khảo sát độ lưu dữ theo thời gian bốc hơi của màng lọc

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Lời cảm ơn
Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi đến PGS.TS. phạm
văn khiêm và Thạc sĩ. Trần Thị Dung đã giao đề tài và tận
tình hớng dẫn em trong suốt quá trình em thực tập tại Cơ sở chế
tạo màng lọc - Đại học Quốc gia Hà Nội.
Và cũng qua đây em xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị
trong Cơ sở chế tạo màng lọc - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo
điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập tại đây.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa và các
bạn sinh viên K
44
B
đã động viên và giúp đỡ em trong quá trình
học tập và hoàn thành khoá luận này.
Mục lục
Lời cảm ơn
Mở đầu 4

Phần tổng quan 5
1. Giới thiệu chung về màng lọc 5
1.1 Cấu trúc của màng 5
1.2. Các kiểu màng 5
1.3 Một số đặc tính của màng 6
1.4. Một số đặc trng cơ lý của màng 6
1.5. Cơ chế tách trên màng 8
1.5.1. Thuyết mô hình mao quản 8
1.5.2. Thuyết sàng lọc 8
1.6. Các yếu tố ảnh hởng tới quá trình tách trên màng 8
2. Công nghệ sản xuất bia 10
2.1. Chuẩn bị nguyên liệu 10

2.2. Quá trình đờng hoá hoa houblon 11
2.3. Quá trình lên men 12
2.4. Lọc bia, làm trong bia, đóng chai thành bia thành phẩm 13
2.4.1. Mục đích của qúa trình lọc bia, làm trong bia 13
2.4.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình làm trong bia 13
2.4.3. Các phơng pháp làm trong bia 14
3. Các tiêu chuẩn chất lợng của bia 17
3.1. Các chỉ tiêu cảm quan của bia 17
3.2. Các chỉ tiêu hoá lý của bia 18
3.3. Các chỉ tiêu vi sinh vật của bia hơi, bia chai, bia hộp 18
4. Rác thải sinh hoạt, các thông số chính của nớc rác và các
phơng pháp xử lý nớc rác 19
4.1. Rác thải sinh hoạt 19
4.2. Các thông số chính của nớc rác 20
4.2.1. Hàm lợng chất rắn 20
4.2.2. Hàm lợng ôxy hoà tan DO 21
4.2.3. Nhu cầu ôxy hoá học COD 21
4.2.4. Nhu cầu ôxy sinh hoá BOD 22
4.2.5. Độ màu 23
4.2.6. Độ đục 23

2

4.2.7. Các chất dinh dỡng 23
4.3. Các phơng pháp xử lý nớc thải 23
4.3.1. Phơng pháp hoá lý 23
4.3.2. Xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học 25
4.4. Đặc tính nớc rác Nam Sơn 27
Phần thực nghiệm 29
2.1. Hoá chất, thiết bị 29

2.1.1. Hoá chất 29
2.1.2. Thiết bị 29
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lợng màng lọc 29
2.3. Các phơng pháp phân tích kiểm tra độ lu giữ của màng lọc 30
2.4. Nghiên cứu chế tạo màng lọc bia Xellulo axetat
và polyprobylen biến tính 31
2.4.1. Quy trình công nghệ 31
2.4.2. Màng Xellulo axetat kéo trên kính 32
2.4.3. Màng Xellulo axetat có đế vải 32
2.4.4. Màng Xellulo axetat và polyprobylen biến tính 33
2.5. ứng dụng màng lọc xử lý nớc rác Nam Sơn Hà Nội 35
2.5.1. Tìm hiểu sự biến động hàm lợng chất hữu cơ và amoni
của nớc rác Nam Sơn 35
2.5.2. Kết quả lọc nớc rác Nam Sơn sau cộng đoạn xử lý hoá lý
và tách loại amoni 35
2.5.3. Khảo sát độ lu dữ theo thời gian bốc hơi của màng lọc 36
2.5.4. So sánh màng M3 với màng vi trùng có kích thớc lỗ 0,22 àm 37
Kết luận 38
Tài liệu tham khảo
Mở đầu

3

Trong những năm gần đây màng và kỹ thuật lọc màng đã phát triển rất mạnh,
phạm vi ứng dụng của nó rất rộng rãi. Màng đã đợc ứng dụng vào ngành công
nghiệp quan trọng với quy mô lớn nh tách nớc ngọt từ nớc biển bằng phơng pháp
thẩm thấu ngợc, trong y tế màng đợc dùng để tách các loại độc tố trong máu, để lọc
thuốc tiêm, dịch chuyền Đặc biệt màng đã đợc ứng dụng trong quá trình lọc bia và
xử lý nớc thải
- Trong quá trình sản xuất bia, khâu lọc đóng vai trò rất quan trọng. Lọc

trong để loại bỏ nấm men thuần chủng, các vi sinh vật và các tiểu phân lơ lửng. Ng-
ời ta có thể làm trong bia với vải và chất trợ lọc diatomit tuy nhiên bia sau khi lọc
phải tiến hành thanh trùng nhiệt sẽ làm ảnh hởng đến hơng, vị, màu sắc của bia.
Ngoài ra nếu chất trợ lọc không tinh khiết sẽ đem vào bia một số tạp chất không có
lợi cho sức khoẻ. u điểm của lọc bia bằng màng là có thể loại bỏ hết các vi sinh vật
mà không ảnh hởng đến màu sắc và hơng vị của bia.
- Hiện nay vấn đề môi trờng đang đợc quan tâm đặc biệt vì tầm quan trọng
của nó đối với tơng lai. Một trong các vấn đề nổi bật đó là rác thải đô thị. ở Việt
Nam thì công nghệ xử lý rác thải đô thị chủ yếu đợc tiến hành theo kiểu chôn lấp.
Các bãi rác đã đợc xây dựng theo quy mô khác nhau tuỳ thuộc vào kinh phí của từng
địa phơng. Bãi rác Nam Sơn đợc xem là lớn hơn cả để xử lý rác thải của Hà Nội.
Rác đợc chôn lấp tại các bể có đáy lót bằng các chất chống thấm và rò rỉ ra các
nguồn nớc xung quanh. Tuy nhiên do nớc ma cùng với nớc rác phân huỷ thì có hàng
nghìn mét khối nớc tạo ra đòi hỏi phải đợc xử lý. Sau các công đoạn xử lý điển hình
nh hoá lý, hoá học và sinh học thì trong nớc vẫn còn các hợp chất hữu cơ khó phân
huỷ (dới dạng các hợp chất mạch vòng) làm cho COD của nớc còn cao cha đạt tiêu
chuẩn thải ra môi trờng tự nhiên. Để giải quyết vấn đề này thì ngời ta có thể xử dụng
than hoạt tính, oxy hoá kết hợp nhng giá thành còn cao[6]. Do đó chúng tôi đã thử
nghiên cứu và ứng dụng màng lọc vào quá trình xử lý loại bỏ các hợp chất hữu cơ
khó phân huỷ và đã thu đợc một số kết quả nhất định. Sau đây là kết quả của chúng
tôi trong việc Bớc đầu nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc ứng dụng thử để lọc
bia và xử lý nớc bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội.
phần tổng quan.

4

1.Giới thiệu chung về màng lọc.
1.1. Cấu trúc của màng
Có 2 loại cấu trúc của màng là :
a) Màng đối xứng: là loại màng có cấu trúc đồng nhất từ trên xuống dới

với 2 mặt hoàn toàn nh nhau. Loại màng này đợc sử dụng chủ yếu trong vi lọc để lọc
các vật nhỏ nh bụi bẩn, hoặc dùng cho thẩm tách máu (nh: màng xenlophan,
cuprophan )
b) Màng bất đối xứng: là loại màng có chứa lớp hoạt động cực mỏng và
lớp đỡ xốp, loại màng này có hiệu quả tách tốt. Tuỳ theo điều kiện tạo màng mà có
thể thay đổi chiều dày lớp hoạt động và cấu trúc lớp đỡ xốp. Lớp hoạt động thờng
dày từ 0,1àm đến 1àm còn lớp đỡ xốp dày từ 100àm đến 300àm. Tuỳ theo cấu trúc
của lớp đỡ mà màng đợc chia làm 2 loại :
+ Loại có cấu trúc ngón tay: Rất xốp và chứa các lỗ lớn hình ngón tay, xuất
phát từ lớp hoạt động và vuông góc với nó.
+ Loại có cấu trúc bọt (tổ ong): ít xốp hơn có chứa các lỗ nhỏ phân bố tơng
đối đồng đều.
-Khả năng tách của màng do lớp hoạt động quyết định (lớp hoạt động mỏng
có nhiệm vụ giữ chất cần tách) còn lớp đỡ chỉ làm tăng độ bền cơ học của màng, giữ
cho lớp hoạt động khỏi bị rách chứ không cản trở tới việc vận chuyển dung môi và
chất tan qua màng.Các lỗ xốp để dung môi đi qua. Do đó loại màng này có năng
suất lọc cao.
-Ngoài loại màng có lớp hoạt động và lớp đỡ làm từ cùng một loại vật liệu
còn có loại màng với lớp hoạt động và lớp đỡ xốp làm từ các loại vật liệu khác nhau
gọi là màng composit. Loại màng này có hiệu quả tách cao, có tính năng cơ học và
hoá học rất tốt. Màng siêu lọc và thẩm thấu ngợc phải có cấu trúc bất đối xứng thì
mới cho năng suất lọc cao.
1.2. Các kiểu màng.
Ngời ta có thể phân biệt các loại màng khác nhau dựa vào kích thớc lỗ màng.
Tuỳ theo kích thớc của lỗ màng mà màng có thể lu giữ đợc những chất có trọng lợng
phân tử khác nhau. Vi lọc và siêu lọc giữ lại các phân tử lớn và vi khuẩn, cho phép
dung môi và ion đi qua. áp xuất làm việc của quá trình cao.

5

1.3. Một số đặc tính quan trọng của màng.
1.3.1. Mật độ lỗ.
- Mật độ lỗ là số lỗ trên một đơn vị diện tích bề mặt màng, các màng
công nghiệp thờng có từ 10
8
ữ 10
9
lỗ / 1cm
2
.
- Tính chất này cũng cho phép phần nào đánh giá đợc độ xốp và lu lợng
lọc của màng. Các màng có cùng đờng kính lỗ xốp thì màng nào có mật độ lỗ xốp
lớn sẽ có độ xốp lớn hơn, lu lợng lọc lớn hơn và ngợc lại.
1.3.2. Độ thấm ớt.
- Độ thấm ớt là một đặc tính quan trọng của màng lọc. Màng lọc mà dễ
thấm ớt bởi dung dịch cần lọc thì quá trình lọc xảy ra dễ dàng hơn so với màng lọc
không thấm ớt bởi dung dịch cần lọc.
1.3.3.Độ xốp của màng.
- Độ xốp của màng là thể tích lỗ trống không bị chiếm bởi vật liệu làm
màng trên tổng diện tích của màng. Độ xốp đợc quyết định bởi kích thớc lỗ và mật
độ lỗ.
1.4. Một số đặc trng cơ lý của màng.
1.4.1.Chiều dày của màng.
- Chiều dày của màng là một đặc trng quan trọng, chiều dày màng đợc
khống chế khi chế tạo. Nếu màng quá dày thì trở lực của màng càng lớn và năng
suất lọc của màng bị giảm, nhng màng sẽ bền hơn, ngợc lại màng mỏng sẽ không
bền. Thông thờng các màng làm ra có chiều dày từ 100 àm ữ 500 àm. Và chiều dày
màng là dao động từ 10% so với giá trị xác định.
1.4.2. Năng suất lọc và sự bít lỗ .
- Năng suất lọc kí hiệu Jv: là năng suất dòng nớc qua màng đuợc tính

bằng thể tích nớc qua màng trên một đợn vị diện tích bề mặt màng trong một đơn vị
thời gian.
Jv =
tS
V
.
=
S
Vv







hm
l
.
2
Trong đó :
Jv : Năng suất lọc






hm
l

.
2
V: Thể tích dịch lọc
[ ]
l
.

6

S : Diện tích làm việc của màng
[ ]
2
m
.
t : Thời gian màng làm việc
[ ]
h
.
Vv : Lu lựợng dòng nớc thấm qua màng






h
l
.
- Năng suất lọc là một yếu tố quan trọng quyết định đến giá trị của
màng. Phơng pháp đơn giản để xác định năng suất lọc là lắp màng vào hệ thống thử

màng, sau đó kiểm tra sự chênh lệch áp suất trên máy và xác định lu lợng của dịch
lọc đi qua.
- Tốc độ bít lỗ của màng đợc biểu diễn qua sự giảm dòng chất lỏng đi
qua màng ở cùng một áp suất đặt vào. Để kéo dài thời gian sử dụng của màng ngời
ta còn sử dụng phơng pháp rửa ngợc (có nghĩa là quay ngợc mặt dới của màng, dùng
áp suất để đẩy chất tan bị giữ trên mặt màng ra khỏi bề mặt màng). Sự rửa ngợc có ý
nghĩa với các thiết bị lọc công suất cao mà giá thành vật liệu không quá đắt.
1.4.3. Độ nén ép.
- Đối với quá trình lọc đặc biệt là lọc màng đòi hỏi phải có một sự
chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng lọc. Khi hoạt động do sự chênh lệch áp
suất nên màng bị nén lại làm độ xốp của màng giảm đi, trở lực của màng tăng lên.
Tuỳ thuộc vào sự chênh lệch áp suất và thời gian làm việc mà màng bị nén ít hay
nhiều, khi đó năng suất lọc cũng bị giảm xuống so với khi cha bị nén trong cùng
một điều kiện lọc.
- Độ nén ép cho ta biết đối với từng loại màng nào nên sử dụng loại áp
lực nào là tốt còn ở áp lực nào là không phù hợp cho quá trình lọc.
1.4.4. Trở lực của màng.
- Trở lực của màng là áp suất thuỷ tĩnh để dung môi có thể chảy đợc với
lu lợng riêng nào đó. Màng càng dày càng ít lỗ bít thì trở lực càng lớn và ngợc lại.
Trở lực của màng cũng là yếu tố cần chọn lựa khi sử dụng màng.
1.5. Cơ chế tách trên màng.
Do quá trình chuyển chất qua màng là một quá trình rất phức tạp. Ngời ta đã
đa ra rất nhiều giả thuyết để giải thích cho quá trình này trong đó có 2 giả thuyết
chính và tơng đối hợp lí nhất.

7

1.5.1. Thuyết mô hình mao quản.
- Màng bán thấm tạo bởi nhiều mao quản, trên bề mặt màng bán thấm
và trong ống mao quản hình thành một lớp chất lỏng liên kết hấp phụ. Do tơng tác

của lực hoá lý, lớp nớc hấp phụ này đã bị mất một phần hay toàn bộ khả năng hoà
tan chất tan. Vì thế nó không cho chất tan đi qua ống mao quản. Nếu các ống mao
quản có đờng kính đủ nhỏ hơn hai lần chiều dày lớp nớc liên kết hấp phụ thì màng
chỉ cho nớc đi qua. Giả thuyết này có thể giải thích khá đầy đủ cơ chế và các yếu tố
ảnh hởng đến quá trình tách.
1.5.2. Thuyết sàng lọc.
Thuyết này cho rằng màng gồm nhiều mao quản có kích thớc lỗ xác định.
Chất nào có kích thớc nhỏ hơn đờng kính mao quản sẽ vận chuyển qua màng, chất
có kích thớc lớn hơn đợc giữ lại. Thuyết này phù hợp để giải thích cho quá trình siêu
lọc và vi lọc.
1.6 . Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tách trên màng.
1.6.1. Sự phân cực nồng độ và quá trình làm giảm sự phân cực nồng độ.
Sự phân cực nồng độ là hiện tợng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt màng do
dung môi vận chuyển đợc qua màng và chất tan thì bị giữ lại. Theo thời gian dới tác
dụng của áp suất dung môi vận chuyển qua màng, chất tan tích tụ ngày càng nhiều
trên bề mặt màng. Sự tăng nồng độ chất tan trên bề mặt màng làm thay đổi đặc tính
tách bình thờng của màng: làm giảm sự thấm nớc, tăng vọt áp suất thẩm thấu.
Ta có thể làm giảm sự phân cực nồng độ bằng cách tạo ra các dòng chảy
mạnh trên bề mặt màng. Tuy nhiên, màng vẫn phải đợc làm sạch định kỳ, thờng
xuyên loại bỏ cặn bẩn, kết tủa trên bề mặt màng.
1.6.2. ảnh hởng cấu trúc dung dịch.
Khi tiến hành tách các dung dịch khác nhau trong cùng một điều kiện thì độ
lu giữ cũng nh năng suất lọc qua màng là khác nhau. Điều đó chứng tỏ bản chất
dung dịch và cấu trúc của nó có ảnh hởng tới quá trình tách bằng màng.
Đối với dung dịch muối quá trình hoà tan là quá trình có sự tơng tác chất tan
và dung môi. Hiệu ứng của quá trình có khi rất lớn do liên kết giữa chất tan và dung
môi, liên kết đó có thể là sonvat hoá hay hidrat hoá ( dung môi là nớc ).
Quá trình hidrat hoá: Khi một chất tan vào nớc thì các phần tử nớc (phân cực)
sẽ bao bọc xung quanh chất tan, hình thành lớp vỏ hidrat bao bọc chất tan, những

8

phần tử nớc không chuyển động tự do mà gắn liền với ion chất tan. Những phần tử
nớc còn lại không tham gia lớp vỏ hiđrat gọi là nớc tự do, chúng có khả năng chuyển
động tự do và tơng đối linh động. Độ lu giữ và lu lợng qua màng thay đổi khi lợng
nớc tự do thay đổi hay cấu trúc dung dịch thay đổi.
1.6.3. ảnh hởng của nồng độ dung dịch.
Trong quá trình tách trên màng áp suất thẩm thấu có vai trò quyết định đến
năng suất lọc. Mà áp suất thẩm thấu tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch:
= . Cs. R.T.
Khi nồng độ dung dịch càng lớn thì áp suất thẩm thấu càng cao cho lu l-
ợng qua màng giảm xuống.
1.6.4. ảnh hởng của áp suất khi lọc.
Trong kỹ thuật lọc đòi hỏi phải có sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của
vật liệu lọc. Nếu độ chênh lệch càng lớn thì năng suất lọc càng cao và ngợc lại. Độ
chênh áp có thể tạo ra bằng hai cách đó là lọc bằng chân không và lọc bằng áp lực.
Tuy nhiên, độ chênh áp chỉ ở một giới hạn nhất định. Nếu quá giới hạn đó thì độ lu
giữ và năng suất lọc hầu nh không thay đổi. Mối quan hệ giữa áp suất với năng suất
lọc và độ lu giữ đợc biểu diễn nh sau:
Độ lu giữ : R
R=
1.
.
2
1
+Pa
Pa
P- áp suất đặt lên màng.
a
1

, a
2
là các hằng số thực nghiệm.
Năng suất lọc : J
v
.
J
v
=
1
+
2
. lgP.

1
,
2
là các hằng số phụ thuộc vào từng loại màng và dung dịch tách .
1.6.5. Bản chất chất điện li.
Khi tách dung dịch muối vô cơ bằng quá trình lọc qua màng độ lu giữ và
năng suất lọc qua màng phụ thuộc vào khả năng hidrat của muối. Các ion có vỏ
hidrat càng lớn thì độ chọn lọc càng cao đồng thời áp suất càng nhỏ dẫn đến năng
suất lọc càng lớn.

9

1.6.6. Các yếu tố ảnh hởng khác.
Dung dịch tách huyền phù, keo, nhũ tơng có khả năng làm bít lỗ màng,
làm giảm khả năng lọc và tăng áp suất thẩm thấu. Do đó khi tách qua màng phải loại
bỏ sơ bộ các tạp chất này.

Khử các loại vi sinh vật trớc khi qua màng, chúng có thể ăn các polime
hữu cơ làm giảm thời gian làm việc của màng. Các yếu tố trên còn đợc loại bỏ bằng
thiết bị tiền lọc.
pH có ảnh hởng rất lớn đến độ bền của màng, phải điều chỉnh pH thích
hợp cho từng loại màng.
Nhiệt độ dung dịch tách quá cao cũng ảnh hởng tới tuổi thọ của màng.
2. Công nghệ sản xuất bia
Công nghệ sản xuất bia là một quá trình rất phức tạp trong đó các sản phẩm
nông nghiệp nh đại mạch, hoa houblon đợc chuyển hoá thành bia thông qua sự lên
men. Quá trình sản xuất bia dù thực hiện trên dây chuyền, hay công nghệ nào thì
cũng phải trải qua 4 giai đoạn chính:
*Chuẩn bị nguyên liệu.
*Chuẩn bị dịch đờng houblon hoá.
*Lên men chính để chuyển hoá dịch đờng thành bia non, lên men phụ và tàng
trữ để lão hoá bia non thành bia tiêu chuẩn.
*Lọc trong bia và đóng chai, hoàn thiện sản phẩm.
2.1.Chuẩn bị nguyên liệu.
- Bia đợc sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa
houblon và nớc. Để tiết kiệm nguồn malt đại mạch hoặc để sản xuất một vài loại bia
thích hợp với thị hiếu ngời tiêu dùng thì bên cạnh malt đại mạch, ngời ta còn dùng
thêm các nguyên liệu phụ nh bột mỳ, gạo, bột ngô, bột đậu tơng đã tách béo.
- Trong nguyên liệu của quá trình sản xuất bia thì nớc chiếm
77-90% . Vì vậy, nớc là một trong những nguyên liệu quan trọng để sản xuất
bia. Do đó, thành phần hoá học của nớc ảnh hởng rất nhiều đến chất lợng bia thành
phẩm bia sau này. Ngoài yêu cầu về thành phần hoá học, nớc dùng trong công nghệ
sản xuất bia cần phải có thêm các tiêu chuẩn khác nh :
+ Nớc trong, không có mùi, vị lạ.

10

+ Chuẩn Coli: 300ml (là hàm lợng nớc tối thiểu cho phép phát hiện 1 tế bào
E.coli).
+Chỉ số E. coli 3 (là số tế bào E.coli cho phép có trong một lít nớc)
Malt đại mạch : là nguyên liệu thiết yếu nhất trong công nghệ sản xuất bia.
Quá trình quan trọng nhất mà qua đó hạt đại mạch trở thành hạt malt là sự nảy mầm
và sấy khô. Mục tiêu lớn nhất của quá trình nẩy mầm và cũng là mục tiêu chủ yếu
của quá trình sản xuất malt là để hoạt hoá, tích luỹ về khối lợng và hoạt lực của hệ
enzym có trong hạt đại mạch.
Yêu cầu của hạt đại mạch :
+ Hạt bảo quản tốt khi độ ẩm < 14%.
+ Hàm lợng Protein <11%.
+ Hàm lợng tinh bột 63- 65 % chất khô.
+ Khi kiểm tra phải có mùi tinh và vị hơi ngọt .
Tính chất và thành phần của malt là những yếu tố quyết định hơng, vị, màu
sắc, khả năng tạo bọt và độ bền của bia.
- Hoa houblon: là nguyên liệu gây cho bia vị đắng đặc biệt và mùi thơm dễ
chịu, đồng thời hoa houblon chiết ra những chất có tác dụng sát trùng, do đó làm
tăng thời gian bảo quản bia, giúp cho thành phần của bia đợc ổn định và bọt bia giữ
đợc lâu tan. Ngoài ra tinh dầu thơm của hoa houblon tạo cho bia một mùi thơm đặc
trng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu. Tinh dầu có dạng chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt
hoặc không màu, có mùi thơm rất mạnh.
2.2 Quá trình đờng hoá hoa houblon.
Đây là giai đoạn chuẩn bị dịch đờng cho men. Nguyên liệu sau khi đã nghiền
nhỏ sẽ đợc trộn với nớc ở trong hệ thống thiết bị đờng hoá. Lợng nớc phối trộn với
bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia sản xuất và đặc tính kỹ thuật của hệ thống
thiết bị. Trong môi trờng giàu nớc, các hợp chất có phân tử lợng thấp có sẵn trong
nguyên liệu sẽ hoà tan vào nớc và trở thành chất tan của dịch đờng. Các hợp chất
cao phân tử nh: tinh bột, Protein sẽ bị các enzym phân huỷ, phân cắt thành các sản
phẩm có phân tử lợng thấp và hoà tan vào nớc để trở thành chất tan của dịch đờng
nh : Glucozơ, maltozơ, dextrin

11

Đờng hoá : Lợng malt còn lại đợc chuyển vào nồi đờng hoá với tỷ lệ
4
1
.Sau
khi đợc ngâm, khuấy kỹ, nâng nhiệt độ lên 48.5
o
C, giữ một thời gian rồi bơm dịch
đã hồ hoá đang sôi ở thùng nấu gạo sang. Nhiệt độ trong thùng đờng hoá sẽ lên 60-
70
o
C, giữ nhiệt độ này 50-60 phút rồi nâng lên 76
o
C trong 15-20 phút cho đến khi đ-
ờng hóa hoàn toàn.
Lọc dịch đờng nấu hoa :
Dịch đờng hoá đợc bơm vào máy lọc ép khung bản. Dịch đờng nóng đợc đa
vào nồi nấu với hoa. Khi lọc gần hết thì mở hơi nóng giảm nhiệt độ nồi nấu hoa. Bã
lọc đợc rửa nóng ở 75-80
o
C ( lợng nớc để rửa theo yêu cầu của cán bộ kỹ thuật công
nghệ).
Tách bã và làm lạnh dịch men:
Sau khi nấu, dịch đợc lọc tách bã hoa rồi đợc bơm vào thùng lắng xoáy, để
lắng trong 30 phút rồi bơm dịch qua thùng lạnh để hạ nhiệt độ từ 91
o
C xuống 8-10
o

C
và đợc bổ xung oxy với lợng 30-35 ml/ lit dịch, tạo điều kiện cho nấm men phát
triển rồi chuyển vào thiết bị lên men.
2.3. Quá trình lên men.
Đây là một quá trình quan trọng nhất của sản xuất bia.
Gồm hai quá trình:
- Quá trình lên men chính.
- Quá trình lên men phụ.
Khi đó đờng có trong nớc nha đợc lên men dới tác dụng của nấm men.
Về cơ bản quá trình lên men là quá trình oxy hoá khử đợc tiến hành do hoạt
động sống của vi sinh vật, dới xúc tác của các enzym nhằm cung cấp năng lợng và
các hợp chất trung gian cần thiết khác. Các phản ứng hoá sinh cơ bản của quá trình
lên men là:
- Các phản ứng đờng phân
- Chu trình Kreps
- Chu trình Pentozơ photphat.
Song song với quá trình lên men còn xảy ra rầt nhiều quá trình hoá sinh , sinh
lý, hoá học, lý học rất phức tạp, Những quá trình này đóng vai trò rất quan trọng đối

12

với chất lợng bia thành phẩm. Kết quả của quá trình lên men là tạo ra rợu Etylic,
CO
2
và các sản phẩm phụ khác.
Quá trình lên men đợc tiến hành trong thùng liên hợp, đợc chế tạo có áo lạnh
và thùng bảo ôn bên ngoài, với hệ thống điều chỉnh nhiệt độ của bia trong thùng khi
cần. Hai mẻ nấu đợc lên men trong một thùng. Thời gian lên men 10-14 ngày. Khi
lên men nhiệt độ trong thiết bị lên đến 14-16
o

C, áp suất ở 1,3-1,5 bar, nhiệt độ và áp
suất tự động khống chế. Sau 8 ngày lên men, duy trì nhiệt độ 4
o
C trong 24 giờ . Sau
đó làm lạnh bia trong thiết bị xuống -1
o
C và giữ thêm 1-3 ngày, ở nhiệt độ -1
0
C.
Nấm men và các cặn mịn, các chất keo tụ (famin, protein, pectin không tan và nhựa
hoa houblon) lắng làm bia trong và bão hoà CO
2
. Cặn lắng đợc lấy ra trớc khi lọc
bia.
2.4. Lọc bia, làm trong bia, đóng chai thành bia thành phẩm.
2.4.1. Mục đích của quá trình lọc bia, làm trong bia.
Làm trong để tăng thêm giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm
tăng độ bền sinh học và độ bền keo của bia, loại nấm men.
2.4.2.Cơ sở lý thuyết của quá trình làm trong bia.
Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ, bia đã đợc làm trong một cách tự
nhiên nhng cha đạt đến mức độ cần thiết. Màu đục của bia đợc lý giải bằng sự hiện
diện của nấm men, của các hạt phân tán cơ học, của các hạt dạng keo, của phức chất
protein-polyphenol, của nhựa đắng nhiều loại hạt ly ty khác.
Vì vậy, muốn làm tăng độ bền của bia, với mục đích là tăng thời gian bảo
quản khi lu hành bia trên thị trờng.
Có 2 giải pháp để làm trong bia:
- Phơng pháp lọc.
- Phơng pháp ly tâm.
Nguyên tắc lọc bia đợc xây dựng trên 2 quá trình :
- Giữ chặt bằng lực cơ học tất cả các hạt có kích thớc lớn hơn kích thớc

lỗ hổng của vật liệu lọc.
- Hấp phụ các hạt có kích thớc bé hơn, các hạt hoà tan dạng keo và các hạt hoà
tan phân tử.

13

Độ trong của bia đạt đợc là nhờ giai đoạn hấp phụ này. Hiệu quả của quá
trình hấp phụ, phụ thuộc trớc hết vào bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ,
sau đó là thời điểm trong quá trình lọc.
Ly tâm là phơng pháp thứ hai thờng đợc sử dụng trong sản xuất để làm trong
bia. Việc tách các hạt phân tán ra khỏi pha lỏng hoàn toàn mang tính chất cơ học.
2.4.3. Các phơng pháp làm trong bia.
- Dùng máy ly tâm:
Việc tách các hạt phân tán ra khỏi pha lỏng hoàn toàn mang tính chất cơ học:
+ u điểm của phơng pháp này : tiện lợi, kỹ thuật thao tác đơn giản, dễ có khí
hoá, mặt bằng diện tích chiếm ít, năng suất cao, chi phí sản xuất thấp, sự thay đổi
thành phần và tính chất của bia không đáng kể.
+ Nhợc điểm của phơng pháp: bia không đạt đợc độ trong cần thiết, không
loại hoàn toàn nấm men nên độ bền keo của sản phẩm không cao.
- Lọc bằng bông:
Xơ bông đợc trộn với bột amiang rồi ép thành bánh hình tròn ( hoặc hình chữ
nhật, hình vuông). Vì độ dày của bánh khá lớn nên gọi là khối lọc. Các bánh đợc
xếp trong một ống dài gọi là cột bông.
+ u điểm của phơng pháp: Cột bông có thể hấp phụ mạnh nấm men và các
phân tử phân tán cơ học nên bia đạt đợc độ trong cần thiết và loại đợc gần hết nấm
men và vi sinh vật có hại. Lọc trong cột bông tránh đợc sự thất thoát CO
2
và hạn chế
đợc quá trình oxy hóa.
+ Nhợc điểm của phơng pháp: Thiết bị phức tạp, việc tái sử dụng mất nhiều

công, khả năng loại nấm men và các phân tử gây đục khác cha triệt để. Nên chỉ
dùng phơng pháp lọc bông trong quá trình sản xuất bia hơi. Ngoài ra, việc sử dụng
amiang rất có hại cho sức khoẻ nên hiện nay thế giới không cho phép sử dụng.
- Lọc có sử dụng chất trợ lọc diatomit.
Diatomit là một hợp chất khoáng nhiều cấu tử trong đó chiếm nhiều nhất và
giá trị nhất là hợp phần hydrosilicat. Lọc có sử dụng diatomit đợc dùng nhiều hơn
so với hai phơng pháp trên vì lọc bằng diatomit làm cho bia ít thay đổi về chất lợng
và có độ bền sinh học tơng đối cao. Trong công nghiệp sản xuất bia ngời ta thờng
lọc bia bằng máy lọc khung bản có sử dụng diatomit kết hợp với vải lọc công
nghiệp.

14

Qua việc kiểm tra bia sử dụng máy lọc khung bản với vải lọc công nghiệp và
diatomit thấy rằng bia sản xuất ra chỉ đạt đợc tiêu chuẩn chất lợng bia hơi. Muốn
sản xuất đợc bia lon, bia chai ngời ta lại phải tiến hành thêm công đoạn thanh trùng
bia sau khi lọc. Nếu thanh trùng bia sẽ dẫn đến sự thay đổi bất lợi về hơng, vị, màu
sắc của sản phẩm. Một trong những nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi trên là do sự
tạo thành melanoit. Thanh trùng bia cũng có thể dẫn đến vẩn đục dạng keo cho sản
phẩm. Vấn đề này phụ thuộc vào thành phần protein của bia, nhiệt độ và thời gian
đun nóng. Protein cao phân tử là những thủ phạm chính gậy vẩn đục dạng keo trong
giai đoạn thanh trùng. ở một mức độ nào đó, các hợp chất polyphenol ngng tụ cũng
góp phần làm hỏng bia. Để khắc phục nhợc điểm này một số nớc phát triển đã sử
dụng màng lọc để lọc bia. Lọc trong bia bằng màng lọc thì có thể loại bỏ đợc hết
nấm men, vi khuẩn mà không làm ảnh hởng đến màu sắc và hơng, vị của bia

15

Lên men phụ
Lọc trong

Bão hoà CO
2
Chiết bom
Bia hơi thành phẩm
Men giống
Lạnh nhanh
Lên men chính
Làm lạnh
Thu hồi men
Nớc Malt
Gạo Hoa houblon
Nghiền bột
Nghiền bột
Trộn đều ở 50
0
C
Hồ hoá ở 86
0
C
Ngâm khuấy kỹ
Đờng hoá
60-70
0
C
Đun sôi
15'-20'
Lọc trong
Rửa bã
Nấu hoa
Lọc bã hoa

Để lắng
30'
Dich hoá 20'-30'
Bã malt
Hình 1: Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

3.Các tiêu chuẩn chất lợng của bia.

16

Bia đợc các nhà nghiên cứu, sản xuất và đặc biệt là ngời tiêu dùng đánh giá
qua các chỉ tiêu chất lợng chủ yếu nh mùi, vị, màu sắc, độ trong suốt, bọt và độ bền
của bọt.
Mùi của bia có đợc là nhờ nguyên liệu và các sản phẩm lên men tạo nên. Các
loại bia khác nhau có thể khác nhau về vị, độ cồn, màu sắc Nếu nguyên liệu không
đảm bảo phẩm chất, nếu quá trình lên men bia không diễn ra theo đúng yêu cầu
công nghệ, nếu giống nấm men không tốt thì bia sẽ có mùi lạ, không phải mùi bia .
Vị của bia chủ yếu là do các sản phẩm lên men dịch trích ly hoa houblon và
malt đại mạch. Một trong những chỉ tiêu chất lợng quan trọng của bia là sự hoà hợp
một tập hợp phức tạp của các chất dextrin, melanoit, các hợp chất chứa nitơ, các hợp
chất từ hoa houblon, rợu etylic.
Tính thẩm mỹ là một tiêu chí quan trọng đối với bia đó là màu sắc và độ
trong suốt của bia.
Các chỉ tiêu cảm quan trên là các chỉ tiêu đầu tiên đập vào mắt ngời uống.
Bia tốt có màu vàng rơm, sánh lấp lánh.
Bia có bọt nhiều, dày mịn và lâu tan là dấu hiệu của bia tốt. Bia có bọt mịn và
dày thờng có vị ngon.
3.1. Các chỉ tiêu cảm quan của bia.
- Độ trong suốt, hơng vị, bọt và độ bão hoà CO
2

đợc đánh giá trực tiếp bằng ph-
ơng pháp cảm quan theo thang điểm sau:
+ Độ trong suốt :10 điểm.
+ Hơng và vị : 50 điểm.
+ Bọt và độ bão hoà CO
2
: 40 điểm.
- Bia có độ trong suốt cao và lấp lánh, óng ánh đợc đánh giá 10 điểm. Không
lấp lánh, không óng ánh 8-9 điểm. Bia có độ trong trung bình 4-5 điểm .Bia vẩn đục
gọi là bia hỏng, không có điểm
- Bia có hơng và vị đúng hoàn toàn với tiêu chuẩn đã đăng kí theo từng
loại bia ( bia hơi, bia chai, bia hộp) cho 49-50 điểm , hơng và vị tốt 46-48 điểm, h-
ơng và vị đạt 42-45 điểm , hơng vị không tốt 38-41 điểm. Bia có hơng vị không phù
hợp với tiêu chuẩn đã đăng kí : có mùi của nấm men, phảng phất mùi phenol, vị
đắng khó chịu sẽ đợc điểm rất thấp, có thể bị loại bỏ.

17

- Tổng cộng nếu bia đợc 96-100 điểm thì đợc coi là loại có chất lợng rất cao; 90-
95 điểm là loại tốt ; 85-89 điểm là loại đạt ; dới 85 điểm là loại xấu.
3.2. Các chỉ tiêu hoá lý của bia.
- Bên cạnh phơng pháp cảm quan, để đánh giá chất lợng bia một cách chính xác
cần phải phối hợp phơng pháp cảm quan với các phơng pháp phân tích hóa lý và hoá
học.
Qua đó đề ra một tiêu chuẩn chất lợng nh sau:
+ Hàm lợng hoà tan của nớc nha ban đầu tính theo phần trăm khối lợng :10-
12%.
+ Hàm lợng cồn ( độ cồn) : 3-4.5 %.
+Độ chua ( tính bằng số ml dung dịch NaOH 1N cho 100 ml bia : 1.2-1.7.
+Màu ( tính bằng số ml dung dịch I

2
cho 100ml bia : 0.5-1.0.
+ Hàm lợng CO
2
(%) : 2.8-4.0.
+Độ bền sinh học ( ngày đêm) : 7-20.
3.3. Các chỉ tiêu vi sinh vật của bia hơi, bia chai, bia hộp.
Bia hơi:
Tên chỉ tiêu Mức
Vi khuẩn hiếu khí tính theo số
khuẩn lạc trong 1ml bia
1000
Vi khuẩn kị khí Không đợc phép có
Nấm men tính theo số khuẩn lạc
trong 1ml bia
100
Chỉ tiêu của bia chai.
Tên chỉ tiêu Mức
Vi khuẩn hiếu khí tính theo số
khuẩn lạc trong 1ml bia
100
Vi khuẩn kị khí Không đợc phép có
e.coli
Không đợc phép có
Nấm men Không đợc phép có
Chỉ tiêu của bia hộp.
Tên chỉ tiêu Mức
Tổng số vi khuẩn hiếu khí,
khuẩn lạc trong 1ml bia
100

e.coli
Không đợc phép có

18

Vi sinh vật gây đục Không đợc phép có
Các nấm men, nấm mốc, số
khóm nấm
Không đợc phép có
Vi trùng gây bệnh đờng ruột Không đợc phép có
4.Rác thải sinh hoạt, các thông số chính của nớc rác và các phơng
pháp xử lý nớc rác.
4.1. Rác thải sinh hoạt.
4.1.1. Nguồn gốc
Rác thải sinh hoạt tạo ra từ các nguồn chủ yếu sau :
- Từ các khu dân c.
- Từ các trung tâm thơng mại.
- Từ các cơ sở trờng học, công trình công cộng.
- Từ dịch vụ đô thị, sân bay.
- Từ các hoạt động xây dựng đô thị.
- Từ các trạm xử lý nớc thải, đờng ống thoát nớc của thành phố.
4.1.2. Thành phần.
Rác thải sinh hoạt có thành phần rất phức tạp nh :
- Những hợp chất vô cơ: kim loại, sành sứ, gạch ngói vỡ, đất đá.
- Những hợp chất hữu cơ: các loại thực phẩm d thừa hoặc quá hạn sử
dụng, xơng động vật, rau xanh, vỏ hoa quả, các loại tre gỗ, lông gà, lông vịt, vải sợi,
giấy, xác động - thực vật, cao su, nhựa
- Những loại khác: các hợp chất dễ bay hơi, trong đó có những chất
mang mùi nặng.
4.1.3. Phân loại

Rác thải đợc đa vào môi trờng từ nhiều nguồn khác nhau. Dựa trên tính chất
thành phần có thể chia rác thải sinh hoạt thành 3 nhóm sau:
Nhóm 1 : Chất thải thực phẩm
Đó là các loại thức ăn d thừa, hoa quả, rau xanh
Chất thải thực phẩm là những hợp chất hữu cơ, mang bản chất sinh học. Vì
vậy, chúng rất dễ bị phân huỷ bằng con đờng sinh học. Quá trình phân huỷ của
chúng tạo nên các mùi khó chịu của CO
2
, NH
3
, H
2
S đặc biệt trong thời tiết ẩm.

19

Nhóm 2 : Chất thải từ hoạt động công nghiệp, xây dựng
Gồm các loại phế thải: đất đá, gạch ngói, bê tông, các vật liệu bằng kim loại,
thuỷ tinh, chất dẻo. Đây là nhóm chất thải khó phân huỷ, bền vững theo thời gian.
Trong đó, vật liệu bằng kim loại, thủy tinh, các loại chất dẻo có thể tái sử
dụng thành vật liệu composit và một số dạng đặc biệt khác.
Nhóm 3: Chất thải từ nông nghiệp
Là những chất thải và mẩu thừa từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp (trồng
trọt, thu hoạch) các loại cây trồng, các phế thải từ quá trình chế biến sữa, của lò giết
mổ
Nhóm này đợc tập kết cùng với nhóm 1 để xử lý bằng phơng pháp phân huỷ
sinh học.
4.2. Các thông số chính của nớc rác.
4.2.1. Hàm lợng chất rắn.
Là thành phần vật lý đặc trng quan trọng nhất của nớc thải. Nó bao gồm các

chất rắn nổi, lơ lửng, keo và tan.
Hàm lợng các chất rắn ttong nớc đợc đánh giá bằng các thông số:
- Tổng chất rắn (TS) : trọng lợng khô tính bằng mg, sau khi cho bốc hơi 1l nớc mẫu
và sấy khô ở nhiệt độ 103
0
C cho đến khi trọng lợng khô không thay đổi. Đơn vị tính
bằng mg/l.
- Hàm lợng chất rắn huyền phù (SS): là hàm lợng chất rắn lơ lửng có trong 1l nớc.
Đợc tính bằng trọng lợng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh
sau sấy khô ở T
0
= 103
0
C- 105
0
C đến khi trọng lợng không thay đổi. Đơn vị tính
bằng mg/l.
- Chất rắn hoà tan (DS)= TS SS.
- Chất rắn bay hơi (VSS): là thành phần mất đi khi nung lợng chất rắn huyền phù SS
ở 550
0
C trong khoảng thời gian nhất định, sau khi nung còn lại M.
VSS = SS - M.
VSS: Biểu diễn hàm lợng chất rắn dạng hữu cơ có trong nớc.
4.2.2. Hàm lợng oxy hoà tan DO (Disolved oxygen)
Đó là hàm lợng oxy hoà tan trong nớc. Hàm lợng oxy hoà tan phụ thuộc vào
các yếu tố: áp suất, nhiệt độ, các thành phần hoá học trong nớc, vi sinh, thuỷ

20

sinh oxy hoà tan trong nớc có tác dụng duy trì sự sống cho các vi sinh vật trong n-
ớc.
Các nguồn nớc mặt thờng có nồng độ oxy lớn hơn so với nớc ngầm. Khi thải
các chất thải sử dụng oxy cho các nguồn nớc, quá trình oxy hoá chúng sẽ làm giảm
nồng độ oxy hoà tan trong các nguồn nớc này, thậm chí có thể đe doạ sự sống của
các loài cá cũng nh các sinh vật sống trong nớc. Xác định hàm lợng oxy hoà tan để
đánh giá chất lợng nớc. Nếu hàm lợng oxy hoà tan thấp thì nớc bị ô nhiễm các chất
hữu cơ, từ đó đa ra phơng pháp xử lý thích hợp. Nếu hàm lợng oxy hoà tan cao sẽ có
nhiều rong tảo có thể gây ăn mòn đờng ống nớc.
4.2.3.Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical oxygen Demand)
Chỉ tiêu COD đợc dùng rộng rãi để biểu thị hàm lợng các chất hữu cơ trong
nớc thải. COD đợc định nghĩa là lợng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá hoá học
các hợp chất hữu cơ chứa trong nớc thải thành CO
2
và H
2
O.
Để thực hiện phản ứng oxy hoá, xác định COD ngời ta thờng dùng chất oxy
hoá mạnh theo các phơng pháp:
+ Xác định COD theo phơng pháp dicromat
Phơng trình phản ứng:
Các chất hữu cơ + Cr
2
O
7
2-
+ H
+
CO
2

+ H
2
O +2 Cr
3+
.
K
2
Cr
2
O
7
có khả năng oxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nớc thải,
khi đun thực hiện phản ứng trong 2h.
+Phơng pháp xác định COD bằng dung dịch KMnO
4
trong dung dịch axit.
COD xác định theo phơng pháp này thờng nhỏ xấp sỉ ở giá trị thực của nó vì các hợp
chất hữu cơ chỉ bị oxy hoá một phần bởi KMnO
4
. Do việc xác định BOD đòi hỏi
thời gian lâu hơn nên ngời ta thờng xác định COD để đánh giá mức độ ô nhiễm.
Để thải ra môi trờng tự nhiên, nớc thải phải đạt ba loại chỉ tiêu COD sau:
- Loại A: COD < 50 mg/l.
- Loại B : COD < 100 mg/l.
- Loại C : COD < 200 mg/l.
4.2.4. Nhu cầu oxy sinh hoá BOD (Biochemical oxygen Demand).
BOD là lợng oxy cần thiết mà các vi sinh vật đã sử dụng để oxy hoá các hợp
chất hữu cơ có mặt trong một đơn vị thể tích nớc.

21

BOD là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của nớc thải đô
thị và nớc thải công nghiệp.
BOD chỉ ra lợng oxy mà vi khuẩn tiêu thụ trong phản ứng:
Phơng trình tổng quát:
Vi khuẩn
Chất hữu cơ + O
2
CO
2
+ H
2
O+ Tế bào mới + Sản phẩm trung gian
BOD biểu thị lợng các chất hữu cơ trong nớc có thể bị phân huỷ bằng các vi
sinh vật.
Trong thực tế ngời ta không thể xác định lợng oxy cần thiết để phân huỷ hoàn
toàn chất hữu cơ vì nó tốn quá nhiều thời gian do đó để xác định ngời ta sử dụng giá
trị BOD
5
là lợng oxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20
0
C .
Phơng pháp xác định BOD:
- Cấy vi khuẩn thích hợp với từng loại nớc thải.
- ủ ở nhiệt độ 20
0
C.
Cho một lợng nhất định mẫu nớc thải vào chai phân tích oxy hoà tan có thể
tích 300ml, pha loãng tới thể tích trên và đóng nút kín để chai mẫu trong tủ hoặc
phòng tối ở 20

0
C . Xác định nồng độ oxy hoà tan trong mẫu ban đầu và sau ngày thứ
5. Hiệu số giữa hai nồng độ oxy hoà tan này là BOD
5
.
BOD
5
=
P
DD
21

( mg/l).
Trong đó:
D
1
: Nồng độ oxy hoà tan của mẫu nớc thải pha loãng trớc khi ủ, mg/l.
D
2 :
Nồng độ oxy hoà tan của mẫu nớc thải pha loãng sau 5 ngày ủ ở 20
0
C,
mg/l

P : Hệ số pha loãng.
4.2.5. Độ màu.
Do các chất bẩn trong nớc gây nên nh các hợp chất của sắt không hoà tan làm
cho nớc có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây màu vàng, các loài thuỷ sinh nh
rong, tảo gây màu xanh. Độ màu đợc sử dụng để đánh giá định tính mức độ ô
nhiễm của nớc. Để xác định độ màu của nớc ngời ta dùng một số phơng pháp nh so

màu, trắc quang

22

4.2.6. Độ đục.
Nớc có độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng. Các nguyên nhân gây ra
độ đục gồm :
+ Do các hạt rắn lơ lửng trong nớc .
+ Do các chất hữu cơ phân rã trong nớc.
+ Do các động thực vật sống trong nớc.
4.2.7. Các chất dinh dỡng.
*. Hàm lợng nitơ.
Nitơ có thể tồn tại ở các dạng chủ yếu sau:
+ Nitơ hữu cơ : N- HC.
+ Nitơ ammoniac : N- NH
3.
+ Nitơ nitrit: N- NO
2
.
+ Ntơ nitrat : N- NO
3
.
+ Nitơ tự do: N
2
.
Vì nitơ là nguyên tố chính xây dựng tế bào tổng hợp protein nên số lợng chỉ
tiêu nitơ rất cần thiết để xác định khả năng có thể xử lý một loại nớc thải nào đó
bằng các quá trình sinh học.
4.3. Các phơng pháp xử lý nớc thải.
Thực tế có rất nhiều phơng pháp xử lý nớc thải. Các phơng pháp chủ yếu sau

đây đã đợc sử dụng để xử lý nớc bãi rác Nam Sơn- Hà Nội.
4.3.1. Phơng pháp hóa lý.
Phơng pháp đã đợc sử dụng để xử lý nớc rác Nam Sơn _ Hà Nội là phơng
pháp đông tụ và keo tụ. Phơng pháp này thờng đợc sử dụng để tách các chất bẩn ở
dạng keo và hoà tan. Để tách các hạt rắn có kích thớc rất nhỏ này ngời ta cần trung
hoà rồi liên kết chúng lại với nhau.
Quá trình trung hoà điện tích gọi là quá trình đông tụ.
Quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ.
Cơ sở của phơng pháp :
+ Các hạt cặn bé lơ lửng kích thớc vô cùng nhỏ, mang điện tích dơng hoặc
âm, có bề mặt tiếp xúc rất lớn. Khi thế cân bằng điện động của nớc bị phá vỡ, các
thành phần mang điện tích sẽ kết hợp hoặc kết dính với nhau bằng lực liên kết phân
tử và điện từ, tạo thành những hạt keo phân tán lơ lửng trong nớc.

23

+ Khi cho thêm nhân tố keo tụ là những hoá chất, sẽ làm cho các hạt keo kết
dính với nhau thành những hạt lớn hơn có khả năng lắng đợc bằng phơng pháp lắng
cơ học.
Quy trình tạo bông gồm 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1 : sử dụng phèn nhôm, phèn sắt Al
2
(SO
4
)
3
. Fe
2
(SO
4

)
3
cho vào n-
ớc và khuấy trộn nhanh trong vài giấy để tạo các bông keo mới. Các phản ứng xảy ra
:
Al
2
(SO
4
)
3
+ 3 Ca( HCO
3
)
2
2 Al(OH)
3
+ 3 CaSO
4
+ 6 CO
2
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3 Ca( HCO
3
)

2
2 Fe(OH)
3
+3 CaSO
4
+ 6 CO
2
Vì thực tế Al
2
(SO
4
)
3
hoà tan tốt trong nớc, chi phí thấp và hoạt động có hiệu
quả cao trong điều kiện pH = 5-7,5 nên đã đợc sử dụng trong quá trình đông tụ và
keo tụ nớc rác Nam Sơn.
+ Giai đoạn 2: Keo tụ và tạo bông
Các bông cặn Al(OH)
3
, Fe(OH)
3
có khả năng kết tụ đợc với các hạt keo
( các hạt keo bẩn trong nớc thờng có điện tích âm trong khi Al(OH)
3
,
Fe(OH)
3
mang điện tích dơng) thành những bông cặn lớn.
Giai đoạn này thờng xảy ra với thời gian lâu hơn giai đoạn trên. Trong nhiều
trờng hợp quá trình kết tụ các hạt keo tạo thành những bông nhỏ để tạo thành bông

lớn ngời ta thờng bổ xung thêm các chất trợ tạo bông nh dùng các chất polyme hữu
cơ vì các chất này có cấu trúc phân tử dạng khối nên cho phép tạo thành những bông
cặn lớn.
Chất keo tụ Tác nhân keo tụ


Nớc sạch
Nớc thải

24
2 3 41

1. Bể khuấy trộn
2. Bể keo tụ
3. Bể lắng
4. Bể lọc cát
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý của phơng pháp keo tụ tạo bông - lắng
4.3.2. Xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học.
Quá trình xử lý sinh học là quá trình dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật
để phân huỷ các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trờng nớc thải. Các vi sinh vật
này sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng trong nớc thải làm nguồn dinh
dỡng tạo ra năng lợng và tổng hợp nên tế bào mới.
Các phơng pháp sinh học gồm có:
+ Phơng pháp hiếu khí
+ Phơng pháp yếm khí
* Phơng pháp hiếu khí: Là phơng pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật
hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxi liên tục và duy trì
nhiệt độ trong khoảng từ 20 - 40
o
C

* Phơng pháp yếm khí: Là phơng pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí nói
chung trong xử lý nớc thải công nghiệp, các phơng pháp hiếu khí đợc sử dụng rộng
rãi hơn cả.
Nguyên lý chung của quá trình: Quá trình xử lý nớc thải bằng phơng pháp
sinh học là quá trình gồm ba giai đoạn :
+ Giai đoạn 1: Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế
bào vi sinh vật do khuyếch tán đối lu hoặc phân tử.
+ Giai đoạn 2: Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm
bằng khuyếch tán do sự chênh lệch nồng độ ở trong và ngoài tế bào.
+Giai đoạn 3: Quá trình chuyển hoá các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự
sản sinh năng lợng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ
năng lợng.
Các giai đoạn trên có quan hệ rất chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoá
các chất đóng vai trò chính trong quá trình xử lý nớc thải.
Phơng trình tổng quát các phản ứng tổng của quá trình oxi hoá sinh hoá ở
điều kiện hiếu khí có dạng nh sau :

25