Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty bia Phú Minh tỉnh Phú Yên

Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, vấn đề môi trường đang được quan tâm hàng đầu, đặc biệt là
vấn đề nước thải trong hoạt động sản xuất công nghiệp. Phần lớn nước thải từ các
nhà máy, xí nghiệp chế biến, cơ sở sản xuất công nghiệp… khi xả vào môi trường
đều chưa đạt tiêu chuẩn cho phép (TCCP), đã dẫn đến chất lượng môi trường
ngày càng bò suy thoái nghiêm trọng, đặt biệt là chất lượng môi trường nước.
Ở Việt Nam, trong những năm qua, cùng với sự phát triển của công nghiệp
nói chung, và sự bùng nổ của ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đã có
đóng góp rất lớn cho ngân sách nhà nước, góp phần tạo công ăn việc làm cho
người lao động. Tuy nhiên, cũng như các ngành công nghiệp thực phẩm khác,
nước thải của các nhà máy bia chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy, tuy
không độc hại nhưng đã góp phần làm ô nhiễm môi trường nước.
Đứng trước thực trạng này, để bảo vệ môi trường nói chung và bảo vệ
nguồn nước nói riêng, cần phải xử lý nước thải (XLNT) tại các khu công nghiệp,
cơ sở sản xuất… và tại các nhà máy bia đạt TCCP trước khi xả vào môi trường là
một điều cần thiết.
Nhận thức được sâu sắc vấn đề này tôi thực hiện đề tài: “ Tính toán-Thiết
kế hệ thống XLNT sản xuất bia cho Công ty bia Phú Minh- Phú Yên”.
2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia
trong và ngoài nước. Từ đó, tính toán, thiết kế dây chuyền công nghệ phù hợp
nhất trong điều kiện cụ thể của Công ty bia Phú Minh-Phú Yên, nhằm xử lý nước
thải của Công ty đạt TCVN 5945-1995. Công nghệ này có thể áp dụng để XLNT
cho các nhà máy bia với qui mô tương tự trong cùng khu vực.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 1
Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
3. Nội dung của đề tài
Đề tài được thực hiện gồm những nội dung chính sau:
+ Giới thiệu sơ lược về tình hình phát triển của ngành công nghiệp sản xuất
bia.
+ Giới thiệu về Công ty bia Phú Minh – Phú Yên và chất thải sinh ra trong
quá trình hoạt động của Công ty.
+ Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia cho Công ty bia Phú
Minh – Phú Yên.
+ Tính toán - thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty bia Phú Minh –
Phú Yên với công suất 415 m
3
/ngày.đêm.
+ Dự trù kinh phí thực hiện cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho
Công ty bia Phú Minh – Phú Yên.
4. Giới hạn của đề tài
Vì thời gian có hạn, nên đề tài chỉ giới hạn ở việc tính toán-thiết kế hệ
thống XLNT cho Công ty bia Phú Minh-Phú Yên trên cơ sở lưu lượng nước thải
và các đặc tính nước thải tại Công ty bia Phú Minh – Phú Yên.
5. Phương pháp thực hiện đề tài
Đề tài được thực hiện gồm những phương pháp chính sau:
+ Thu thâïp, biên hội tài liệu về các công nghệ XLNT sản xuất bia đã được
áp dụng tại Việt Nam và trên thế giới.
+ Khảo sát, phân tích hiện trạng nhà máy.
+ Trên cơ sở đó đề xuất công nghệ xử lý và tính toán-thiết kế hệ thống
XLNT cho Công ty bia Phú Minh-Phú Yên.
+ Sử dụng các phần mềm Microsoft Word, Excel, Autocad, Microsoft
Equatation 3.0 để viết văn bản, tính toán cụ thể và vẽ hệ thống xử lý.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ

Trang 2
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 3
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN
XUẤT BIA VÀ CÔNG TY BIA PHÚ MINH - PHÚ YÊN
1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất bia
1.1.1.Tình hình phát triển ngành công nghiệp sản xuất bia
1.1.1.1. Trên Thế giới
Ngành công nghiệp sản xuất bia có nguồn gốc từ Châu Âu, khởi điểm ở
một số nước như Đức, Pháp, Anh…. Với nhu cầu của thò trường ngày càng đa dạng
và phong phú không những về số lượng mà cả chất lượng. Chính vì vậy, trong
những năm gần đây để đáp ứng thò hiếu người tiêu dùng, ngành công nghiệp sản
xuất bia đã không ngừng cải tiến để đưa ra thò trường những sản phẩm bia tươi,
bia chai, bia lon… đạt chất lượng Quốc tế. Bên cạnh đó, ngành cũng có nhiều đầu
tư cho công tác xử lý chất thải do hoạt động sản xuất bia tạo ra đạt tiêu chuẩn cho
phép.
1.1.1.2. Tại Việt Nam
Với tốc độ phát triển kinh tế ngày càng tăng của đất nước, các ngành công
nghiệp từng bước chiếm lónh trong nền kinh tế của nước nhà dẫn đến một nền
kinh tế công nghiệp hoá cao. Công nghiệp phát triển dẫn đến sự suy thoái về môi
trường nghiêm trọng do các chất thải từ các nhà máy thải vào môi trường (đất,
nước, không khí). Hiện nay, ngành công nghiệp bia trong cả nước phát triển mạnh
và có qui mô rộng lớn. Ngành bia trong vòng 10 năm qua đã tập trung đầu tư

mạnh nhằm nâng cao năng suất, tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm. Ngành
đã chú trọng đầu tư các dây chuyền thiết bò hiện đại, tiên tiến, động bộ và có
công nghệ tiên tiến trên thế giới, với tổng vốn đầu tư là 5.499.287 triệu đồng với
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 4
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
một năng lực sản xuất lớn hơn 1.000 triệu lít. Hiện tại, toàn quốc có 469 đơn vò.
Trong đó, Quốc doanh Trung ương 2 đơn vò, Liên doanh và 100% vốn nước ngoài
6 đơn vò, Quốc doanh đòa phương và tư nhân 461 đơn vò. Ngành bia hoạt động sản
xuất kinh doanh có hiệu quả, đóng góp lớn vào ngân sách của nhà nước, góp
phần tăng GDP ngành công nghiệp hằng năm. Điều này được thể hiện ở sản
lượng sản xuất bia hằng năm của đất nước (bảng 1.1.)
Bảng 1.1: Sản lượng bia sản xuất hằng năm của Việt Nam
Năm Đơn vò
Sản lượng bia
2000 Triệu lít
1084,5
2001 Triệu lít
1192,95
2002 Triệu lít
1312,25
2003 Triệu lít
1456,6
2004 Triệu lít
1616.8
2005 Triệu lít 1794,6
Nguồn: Công ty bia Phú MInh
1.1.2. Công nghệ sản xuất bia

1.1.2.1. Sơ đồ công nghệ
Có thể mô tả các công đoạn chính trong quá trình sản xuất bia theo sơ đồ
sau:
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 6
Nguyên liệu
Rửa chai
Nước thải
Malt
Gạo
Nước mềm
Nước rửa
Nấu – đường hoá
Phụ gia
Hơi nước
Bã malt
Bão hòa CO
2
Bã lọc
Bãmen
Lọc dòch đường
Nấu hoa
Tách bã
Làm lạnh
Lên men chính-phụ

Lọc bia
Bã malt
Chiết chai - lon
Đóng nắp
Thanh trùng
Kiểm tra dán nhãn, nhập kho
Men giống
Nén CO
2
Hoa hublon
Glycol hay nước đá
Chất trợ lọc
Hơi xút
Nước thải
Chai, lon
Sản phẩm
Hơi nước
Hơi nước
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất bia
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
1.1.2.2. Các nguồn phát sinh chất thải
Cũng như quá trình sản xuất thực phẩm, sản xuất bia tạo ra một lượng lớn
chất thải ở cả ba dạng: rắn, lỏng, khí. Tuy không thuộc loại chất thải nguy hiểm,
độc hại nhưng chúng góp phần gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí.
 Nước thải: Gồm có nước thải sản xuất, nước thải vệ sinh thiết bò, nước
thải nhà xưởng và nước thải sinh hoạt. Theo dây chuyền sản xuất, ở hầu hết các
công đoạn sản xuất trong quá trình sản xuất bia đều có phát sinh nước thải như:
chuẩn bò nguyên liệu, nấu – đường hoá, lọc dòch đường, nấu hoa, tách bã, làm

lạnh, lên men chính – phụ, lọc bia, chiết chai – lon, và thanh trùng.
 Khí thải: gồm có hơi phát sinh từ lò nấu và hơi khí nén rò rỉ.
 Chất thải rắn: gồm có bã thải lúa mạch – gạo, xỉ lò nấu, bã men bia,
chất thải rắn sinh hoạt. Chủ yếu được phát sinh từ các công đoạn: lọc dòch đường,
tách bã, lên men chính – phụ và lọc bia.
 Tiếng ồn, độ rung: tiếng ồn, độ rung chủ yếu được phát sinh từ quá trình
hoạt động các thiết bò máy móc như: máy nghiền, máy rửa chai, băng chuyền…
 Bụi trong quá trình chuẩn bò nguyên liệu và xay malt:
Nguồn phát sinh ra bụi trong nhà máy bao gồm: trong quá trình chuẩn bò
nguyên liệu, quá trình tiếp liệu, quá trình xay malt, quá trình nghiền gạo…
Đây là các nguồn chủ yếu sẽ phát sinh ra một lượng bụi đáng kể. Tuy
nhiên tải lượng của bụi từ các nguồn này rất khó ước tính và nó phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố như: loại nguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu, tình trạng/tính năng
của thiết bò máy móc…
 Nhiệt: gồm có nhiệt hầm phát sinh từ khu vực lò nấu, và nhiệt lạnh phát
sinh từ khu vực ủ lạnh.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 7
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
1.1.3. Khả năng gây ô nhiễm của nước thải sản xuất bia
1.1.3.1. Thành phần, tính chất của nước thải sản xuất bia
Đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia là có chứa hàm lượng chất
hữu cơ cao ở trạng thái hoà tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu là
hiđratcacbon, protein và vài axít hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủy sinh
học.
Bảng 1.2: Đặc tính nước thải của một số nhà máy bia
Thông số Đơn vò
Nhà máy bia

Sài Gòn
Nhà máy bia
Bình Tây
Nhà máy bia Hoà
Bình
pH
4,5-5,0 6-8
5,17
Hàm lượng BOD
5
mg/l 1700-2700 1400
298
Hàm lượng COD
mg/l 3500-4000 2200
847,5
Chất rắn lơ lửng SS
mg/l 250-300 500
192
Hàm lượng N- NH
3
mg/l 12-15
2,85
Tổng N
mg/l 30
4,21
Tổng P
mg/l 20-40 25
0,8
Coliform
Tế bào/ml

22.10
4
Màu (tại hố thải) Pt-co 250-350
Hơi đen (có lúc
trắng đục).
Mùi (tại hố thải) Hơi thối
Nguồn: + Báo cáo ĐTM dự án nhà máy bia Bình Tây công suất 50.000.000
lít/năm – Công ty bia Sài Gòn Tp.Hồ Chí Minh tháng 7/1997.
+ Nghiên cứu nước thải Công ty bia Bình Tây.
1.1.3.2. Tác động của nước thải sản xuất bia đến môi trường
Nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa nhiều hợp chất hữu cơ có
nguồn gốc từ tinh bột, protein… nếu không được xử lý thỏa đáng sẽ gây ra những
tác động xấu đến môi trường như sau:
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
 Khí phân giải từ nước có mùi hôi thối và có chứa các khí độc như: NH
3
,
H
2
S, mercaptanes,….
 Có thể gây ngập lụt tạm thời do không tiêu thoát nước kòp dẫn đến khó
khăn cho hoạt động sản xuất của nhà máy.
 Góp phần làm tăng hàm lượng các chất lơ lửng trong nước chủ yếu là do
bã malt, gạo, xác men và bột trợ lọc có trong nước thải.
 Góp phần làm giảm lượng ôxy hòa tan trong nước do hoạt động của các
vi sinh vật trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Ảnh hưởng đến quá trình tái

tạo ôxy hòa tan trong nước.
 Tăng khả năng gây phú dưỡng nguồn nước do các chất dinh dưỡng trên
có trong nước thải. Khi quá trình phú dưỡng hóa xảy ra sẽ làm giảm lượng ôxy
hòa tan trong nước gây ra hiện tượng phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ và
sinh ra một số sản phẩm độc hại như H
2
S, mercaptanes ảnh hưởng đến hệ sinh
thái.
1.2. Tổng Quan Về Công Ty Bia Phú Minh
1.2.1. Tồng quan về công ty Bia Phú Minh
1.2.1.1. Giới thiệu chung
Tên công ty : Công ty bia Phú Minh
Đòa chỉ : 55 Nguyễn Trãi, phường 4, Tp.Tuy Hoà. Nhà máy sản xuất
đặt tại khu công nghiệp Hoà Hiệp, với tổng diện tích là 13.766 m
2
.
Điện thoại : (057) 8319659
Fax : 8319659
1.2.1.2. Lòch sử hình thành và phát triển
Công ty bia Phú Minh ra đời vào ngày 09/05/2001, được Sở Kế Hoạch Đầu
Tư cấp giấy phép đăng ký kinh doanh số 3663000003. Do đại đa số cán bộ công
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 9
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
nhân viên Công ty liên doanh bia Sài Gòn – Phú Yên góp vốn thành lập với tổng
số vốn là 10.586.900.000 đồng, nhằm xây dựng một nhà máy sản xuất bia tươi
với máy móc thiết bò hiện đại, tạo ra sản phẩm bia tươi các chất lượng tương
đương với bia Sài Gòn.

Sản phẩm bia tươi 50 – Phú Minh ra đời vào tháng 01/2002, được người
tiêu dùng ưa chuộng và là sản phẩm ưa chuộng của người tiêu dùng trong khu vực
Miền trung và Tây nguyên. Đồng thời do mở rộng qui mô sản xuất Công ty đã tạo
ra công ăn việc làm cho nhiều lao động trong nước, khách hàng của Công ty ngày
càng đông, giúp cho hoạt động sản xuất của Công ty ngày càng phát triển và
đứng vững trên thò trường, được thể hiện thông qua sản lượng bia sản xuất hằng
năm của Công ty.
Bảng 1.3: Sản lượng bia sản xuất hằng năm của Công ty bia Phú Minh
Năm Đơn vò
Năng suất
2002 triệu lít
2.2
2003 triệu lít
6.1
2004 triệu lít
8.0
2005 triệu lít
9.8
6 tháng đầu năm 2006 triệu lít 10.3
Nguồn: Công ty bia Phú Minh
1.2.1.3. Chức năng và nhiệm vụ
 Chức năng:
Sản xuất bia tươi, mua bán các loại bia khác và mua bán các mặt hàng như:
thủy sản, nước giải khát, nông sản, kinh doanh khách sạn, vải hàng may mặc sẵn,
dày da, bánh kẹo. Ngoài ra Công ty còn có dòch vụ cho thuê: thuê phương tiện
vận tải đường, dụng cụ bán bia hơi.
 Nhiệm vụ:
+ Kinh doanh đúng ngành nghề đã đăng ký giấy phép kinh doanh.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 10

Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
+ Thực hiện cam kết hoạt động thương mại.
+ Xây dựng và tổ chức thực hiện kế hoạch sản xuất kinh doanh đã đề ra,
đã đăng ký với khách hàng.
+ Thực hiện lao động hợp lí, đúng luật lao động quy đònh của nhà nước.
+ Tuân thủ các chính sách và chế độ quản lý kinh tế của nhà nước, thực
hiện đầy đủ, trung thực báo cáo tài chính.
+ Về mặt công tác vệ sinh công nghiệp: đảm bảo an toàn song song với
công tác phòng cháy chữa cháy.
1.2.2. Dây chuyền sản xuất của công ty Bia Phú Minh
1.2.2.1. Dây chuyền sản xuất
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 11
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
1.2.2.2. Thuyết minh dây chuyền sản xuất
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 12
Lên men chính - phụ
Nước thải
Hơi nước
Bã malt
Hơi nước
Nguyên liệu
Nấu – đường hoá
Lọc dòch đường
Đun sôi

Lắng cặn
Làm lạnh
Chiết bia
Lọc bia
Bã lọc
Bã men
Phụ gia
Glycol hay nước đá
Men giống
Chất trợ lọc
Rửa keg
Nước thải
Hơi xút
Hoa hublon
Đóng keg inox 30 lít
Keg inox
Thành phẩm
Bã men
Hình 1.2: Dây chuyền sản xuất Công ty bia Phú Minh
Nước rửa
Nước mềm
Malt
Gạo
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
Dây chuyền sản xuất của Công ty là một dây chuyền khép kín và có thể
chia làm ba giai đoạn: giai đoạn nấu, giai đoạn lên men, giai đoạn chiết.
 Giai đoạn nấu
Nguyên liệu (malt, gạo) được vận chuyển về và chứa trong các kho của

Công ty, tại đây nguyên liệu được bảo quản cẩn thận và sau đó đưa vào các bồn
chứa của phân xưởng nấu – đường hóa.
Trong giai đoạn này malt, gạo được xay còn nguyên vỏ và nghiền nát được
đưa vào trong nồi để nấu (nồi đường hóa). Sau khi nguyên liệu được nấu trong
một thời gian nhất đònh sẽ tự động lọc bã và cho ra dòch đường. Đường này sẽ
được chuyển đến bộ phận lên men.
 Giai đoạn lên men và lọc
Tại đây bộ phận lên men tiếp nhận dòch đường của bộ phận nấu trộn chung
với hoa houlon và một số phụ gia khác để lên men, sau khi trải qua hai quá trình
lên men chính và lên men phụ. Quá trình lên men chính sẽ tạo ra bia bán thành
phẩm (bia chưa lọc). Bia chưa lọc này sẽ trải qua quá trình lọc để lọc các tạp chất
đồng thời làm trong nước bia và chuyển đến phân xưởng chiết.
 Giai đoạn chiết
Tại đây keg inox 30 lít sẽ được súc, hấp, làm lạnh nhằm diệt trùng vi
khuẩn, làm khô ráo sau đó chiết bia và đóng nút, rồi được chuyển đến các kho có
trang bò hệ thống làm lạnh và các thiết bò khác để đảm bảo bia tươi sản xuất ra.
1.2.3. Nguồn phát sinh nước thải của công ty Bia Phú Minh
Nước thải của Công ty bia Phú Minh gồm có nước thải sản xuất, nước thải
vệ sinh thiết bò, nước thải nhà xưởng và nước thải sinh hoạt. Theo dây chuyền sản
xuất, ở hầu hết các công đoạn sản xuất trong quá trình sản xuất bia đều có phát
sinh nước thải như sau:
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 13
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
+ Nước thải ở phân xưởng nấu: gồm quá trình hồ hóa – đường hoá – nấu
hoa – làm lạnh nhanh… có chứa nhiều bã malt, bã hoa trôi theo dòng thải khi vệ
sinh thiết bò và nhà xưởng.
+ Nước thải ở công đoạn lên men chủ yếu là nước vệ sinh từ các thiết bò

lên men và sàn nhà, chiếm lượng lớn, chứa nhiều bã men và các chất hữu cơ (sản
phẩm của quá trình lên men). Đây là nguồn gây ô nhiễm đáng lưu tâm.
+ Nước thải sử dụng cho quá trình trao đổi nhiệt như ở lò hơi, làm lạnh,…
tương đối sạch (ít bò ô nhiễm). Ở công đoạn rửa chai, lượng nước thải tuy nhiều
song cũng không ô nhiễm nặng.
+ Nước thải ở công đoạn lọc bia chứa các chất cặn bia và chất trợ lọc
(diatomit) trôi theo dòng thải. Ở công đoạn chiết, bia rơi vãi cũng được đi vào
dòng thải chung.
1.2.4. Đặc tính nước thải của công ty Bia Phú Minh
Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý và hoá sinh của nước thải được đưa ra
ở bảng 1.4.
Bảng 1.4: Đặc tính nước thải của Công ty bia Phú Minh
Thông số Đơn vò
Hàm lượng
Hàm lượng BOD
5
mg/l
1525
Hàm lượng COD mg/l
2500
Chất rắn lơ lửng SS mg/l
700
Tổng N mg/l
85
Tổng P mg PO
4
3-
/l
35
Màu Pt-co

208
pH 6,67
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 14
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN
XUẤT BIA
2.1. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải
Mỗi loại nước thải có thành phần, tính chất khác nhau. Vì vậy, mức độ gây
ô nhiễm của chúng cũng khác nhau. Khi XLNT, cần phải lựa chọn phương pháp
xử lý phù hợp nhất với thành phần, tính chất của từng loại nước thải.
Các phương pháp xử lí nước thải như sau: Phương pháp cơ học, phương
pháp hoá lý và phương pháp sinh học.
2.1.1. Phương pháp cơ học
Là phương pháp cơ học để loại bỏ tạp chất như: Chất rắn lơ lững, cát, sỏi,
dầu mỡ, rơm cỏ, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ…. Đây là phương pháp đơn giản, rẻ
tiền, hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao và đang được sử dụng rộng rãi.
Một số công trình xử lý như sau: Song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng 1, bể lắng
bùn (2), bể vớt dầu, bể tuyển nổi…
2.1.1.1. Song chắn rác
Song chắn rác giữ lại các thành phần có kích thước lớn, tránh làm tắc máy
bơm, đường ống hoặc kênh dẫn.
Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau ở trên mương dẫn
nước. Khoảng cách giữa các thanh đan gọi là khe hở. Song chắn rác có thể phân
thành các nhóm sau:
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ

Trang 15
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
+ Theo khe hở song chắn phân biệt loại thô (30 - 200mm) và loại trung
bình (5 - 25mm).
+ Theo đặc điểm cấu tạo phân biệt loại cố đònh và loại di động.
+ Theo phương pháp lấy rác khỏi song chắn phân biệt loại thủ công và cơ
giới.
Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở của vào kênh dẫn, nghiêng
một góc 45 - 60
o
nếu làm sạch thù công hoặc nghiêng một góc 75 - 80
o
nếu làm
sạch bằng máy. Tiết diện song chắn có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Vận tốc
nước chảy qua song chắn giới hạn trong khoảng từ 0,7 - 1 m/s. Vận tốc cực đại
dao động trong khoảng 0,7 5 - 1 m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song. Vận
tốc cực tiểu là 0,4 m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn và lắng cặn.
2.1.1.2. Bể lắng cát
Bể lắng cát có nhiệm vụ tách các tạp chất vô cơ chủ yếu là cát và được bố
trí trước bể lắng. Sử dụng bể lắng cát để tránh ảnh hưởng xấu tới các công trình
xử lý nước thải khác. Bể lắng cát có thể: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng, bể
lắng cát tiếp tuyến, bể lắng cát thổi khí – tiếp tuyến.
Bể lắng cát ngang là loại bể lắng cát thông dụng nhất. Thường thiết kế hai
ngăn: một ngăn cho nước qua, một ngăn cào cát sỏi lắng. Hai ngăn này làm việc
luân phiên nhau.
Hình 2.1: Bế lắng cát ngang
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 16

Bùn
lắng
Nước thải
Nước sau lắng
1 2 3
4
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
2.1.1.3. Bể lắng
Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bể
lắng 1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh
học (bể lắng 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang
và bể lắng đứng.
+ Bể lắng ngang: Nước thải chuyển động theo phương ngang qua bể với
vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,2 – 2,5 giờ. Các bể lắng
ngang được sử dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000 m
3
/ngày.
+ Bể lắng đứng: Nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới
lên đến vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao
động trong khoảng 45 - 120 phút. Hiệu suất của bể lắng đứng thường thấp hơn bể
lắng ngang từ 10 - 20%.
2.1.1.4. Bể vớt dầu
Có nhiệm vụ loại bỏ các chất nổi như mỡ, dầu…Nhiều khi còn kết hợp với
bể tuyển nổi. Bể vớt dầu có cấu tạo giống bể lắng ngang đặt thêm hệ thống thu
váng nổi.
2.1.1.5. Bể tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng
rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, khả năng lắng kém. Trong một số trường hợp,

quá trình này còn được dùng để tách các chất hoà tan như các chất hoạt động bề
mặt.
Trong xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi thường được sử dụng để khử các
chất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là có
thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 17
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha
lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập
hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên
bề mặt.
Tuỳ theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi được
thực hiện theo các phương thức sau:
+ Tuyển nổi bằng khí phân tán: Trong trường hợp này, thổi trực tiếp khí
nén vào bể tuyển nổi để tạo thành bọt khí có kích thước từ 0,1- 1 mm. Gây xáo
trỗn hỗn hợp khí – nước chứa cặn. Cặn tiếp xúc với bọt khí, dính kết và nổi lên
bề mặt.
+ Tuyển nổi chân không: Trong trường hợp này, bão hoà không khí ở áp
suất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không. Hệ thống này
ít được sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao.
+ Tuyển nổi bằng khí hoà tan: Sục khí vào nước ở áp suất cao (2 - 4 atm),
sau đó giảm áp suất giải phóng khí. Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có
kích thước 20 - 100 mm.
2.1.2. Phương pháp hoá lý
Là phương pháp dùng các phẩm hoá học, cơ chế vật lý để loại bỏ cặn hòa
tan, cặn lơ lửng, kim loại nặng góp phần làm giảm BOD và COD.
Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để xử lý nước cấp và nước thải

dựa trên cơ sở của những quá trình : keo tụ-tạo bôngï, hấp thụ, trích ly, trao đổi
ion, bay hơi, tuyển nổi, cô đặc, khử khí,…
2.1.2.1. Trung hòa
Do trong nước thải có chưa axit hoặc bazơ, loại nước thải này có khả năng
ăn mòn vật liệu của các công trình xử lý, phá vỡ các quá trình sinh hoá trong các
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 18
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
công trình xử lý sinh học, do vậy cần phải thực hiện quá trình trung hòa đối với
loại nước thải nói trên. Trung hoà bằng cách dùng các dung dòch axit hoặc muối
axit, các dung dòch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa nước thải.
2.1.2.2. Kết tủa, tạo bông
Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mòn
phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1-10 µm. Các hạt
này không nổi và cũng không lắng, do đó tương đối khó tách loại. Theo nguyên
tắc các hạt có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực
này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ
nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của
sự xáo trộn.
Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân
tán nhờ lực đẩy tónh điện vì bề mặt các hạt keo tích điện, có thể là điện tích âm
hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dòch hoặc sự
ion hóa các nhóm họat hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ
lực đẩy tónh điện. Do đó để phá tính bền của hạt keo cần trung hoà điện tích bề
mặt của chúng, quá trình này gọi là quá trình keo tụ.
Các hạt keo đã bò trung hoà điện tích có thể liên kết với những hạt keo
khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình
này gọi là quá trình tạo bông.

Tuy nhiên, khi xử lý, để giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng
của các bông cặn người ta sử dụng một số hoá chất như: phèn nhôm, phèn sắt,
polymer có tác dụng kết dính các chất khuếch tán trong dung dòch thành các hạt
có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn rồi lắng để loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nước
thải.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
Việc lựa chọn chất tạo bông hay keo tụ phụ thuộc vào thành phần và tính
chất của nước thải cũng như của chất khuếch tán cần loại.
2.1.2.3. Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ dùng để loại hết các chất bẩn hòa tan vào nước mà
phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không thể loại bỏ được
với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao
hoặc các chất có mùi, vò và màu rất khó chòu.
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo
nhôm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ
mạ sắt… Trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất. Các chất hữu cơ,
kim loại nặng và các chất màu dễ bò than hấp phụ. Lượng chất hấp phụ tùy thuộc
vào khả năng của từng loại chất hấp phụ và hàm lượng chất bẩn có trong nước.
Phương pháp này có thể hấp phụ 58 - 95% các chất hữu cơ và màu. Các chất hữu
cơ có thể bò hấp phụ được là phenol, alkylbenzen, sunfonic axit, thuốc nhuộm và
các hợp chất thơm.
2.1.2.4. Trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được dùng làm sạch nước nói chung trong đó có
nước thải, loại ra khỏi nước các ion kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Pb, Cd, Mn…
Cũng như các hợp chất có chứa asen, phosphor, xyanua và cả chất phóng xạ.
Phương pháp này được dùng phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca

2+
và Mg
3+
ra
khỏi nước cứng.
Trao đổi ion là quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi
với ion cùng điện tích trong dung dòch khi tiếp xúc với nhau. Trao đổi ion cũng là
một quá trình hấp thụ trong đó các ion có trong dung dòch thay thế những ion của
chất trao đổi không hoà tan gọi là trao đổi ion.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 20
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ hoặc hữu cơ có
nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp. Các chất thường được sử dụng như: zeolit, đất
sét, nhôm silic, silicagen, pecmutit, các chất điện li cao phân tử, các loại nhựa
tổng hợp (polyme không tan).
2.1.2.5. Oxihoá khử
Để làm sạch nước thải, có thể sử dụng các tác nhân oxy hoá như Clo ở
dạng khí và hóa lỏng, đyoxyt clo, clorat canxi, peroxyt hro ( H
2
O
2
), oxi của
không khí…
Quá trình oxi hoá sẽ chuyển các chất độc hại trong nước thải thành các
chất ít độc hại hơn và tách khỏi nước, quá trình này tiêu tốn nhiều hoá chất nên
thường chỉ sử dụng khi không thể xử lý bằng phương pháp khác.
2.1.3. Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học được ứng dụng để sử lý các chất hữu cơ hoà tan có
trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H
2
S, sunfit, ammonia, nitơ,… Quá
trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được
khoáng hoá và trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước.
Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá
sinh hoá. Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hoà tan, cả chất keo và chất
phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo
ba giai đoạn chính sau:
+ Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật.
+ Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng
độ bên trong và bên ngoài tế bào.
+ Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và
tổng hợp tế bào mới.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 21
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải ngành chế
biến thực phẩm. Với ưu điểm là rẻ tiền và có khả năng tận dụng sản phẩm phụ
làm phân bón (bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí metan).
2.1.3.1.Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong
điều kiện tự nhiên:
Các phương pháp này dựa trên khả năng tự làm sạch sinh học trong môi
trường đất và hồ nước.
Dựa trên nguyên tắc đó, người ta chia nhóm các phương pháp sinh học xử
lý nước thải ra những phương pháp xử lý sau:
+ Phương pháp đồng tưới công cộng và đồng tưới nông nghiệp

+ Phương pháp bãi lọc sinh học
+ Phương pháp hồ sinh học hiếu khí
+ Phương pháp hồ sinh học kò khí
 Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều
kiện tự nhiên:
+ Cánh đồng tưới và bãi lọc:
Việc xử lý nước thải được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc
là dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi
qua lọc, nhờ có ôxi trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh
vật hiếu khí hoạt động phân huỷ các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống,
lượng ôxi càng ít và quá trình ôxi hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần. Cuối
cùng đến độ sâu ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat.
Cánh đồng tưới có hai chức năng: xử lý nước thải và tưới bón cây trồng.
Tùy chức năng nào là chính, cánh đồng tưới sẽ là cánh đồng tưới công cộng hay
cánh đồng tưới nông nghiệp hoặc chỉ làm chức năng xử lý nước thải gọi là bãi lọc
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 22
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
(cánh đồng lọc). Đối với cánh đồng tưới nông nghiệp ngoài khả năng làm ẩm đất
còn phải đáp ứng các chất dinh dưỡng (N,P,K) cho cây trồng. Việc dùng nước thải
tưới bón cho cây trồng có thể tăng năng suất lên 2 – 4 lần, nhất là cánh đồng cỏ
gấp 5 lần.
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán. Vì
vậy, khi xây dựng và quản lý các cánh đồng trên phải tuân theo những yêu cầu
vệ sinh nhất đònh, cụ thể là cấm không được dùng nước thải chưa qua xử lý sơ bộ
để tưới các loại rau ăn sống.
 Hồ sinh học:
Xử lý nước thải trong hồ sinh học là phương pháp xử lý đơn giản nhất và

đã được áp dụng từ thời xa xưa. Hồ sinh học được áp dụng rộng rãi hơn đồng lọc
và đồng tưới. Ưu điểm lớn nhất của hồ sinh học là chúng chiếm diên tích nhỏ hơn
đồng lọc sinh học. Ngoài những lợi ích trên, hồ sinh vật còn có những lợi ích sau:
+ Nuôi trồng thủy sản;
+ Cung cấp nước cho trồng trọt;
+ Điều hoà dòng chảy trong mùa mưa và hệ thống thoát nước đô thò;
+ Không đòi hỏi chi phí cao;
+ Bảo trì, điều hành đơn giản;
Quy trình xử lý theo phương pháp hồ sinh học khá đơn giản và được tóm tắt
như sau:
Nước thải  loại bỏ rác, cát, sỏi… Các ao hồ ổn đònh  Nước đã xử lý
 Hồ sinh học kò khí:
Dùng VSV để phân giải cặn lắng ở điều kiện kò khí. Không ứng dụng trong
xử lý nước thải sinh hoạt mà được ứng dụng trong nước thải công nghiệp có sự ô
nhiễm nặng.
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 23
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
Nhược điểm lớn nhất của những hồ kò khí là chúng thường tạo ra mùi rất
khó chòu. Vì vậy, phải chọn đòa điểm cách xa khu dân cư 1,5 – 2 km để xây dựng
hồ kò khí.
 Hồ sinh học hiếu khí:
Là hồ dựa vào khả năng tự làm sạch và làm thoáng tự nhiên. Trong điều
kiện tự nhiên không tồn tại loại hồ hiếu khí tuyệt đối. Tùy thuộc vào khả năng
tạo ra ôxi hoà tan và khả năng chuyển hoá vật chất trong điều kiện tự nhiên,
người ta chia hai loại hồ hiếu khí, hồ thoáng khí tự nhiên và hồ hiếu khí nhân tạo
trong điều kiện tự nhiên.
 Hồ sinh học kò hiếu khí :

Loại hồ này rất phổ biến trong thực tế. Đó là loại kết hợp có hai quá trình
song song: phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan có đều ở trong nước và
phân hủy kò khí cặn lắng ở vùng đáy.
Ở những hồ sinh học kò hiếu khí, người ta phân ra ba vùng khác nhau. Trên
cùng là vùng hiếu khí, ở giữa là vùng trung gian và cuối cùng là vùng kò khí.
2.1.3.2. Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu
khí trong điều kiện nhân tạo:
 Bể Aerotank: Đây là công trình phổ biến nhất trong cả xử lý nước thải
sinh hoạt và công nghiệp. Xử lý hiếu khí, sử dụng bùn hoạt tính làm giá thể của
VSV. Thông dụng nhất hiện nay là hình bể khối chữ nhật. Nước thải chảy qua
suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng ôxi hoà
tan và tăng cường quá trình ôxi hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước. Bể Aerotank
là một công trình sinh học sử dụng bùn hoạt tính để phân giải các chất hợp chất
hữu cơ và được phân giải theo 3 giai đoạn:
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 24
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS. Tôn Thất Lãng
Tính toán - thiết kế HTXLNT cho Công ty bia Phú Minh –- Phú Yên
+ Giai đoạn 1: Tốc độ ôxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ ôxi. Ở giai đoạn này
bùn hoạt tính hình thành và phát triển.
+ Giai đoạn 2 : Bùn hoạt tính sẽ khôi phục khả năng ôxi hoá và tiếp tục ôxi
hoá hợp chất hữu cơ còn lại. Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bò phân
hủy nhiều nhất.
+ Giai đoạn 3 : Sau một thời gian khá dài tốc độ ôxi hóa cầm chừng và có
chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ ôxi tăng lên. Đây là giai đoạn nitrát
hoá các muối amon.
* Một số bể aerotank tiêu biểu:
+ Aerotank tải trọng thấp;
+ Aerotank tải trọng cao một bậc;

+ Aerotank tải trọng cao nhiều bậc;
+ Aerotank tải trọng cao xen kẽ bể lắng bùn;
+ Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh;
 Mương oxi hoá: Là một dạng cải tiến của aeroank khuấy trộn hoàn
chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động
hoàn toàn trong mương.
Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD
20
= 1000 - 5000 mg/l có thể đưa vào
xử lý ở mương ôxi hoá.
Đối với nước thải sinh hoạt chỉ cần qua chắn rác, lắng cát và không cần
qua lắng 1 là có thể đưa vào mương ôxi hóa.
Mương ôxi hóa có dạng hình chư ûnhật, hình tròn hay hình elíp. Đáy và bờ
có thể làm bằng bêtông cốt thép hoặc đào đất có gia cố. Chiều sâu công tác từ
0,7 – 1 m.
 Bể lọc sinh học:
SVTH: Nguyễn Thò Việt Huệ
Trang 25