chất lượng bia càng cao.
Có hai phương pháp lên men : lên men nổi ( 10-14
0
C) và lên men chìm ( 5-10
0
C):
lên men chính: Thường 1– 2 ngày, nhiệt độ duy trì trong giai đoạn lên men chính từ 8
– 10
0
C. khi lên men, nhiệt độ của dịch đường trong thùng tăng lên cho phép lên đến
14-16
0
C với áp suất khống chế ở mức 1,3-1,5bar. Ở giai đoạn này, tận thu men chính
có chất lượng tốt đê cấp men giống.
Lên men phụ (tàng trữ): nhiệt độ 5 -10
0
C, thời gian:20 – 50 ngày để trong thùng, số
ngày tàng trữ càng lớn, chất lượng bia càng tốt. Chuyển hóa được triệt để đường thành

rượu. Hai giai đoạn có thê tiến hành 1 hoặc 2 thiết bị.
6. Lọc bia.
Mục đích của quá trình lọc bia là tách các hạt cặn, tạp chất còn sót lại trong bia, làm
tăng độ trong của bia và làm tăng thời gian bảo quản.Thiết bị lọc có thể là lọc khung
bản với chất trợ lọc là diatomit.
7.Bão hòa CO
2
và chiết bia .
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 6
Nhóm6
men
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Từ thùng chứa bia trong, bia có thể được bão hòa thêm CO
2
với lượng nhât định ( có
tác dung giải khát ) rồi đưa đi chiết chai, chiết bom hoặc đóng lon
Bao bì được rửa ,sau đó chiết, đóng nắp, thanh trùng, kiểm tra, dán nhãn, đóng két và
xuất xưởng.
Ι.3. Các dạng chất thải trong sản xuất bia.
1. Khí thải .
- CO
2
từ các thùng lên men – khá sạch ( là CO
2
thực phẩm ) thu hôi
- Các chất khí và bụi ô nhiễm phát sinh chủ yếu do đốt nhiên liệu than ,dầu ở lò hơi
gồm - - SO
2
, NO
x

, CO
2
, CO, bụi than xử lý bằng xyclon bụi sau đó hấp phụ .
- Bụi từ khâu xay, nghiền nguyên liệu có thể khắc phục bằng cách sử dụng phương
pháp xay ướt, lọc bằng túi vải hoặc bao che kín hệ thống nghiền và tải liệu.
- Ngoài ra các khí NH
3
, Freon có thể sinh ra khi hệ thống máy lạnh bị rò rỉ
Chất ô nhiễm
Nồng độ (mg/m
3
)
Nồi hơi than Nồi hơi dầu
Bụi, khói 420 - 620 10.9 – 11.4
SO
2
210.8 – 647.4 925 – 2078
NO
x
225 - 305 148 – 242
CO 12 – 22.1
Bảng 1. Nồng dộ các chất ô nhiễm từ nồi hơi
2.chất thải rắn.
Chất ô nhiễm Đơn vị Lượng
Bã hèm kg 21-27
Nấm men kg 3 -4
Vỏ chai vỡ Chai 0.9
Bùn hoạt tính kg 0.3 – 0.4
Nhãn, giấy kg 1.5
Bột trợ lọc kg 0.2 – 0.5

Bảng 2. Lượng chất thải rắn phát sinh khi sản xuất 1 lit bia
- Xỉ than ( lò hơi): sản xuất vật liệu xây dựng, làm đường, xây dựng.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 7
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
- Bã bia, bã men : làm thức ăn gia súc dưới dạng sinh khối.
Nếu men bia chất lượng tốt (chứa vitamin và đạm rất nhiều ): sử dụng 30% làm men
giống còn lại làm thức ăn gia súc
- Bã lọc bia: chủ yếu chứa chất trợ lọc phân bón, chôn lấp .
- Chon, lon hỏng, vỏ đựng , hộp giấy tận thu, tái chế.
3. Nước thải:
- Là dạng chất thải chủ yếu gây ô nhiễm chính trong sản xuất bia.
- Nước làm mát : cho máy lạnh, làm lạnh dịch bia .
- Nước ngưng tụ trong nấu bia .
- Dung dịch tẩy rửa : xút, axit hữu cơ có tác dung tẩy .
- Nước rửa các thùng lên men, chai như CIP
- Nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng: đây là lượng lớn nhất .
- Nước thải là nguồn thải đáng luu ý trong nghành sản xuất bia. Công nghệ sản xuất
bia sử dụng một lượng nước lớn và thải ra một lượng nuớc thải đáng kể. Lượng
nước thải thải ra gấp 10 -20 lần lượng bia thành phẩm.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 8
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
ΙΙ.1 Đặc trưng của nước thải nhà máy bia.
ΙΙ1.1 Các nguồn phát sinh và đặc tính của nước thải
- Trong sản xuất bia, nước thải là dạng chất thải chủ yếu gây ô nhiễm trong sản xuất
và được phân thành ba loại:
- Nước thải coi như sạch: Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc
gần như không gây ô nhiễm nên có khả năng tuần hoàn sử dụng lại.

- Nước thải từ công đoạn sản xuất: là nước thải có độ ô nhiễm hữu cơ cao do đặc trưng
nguyên liệu đầu vào chủ yếu là gạo và malt. Hầu như tất cả các công đoạn sản xuất
đều sinh nước thải.
- Nước từ công đoạn rửa từ bộ phận nấu – đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh thùng
nấu, bể chứa, bồn lên men… có chứa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa và các hợp chất
hưu cơ carbonat do vậy có hàm lượng ô nhiễm hưu cơ cao.
- Công đoạn chiết chai dịch bia rớt trong quá trình chiết.
- Nước rửa chai là một trong những dòng thải có hàm lương ô nhiễm lớn trong sản
xuất bia. Ngoài ra, nước thải từ quá trình rửa chai có độ pH cao.
- Nước sinh hoạt: nước do công nhân sử dụng và thải ra.
- Nước chảy tràn trên bề mặt: lượng nước này chủ yếu là nước mưa, có lưu lượng lớn
vào mùa mưa, còn vào mùa khô thì không đáng kể.Đặc trưng của nước thải này là
cuốn theo các chất rơi vãi trên bề mặt nhà máy. Nhìn chung ham lượng ô nhiễm các
chất hưũ cơ hòa tan là nhỏ.
- Lượng nước thải lớn khoảng 7-10 m
3
/1000 l bia thành phẩm
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 9
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Thông số Đơn vị Mức hiện tại ở Việt Nam
pH
BOD
5
COD
SS
Tổng N
Tổng P
NH
4

+
-
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
6-9
900-1400
1700-2200
500-600
30
22-25
13-16
Bảng 3. Các thông số đặc trưng của chất thải bia
ΙΙ.1.2. Phương án giảm thiểu lượng nước thải
Tái sử dụng nước thải
- Nước làm mát cho máy lạnh, làm lạnh dịch bia có thể giải nhiệt, tuần hoàn.
- Nước ngưng tụ trong nấu bia có thể thu hồi cấp lại cho nồi hơi(do nước ngưng còn ở
nhiệt độ cao. Đây là nước mềm, không chứa ion Ca
2+
, Mg
2+
đóng cặn thành thiết
bị ).
Nước rửa các thùng lên men xử lý bằng phương pháp lọc, bổ xung thêm hóa chất để
tái sử dụng
 Phân luồng dòng thải
- Dòng 1 : Nước làm lanh trong các thiết bị, tháp giải nhiệt của hệ thống lạnh, nước

ngưng ở các nồi nấu… Đây là nguồn nước quy ước sạch
- Dòng 2 : Nước thải sinh hoạt, được quy thành nước thải xám và nước thải đen.
Trong đó nước thải xám là nước thải phát sinh từ các hoạt động nấu ăn, tắm rửa, giặt
giũ. Nước thải đen là nước thải sinh ra trong việc xả bồn cầu tại các khu vệ sinh. Nước
thải đen bắt buột xử lý trước khi xả vào hệ thống xử lý nước thải chung.
- Dòng 3 : Nước thải sản xuất là dòng thải lớn từ các công đoạn sản xuất. Dòng thải
này có hàm lượng ô nhiễm hữu cơ cao nên cần phải xử lý triệt để.
 Áp dụng sản xuất sạch hơn
- Giảm thiểu lượng nước sử dụng: tuyên truyền, huấn luyện cho công nhân về cách sử
dụng nước tiết kiệm và lợi ích của việc tiết kiệm nước.Sử dụng đúng mức lượng nước
để rửa thiết bị, nhà xưởng, nước vệ sinh…
- Thay đổi các công nghệ cũ bằng các công nghệ mới ít gây ô nhiễm hơn
+ Tránh việc nước rò rỉ thiết bị đổ ra ngoài
+ Tái sử dụng, tái chế các nguồn nước thích hợp
ΙΙ.2 Lựa chọn dây chuyền xử lý nước thải cho nhà máy.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 10
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
- Khi chọn một công nghệ xử lý nước thải phải căn cứ vào các yêu cầu sau:
• Lưu lượng, thành phần và tính chất của nước thải.
• Diện tích mặt bằng hiện có, cũng như các điều kiện mà nhà máy có thể
chấp nhận được.
• Tiêu chuẩn đầu ra của nước thải.
• Đặc tính của nguồn tiếp nhận.
• Kinh phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành.
• Đảm bảo khả năng xử lý khi nhà máy mở rộng sản xuất.
Dựa vào đặc trưng của dòng thải và tiêu chuẩn đầu ra của nhà máy bia công suất 5
triệu lit bia / năm.
Thông số Nước thải đầu vào Nước thải sau xử lý(QCVN 24-
2009)cột B

Q ( m
3
/ngày.đêm) 2000 2000
COD(mg/l) 2500 100
BOD(mg/l) 1800 50
SS(mg/l) 500 100
∑N (mg/l) 50 30
∑P (mg/l) 8 6
Ta thấy BOD
5
/COD =0,72 nằm trong khoảng 0,5 – 0,75 chứng tỏ hàm lượng chất hữu
cơ trong dòng thải khá cao nên để xử lý đạt hiệu quả cao tốt nhất ta dùng biện pháp xử
lý sinh học, vì ta cũng biết nước thải trong sản xuất bia chứa chủ yếu các chất hữu cơ ở
dạng hòa tan và ở dạng lơ lững như: hidratcacbon, protein, các axit hữu cơ….
Phương pháp xử lý nước thải gồm có:
+ Xử lý sinh học hiếu khí
+ Xử lý sinh học yếm khí
Thuyết minh.
1.song chắn rác thô.
Nuớc thải sản xuất từ các phân xưởng sản xuất và nước rửa chai ,theo đường mương
dẫn chảy về khu xử lý. Phần nước xút rửa chai sẽ được thải từ từ vào hệ thống , không
làm cho pH nước thải tăng. Nước thải trước khi đi vào bể thu gom, phần rác thô có
kích thước lớn như giẻ, rác, bao nilon, và các vật thải khác được giữ lại ở song chắn
rác thô, để bảo vệ các thiết bị xử lý như bơm, đường ống, mương dẫn …và rác thải
được công nhân gom vào thùng chứa và mang đi đổ nơi qui định của nhà máy.Song
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 11
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
chắc rắn được chia làm 2 loại di động và cố định.Song chắc rắn được đặt nghiêng một
góc 60-90 độ theo hướng dòng chảy.

2. Bể gom.
Lá nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước khi đi vào các công trình xử lý tiếp theo. Bể
gom thường được làm bằng bêtông, xây bằng gạch, nó có tác dụng điều hòa lưu lượng
nước thải.
3.Song chắn rác tinh.
Để giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ. Thiết bị tách rác tinh có hình dạng trống
quay có kích thước khe chắn 1mm. Tại đây, toàn bộ toàn rác có kích thước > 1mm sẽ
được giữ lại trên bề mặt trống và được dao gạt ra ngoài như các mẫu trấu, huyền
phù…
4. Bể điều hòa.
Đựợc dùng để duy trì lưu lượng dòng thải vào gần như không đổi ngoài ra còn điều
chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Trong bể có hệ thống
thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nông độ các chất bẩn trong toàn thể
tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc nếu có. Tại bể
điều hòa nước được điều chỉnh pH về giá trị thích hợp từ 6,6 – 7,6 nhờ bộ pH -
controller.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 12
Nhóm6
4*$G
?
4*$L
%0:&
%0*I="
MN4%
4%;
%03<$,
%0O,
95$I5J
9JP$<


7QC",
9J<R$G$-
+3!I
;5
4#3!
4#3!
+9
),3G
ST
D(FI=AH?J<R95-QK
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
5. Bê lắng sơ cấp.
Nước thải từ bể điều hòa bơm lên bể lắng. Tại đây, hàm lượng chất rắn lơ lửng SS,
BOD, COD giảm xuống nhằm giảm tải và đảm bảo các thông số đầu vào cho các công
trình tiếp theo.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 13
Nhóm6
U,*.V
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Nước thải sau khi đi qua bể lắng được bơm sang bể UASB. Bùn ở đáy bể được bơm
qua bể chứa bùn.
Có thể phân chia bể lắng thành 4 vùng :
Hình 3: Sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng
6.UAS B.
Hiệu suất
xử lý cao
đối với nước
thải có tải
trọng ô nhiễm
cao (75-

85%) [1].
Kết cấu và vận
hành đơn
giản, năng lượng cần thiết cho hệ thống thấp (dòng thải vào thiết bị phun từ dưới lên
cùng với sự tạo thành khí trong quá trình vận hành cho nên khuấy trộn tôt không cần
tốn năng lượng cho khuấy trộn nữa). Mặc khác tạo sản phẩm khí sinh học CH
4
(65-
70%), đây là nguồn năng lượng sạch nên có thể dùng cho sinh hoạt.
Tại bể UASB diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước mà không cần
có oxy. Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng
đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ và các chất
hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây.
Cấu tạo:
1.vùng phản ứng kị khí
2.vùng lắng cặn
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 14
Nhóm6
V
ù
n
g
p
h
â
n
p
h
ôi
Vùng

thu
nước
ra
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
3.cửa dẫn hỗn hợp bùn nước sau khi đã tách khí
4.cửa tuần hoàn cặn lắng
5.máng thu nước
6.ống nước dẫn sang bể aroten
7.khí sản phẩm thu được
8.ống dẫn hỗn hợp khí
7.SBR.
Bể SBR là một công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó tuần
tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Các chất hữu cơ bị oxy
hóa trong giai đoạn thổi khí. Ngoài ra, hệ thống aeroten hoạt động gián đoạn có thể
khử được nito và photpho sinh hóa do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí,
thiếu khí và kỵ khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy.
Cơ chế của quá trình:
- Oxy hóa các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ (gluxit, hydrocacbua, axit hữu cơ. )
C
X
H
Y
O
Z
+ ( x +
4
y
-
2
z

)O
2
xCO
2
+
2
y
H
2
O + E
- Oxy hóa các hợp chất hữu cơ chứa nitơ (protein, axitamin ).
C
x
H
y
O
z
N +(x +
4
y
-
2
z
+
4
3
)O
2
xCO
2

+
2
4−y
H
2
O

+ NH
3
+ E
- Quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ để tổng hợp sinh khối.
C
x
H
y
O
z
+ NH
3
+ (x +
4
y
-
2
z
-5)O
2
C
5
H

7
NO
2
+(x-5)CO
2
+
2
4−y
H
2
O + E
- Quá trình tự hủy của sinh khối.
C
5
H
7
NO
2
+ 5O
2
5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
+ E
- Ngoài ra trong hệ thống còn xảy ra các quá trình nitrit và nitrat hóa.
+ Nitrit hóa: NH
4

+
+ 3/2O
2
+ H
2
O NO
2
-
+ 2H
3
O
+
+ E
+ Nitrat hóa : NO
2
-
+ 1/2O
2
NO
3
-

Phương trình tổng quát: NH
4
+
+ 2O
2
+ H
2
O NO

3
-
+ 2H
3
O
+
- Oxy hóa các hợp chất vô cơ:
S SO
4
2-
; P PO
4
3-
; Fe
+2
Fe
+3
Nguyên lý hoạt động của bể SBR.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 15
Nhóm6
vsv
vsv
vsv
vsv
vsv
vsv
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Nước thải vào

Bể aeroten hoạt động theo mẻ kế tiếp để xử lý nước thải được thực hiện theo 5 giai

đoạn kế tiếp nhau:
- Giai đoạn 1: Đưa nứơc thải vào bể. Nước thải đã qua bể UASB tự chảy hoặc bơm
vào bể đến mức định trước bằng rơle phao, rơle phao phát tín hiệu để tự động đóng
van hoặc bơm cấp nước vào.
- Giai đọan 2: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay
làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm
thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý. Để vi sinh vật
hoạt động tốt, lượng oxy hòa tan trong nước ở bể sinh học ít nhất phải đạt 2 – 4(mg/l).
Tùy theo nhiệt độ của môi trường mà lượng oxy trong nước có khác nhau. Lượng oxy
được cung cấp ở đây là nguồn oxy không khí thông qua thiết bị cấp khí ở đáy bể
- Giai đoạn 3: Lắng trong nước: quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy
lực của bể đạt 100%.
Thời gian lắng trong và cô dặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2h.
- Giai đoạn 4: Tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp
nhận, phần nước trong sẽ được gạn ra nhờ thiết bị gạn nước bề mặt Decanter sau đó
được đi vào bể khử trùng. Phần bùn lắng sẽ tham gia vào chu tình xử lý mới, lượng
bùn dư sẽ được bơm qua bể nén bùn.
- Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ mới
Hiệu quả xử lý bể SBR phụ thuộc vào các yếu tố sau: Thành phần các chất có trong
nước thải, pH, hàm lượng oxy, lượng bùn, và trạng thái hoạt tính của bùn…… (Quá
trình này có thể vận hành bằng tay)
8. Bể khử trùng.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 16
Nhóm6
4.
1.
Xả nước thải
Làm đầy nước
thải
2.

Sục khí
5.
Xả bùn dư
Nước trong
Lắng
3.
Hình 5: Sơ đồ làm việc của bể aeroten hoạt động theo mẻ.
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Nhằm mục đích tiêu diệt các loại vi sinh vật gây bệnh chưa được hoặc không thể tiêu
diệt trong quá trình xử lý nước thải. Trong nước thải của bia có rất nhiều loại nấm và
vi sinh vật.
Để tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật gây bệnh, ta có thê khử trùng bằng các phương
pháp khác nhau như: Clo hóa, ozon hóa, tia cực tím UV … Thông thường, phương
pháp clo hóa được sử dụng rộng rãi hơn. Quá trình cung cấp clo được thực hiện nhờ
hai bơm định lượng (1 dự phòng) và 1 mixer hòa trộn. Bơm định lượng hypoclorit
được điều khiển bằng tín hiệu của thiết bị decanter lấy nước ra từ bể SBR.
9. Bế chứa bùn.
Lượng bùn dư từ xử lý hiếu khí, ki khí và bể lắng bậc 1 được bơm vào bể chứa bùn.
Khi đó bùn sẽ được tách làm hai phần bùn: phần bùn đặc lắng xuống đáy và đưa vào
thiết bị tách bùn còn phần nước trong phía trên được bơm vào hố gom.
10.Thiết bị ép bùn.
Việc xử lý cặn, bùn trong xử lý sinh học là hết sức cần thiết. Nếu xử lý không tốt sẽ
lên men yếm khí sinh mùi hôi thối, gây ô nhiễm môi trường xung quanh. Để tránh tình
trạng này, lượng bùn dư sẽ được làm khô bằng thiết bị ép bùn.
Bùn từ các bể được bơm chuyên dụng loại trục vít bơm vào ngăn hòa trộn cua thiết bị
ép bùn. Tại đây có bổ sung lượng hóa chất polymer bằng hệ thống bơm định lượng.
Bùn hòa trộn với hóa chất keo tụ được định lượng bằng bơm định lượng, sau đó bùn
được bơm lên lưới lọc. Quá trình làm khô bùn được thực hiện tại đây. Phần bùn khô
được giữ lại trên lưới và được dao gạt ra ngoài, phần nước trong chảy xuống máng và
được đưa về hố gom.

Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 17
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Các thiết bị Q(m
3
/ngày) COD(mg/l
)
BOD
(mg/l
SS
(mg/l)
pH ∑N ∑P
Đầu vào 2000 2500 1800 500 6 - 9 50 8
Song chắn rác thô 2000 2500 1800 500 6 - 9 50 8
Hố gom 2000 2500 1800 500 6 - 9 50 8
Song chắn rác tinh 2000 2325 1710 450 6 -9 50 8
Bể điều hòa 2000 2325 1710 450 6 - 9 50 8
Bể lắng sơ cấp 2000 1628 1248 234 6 -9 50 8
Xử lý sinh học kị khí 2000 488 312 140 6 -9 50 8
Xử lý sinh học hiếu
khí
2000 70 45 25 5,5 -9 30 6
Tiêu chuẩn 24:2009 2000 100 50 100 5,5 - 9 30 6
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 18
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
TÍNH TOÁN BỂ UASB
*Đầu vào:
COD
v

= 1628mg/l,
BOD
v
=1248mg/l
N=50mg/l
P=8mg/l
Dựa vào tỉ số COD:N:P=350:5:1 và thành phần của nước thải: COD=1628(mg/l),
N=50(mg/l), P=8(mg/l) tương ứng với chỉ số COD:N:P=350:11:1,69
⇒
có thể kết luận
chất dinh dưỡng đã đủ cho vi sinh vật phát triển.
Hiệu suất xử lý của UASB đạt từ 60 ÷ 85%, chọn hiệu suất xử lý là 70%. [1]
-Hiệu quả xử lý COD.
COD
ra
=1628*(1-0,7) =488,4(mg/l)
-Hiệu quả xử lý BOD.
BOD
ra
=1248*(1-0,75) =312(mg/l)
-Hiệu quả xử lý N, P:
Tỷ lệ BOD:N:P trong bể UASB tốt nhất= 350:5:1
Nồng độ BOD bị khử: 1069*0,75=801,75(mg/l)
Nồng độ N bị khử tương ứng: =
)/(45,11
350
575,801
lmg
=
×

Nồng độ P bị khử tương ứng: =
)/(3,2
350
175,801
lmg=
×
N
ra
=100- 11,45 = 88,55(mg/l)
P
ra
=8- 2,3=5,7(mg/l)
*Các thông số tính toán bể UASB:
-Lưu lượng nước thải: Q = 2000 m
3
/ngày đêm.
-COD
v
= 16280mg/l, BOD
v
=1248mg/l, N=100mg/l, P=8mg/l.
-Tải trọng khử của UASB chọn a = 8 [2]
-Thời gian lưu bùn trong UASB từ 35 ÷100 ngày [Bảng 10.9, 3]. Chọn thời gian
lưu bùn là
( )
35 ày
c
ng
θ
=

-Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc trong khoảng từ 0,6 - 0,9(m/h) để đảm bảo bùn
trong bể được duy trì ở trạng thái lơ lửng [2], chọn v = 0,88
(m/h)
*Tính toán kích thước UASB:
Lượng COD cần khử trong 1 ngày:
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 19
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội

=
3
10)4,4881628(2000
−
×−×

)/(2,2279 ngàykgCOD=
Do đó thể tích của bể là:

)(88,284
8
2279
3
m
a
G
V ===
Diện tích tiết diện của bể:

)(6,92
2488,0

2000
2
m
v
Q
F =
×
==
Chiều cao phần xử lý yếm khí:

)(3
6,92
88,284
1
m
F
V
H ===
Tổng chiều cao của bể là :H= H
1
+ H
2
+H
3
( m)
Với: H
1
: Là chiều cao phần xử lý yếm khí, H
1
=3(m)

H
2
: Là chiều cao vùng lắng, chọn H
2
=1,5(m) [2]
H
3
: Chiều cao dự trữ, H
3
= 0,3(m)
Suy ra : H = 3+1,5+0,3=4,8(m)
Chọn H=5(m)
Để UASB hoạt động tốt và dễ vận hành, ta chia hệ thống UASB làm 2 bể, diện tích
mỗi bể là:

)(3,46
2
6,92
2
2
1
m
F
F
===
Chọn F
1
=48(m
2
)

Lượng nước thải vào mỗi bể:
)/(67,41
242
2000
242
3
1
hm
Q
Q
=
×
=
×
=
Thể tích của bể:

)(240485
3
mFHV =×=×=
Chọn kích thước mỗi bể:
A x B x H =
)(240568
3
m=××
Thời gian lưu của nước:

)(76,524
1000
240

24 h
Q
V
T =×=×=
* Tính toán ngăn lắng:
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 20
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Trong bể chia làm hai ngăn lắng, nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các
tấm chắn khi đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc α=55
0
, khi đó chiều rộng mỗi
ngăn lắng:
Gọi H
lắng
là chiều cao toàn bộ ngăn lắng:
0
55
4
8
4
tgtg
L
HH
BVL
×=×=+
α
Do đó

)(55

4
8
3,0
0
mtgH
L
×=+

)(86,2 mH
L
=⇒
Chọn H
L
=3(m)
Kiểm tra chiều cao ngăn lắng:
Tổng tỷ số giữa chiều cao máng lắng và chiều cao bảo vệ và chiều cao xây dựng bể
phải >=30%.
Vậy:
%30>=
+
H
HH
bvL
Suy ra
%30%66
5
3,03
>=
+
(thoã mãn)

Thời gian lưu trong ngăn lắng thường phải lớn hơn 1 giờ:

)(728,124
1000
368
2
1
ht
L
=×
×××
=
> 1(h) như vậy thỏa mãn
*Trong bể lắp 1 tấm hướng dòng:
Với một tấm hướng dòng lắp 4 tấm chắn khí bằng, đặt theo hình chữ V, mỗi bên
đặt 2 tấm, các tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phương ngang 1 góc
55 độ.
Chọn khe hở các tấm chắn này bằng nhau.
Tổng diện tích các khe hở chiếm 15-20% tổng diện tích bể.
Chọn
bekhe
FF 15,0=
Trong ngăn có 4 khe hở, diện tích mỗi khe.

)(8,1
4
4815,0
4
4815,0
mF

khe
=
×
=
×
=
Khoảng cách (bề rộng) giữa các khe hở.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 21
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội

)(45,0
4
8,1
m
sôkhe
F
l
khe
===
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 22
Nhóm6
α
α
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 23
Nhóm6
BW
E
+(


Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Hình III.1. Hình biểu diễn tấm chắn trong UASB
Sau khi tách khí, hỗn hợp bùn nước chảy qua khe giữa các tấm chắn khí với vận tốc 9
– 10 m/h . Ta chọn vận tốc nước qua khe bằng v
k
= 9,5 m/h
Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí ( b
k
) là:

)(37,0
)/(5,9
62
67,41
mb
hm
bS
Q
v
k
kk
k
=⇒
=
××
==
∑
* Tấm chắn khí 1.
Chiều dài l

1
=L=8mk
Chiều rộng b1.

)(83,1
55sin
5,13
50sin
00
2
1
m
HH
b
lang
=
−
=
−
=
* Tấm chắn khí 2:
Chiều dài l
2
=L=8m
Chiều rộng b2

)(258)5590sin(450 mmh
=−×=
Độ dài tấm b2 chồng lên tấm b1 chọn 400mm

)(28,2
55sin
258,03,05,1
4,0
50sin
4,0
32
2
m
hHH
b =
−+
+=
−+
+=
*Tấm hướng dòng được đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 55
0
và cách tấm chắn
khí là 450mm.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 24
Nhóm6
+E
(BW
E
(
(
+9&
BW
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội

Khoảng cách giữa hai tấm chắn khí là L=4X.
Với X=450*cos55
0
=258(m)

mmmX 032,1103225844 ≈=×=⇒
Tấm hướng dòng có chức năng chặn bùn đi lên phần xử lý yếm khí lên phần lắng
nên độ rộng đáy D giữa hai tấm hướng dòng phải lớn hơn L.
Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10-20cm, chọn mỗi bên
nhô ra 20cm.

⇒
D=1030+400=1430mm
Chọn D=1430mm
Chiều rộng tấm hướng dòng =
)(12476,1246
55cos
2
1430
50cos
2
00
mm
D
≈==
*Tính toán ống phân phối nước:
Vận tốc nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0,8-2m/s. Chọn v
ông
=1m/s
Đường kính ống chính:

)(122)(122,0
360024114,3
10004
36002414,3
4
mmm
v
Q
D
òng
ôngchinh
==
×××
×
=
×××
×
=
Vậy chọn ống chính là thép không gỉ có đường kính 125mm
*Hệ thống đầu phân phối nước:
Bể UASB được thiết kế có tổng cộng 15 đầu phân phối nước.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 25
Nhóm6