ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia công suất 100 triệu lítnăm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
______________
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
Họ và tên: Mai Thị Hiền Số hiệu sinh viên: 20071073
Lớp: Kỹ thuật môi trường Khoá: 52
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
Ngành: Kỹ thuật môi trường
1.Đầu đề thiết kế
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia công suất 100 triệu lít/năm
2. Các số liệu ban đầu

3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

4. Các bản vẽ đồ thị (ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước các loại bản vẽ):

5. Cán bộ hướng dẫn

6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án chuyên ngành:
7. Ngày hoàn thành đồ án chuyên ngành:
Hà Nội, ngày tháng năm
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)
1
MỞ ĐẦU
1. Giới thiệu chung về ngành bia:
Sản xuất bia là ngành đồ uống nên trong quá trình sản xuất phải sử dụng rất
nhiều nước. Nguyên liệu cho sản xuất bia bao gồm malt, gạo. Nguyên liệu này được

nghiền nhỏ sau đó đưa vào chế biến dịch đường. Trong quá trình nấu, nước được sử
dụng nhiều cho nấu, cung cấp cho lò hơi để sản xuất hơi nước phục vụ cho công nghệ;
nước dùng làm mát các máy móc thiết bị. Nước dùng trong các quá trình sản xuất để
chuyển thành sản phẩm hoặc dùng ở dạng hơi thì hầu như không bị thải bỏ hoặc thải
rất ít. Nước thải trong sản xuất bia chủ yếu phát sinh từ quá trình rửa, vệ sinh máy móc
thiết bị và vệ sinh nhà xưởng; chủ yếu tập trung ở các khu vực lên men, lọc bia và
chiết sản phẩm. Với đặc thù của sản xuất bia đòi hỏi phải sử dụng lượng nước rửa và
vệ sinh khá lớn. Thực tế cho thấy, đặc tính chung của nước thải trong sản xuất bia là
chứa nhiều chất gây ô nhiễm với chủ yếu các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo, chất
rắn ở dạng lắng và lơ lửng; một số chất vô cơ hòa tan, hợp chất nitơ và phốt pho. Tất
cả các chất gây ô nhiễm có trong nước thải đều từ các thành phần như bã malt, cặn
lắng trong dịch đường lên men, các hạt trợ lọc trong khâu lọc bia, xác men thải khi rửa
thùng lên men, bia thất thoát cùng nước thải trong khâu chiết và khâu làm nguội chai
sau khi thanh trùng. Nước thải bia chứa nhiều chất dễ phân hủy sinh học nên có màu
nâu thẫm. Nước thải một số bộ phận có độ pH khác nhau nhiều, thường nước thải quá
trình lên men có tính axít, nước thải rửa chai có tính kiềm. Hàm lượng ôxy hòa tan
trong nước thải của nhà máy bia rất thấp. Nhu cầu ôxy sinh học BOD và hóa học COD
đều rất cao vượt quá tiêu chuẩn thải nhiều lần (COD hàm lượng 600-2500mg/l; BOD5
hàm lượng 310-1500mg/l), trung bình lớn hơn 10 lần tiêu chuẩn cho phép. Các giá trị
BOD và COD thường thay đổi theo thời gian trong ngày. Các giá trị cao là vào thời
điểm xả nước rửa bã nồi nấu và thùng lên men. Với các chỉ số gây ô nhiễm như trên và
hệ thống xử lý nước không đảm bảo nên chất lượng nước thải sau khi xử lý không đạt
tiêu chuẩn thải. Nước thải chảy theo cống thoát nước thải riêng của nhà máy sau đó
chảy vào cống thoát nước chung của khu vực gây ảnh hưởng ô nhiễm môi trường. Do
đó, việc tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia là vấn đề cấp
thiết cho quá trình phát triển ngành sản xuất thức uống của Việt Nam hiện nay.
2
2. Mục đích:
Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia bằng phương pháp
sinh học, với thông số đầu vào như bảng 1, nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B

theo QCVN 24:2009/BTNMT
Bảng 1. Thành phần và tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia ra nguồn nước mặt[2]
TT Chỉ tiêu Nước thải trước
xử lý
Tiêu chuẩn thải (QCVN
24:2009/BTNMT) cột B
1 pH 6,5-7,5 5,5-9
2 Hàm lượng cặn lơ lửng, mg/l 600 100
3 BOD
5
, mg/l 1500 50
4 COD, mg/l 2000 100
5 Tổng Nitơ (TN) 50 30
6 Tổng Phốtpho (TP) 8 6
7 Coliform, MPN/100 ml <10.000 5.000
NỘI DUNG
Chương I. Cơ sở lý thuyết
3
I.1. Phương pháp cơ học:
I.1.1. Nguyên tắc chung:
Nước thải có thành phần hết sức phức tạp. Trong nước thải không chỉ chứa các
thành phần hoá học hoà tan, các loài vi sinh vật, mà còn chứa các chất không hoà tan.
Các chất không hoà tan có thể có kích thước nhỏ và có thể có kích thước lớn. Người ra
dựa vào kích thước và tỷ trọng của chúng để loại chúng ra khỏi môi trường nước,
trước khi áp dụng các phương pháp hoá lý hoặc các phương pháp sinh học.
Các vật chất có kích thước lớn như cành cây, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ rách,
cát, sỏi và cả những giọt dầu, mỡ. Ngoài ra, vật chất còn nằm ở dạng lơ lửng hoặc ở
dạng huyền phù.
Tuỳ theo kích thước và tính chất đặc trưng của từng loại vật chất mà người ta
đưa ra những phương pháp thích hợp để loại chúng ra khỏi môi trường nước. Những

phương pháp loại các chất rắn có kích thước lớn và tỷ trọng lớn trong nước được gọi
chung là phương pháp cơ học.
Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà
tan có trong nước thải và giảm 20% BOD. Các công trình trong xử lý cơ học bao gồm:
- Song chắn rác hoặc lưới lọc.
- Bể lắng cát.
- Bể lắng.
- Điều hoà lưu lượng dòng chảy.
- Quá trình tuyển nổi.
I.1.2. Song chắn rác:
Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi:
giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác. Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền
nhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân hủy cặn (bể mêtan). Đối với các tạp chất < 5 mm
thường dùng lưới chắn rác. Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết
diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… Song chắn rác được chia làm 2 loại di
động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. Song chắn rác được
đặt nghiêng một góc 60 – 90
0
theo hướng dòng chảy.
I.1.3. Bể tách dầu mỡ
Bể tách dầu mỡ thường được ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp có
chứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác. Đối với nước thải sinh
4
hoạt, do hàm lượng dầu mỡ và các chất nổi không lớn cho nên có thể thực hiện việc
tách chúng ngay ở bể lắng đợt một nhờ các thanh gạt thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề
mặt bể lắng.
I.1.4. Bể lắng cát
Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều
so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát …… ra khỏi nước thải. Thông
thường cặn lắng có đường kính hạt khoảng 0,25 mm (tương đương độ lớn thuỷ lực là

24,5) chiếm 60% tổng số các hạt cặn có trong nước thải.
Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng
đứng.
Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang hoặc vòng qua bể với
vận tốc lớn nhất V
max
= 0,3 m/s, vận tốc nhỏ nhất V
min
= 0,15 m/s và thời gian lưu nước
từ 30 – 60 giây. Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng
từ dưới lên với vận tốc nước dâng từ 3 – 3,7 m/s, vận tốc nước chảy trong máng thu
(xung quanh bể) khoảng 0,4 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng
2 -3,5 phút.
Cát trong bể lắng được tập trung về hố thu hoặc mương thu cát dưới đáy, lấy cát
ra khỏi bể có thể bằng thủ công (nếu lượng cát < 0,5 m
3
/ngày đêm) hoặc bằng cơ giới
(nếu lượng cát > 0,5 m
3
/ngày đêm). Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi khô ở sân phơi
và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng.
I.1.5. Bể lắng:
Bể lắng làm nhiệm vụ tách các chất lơ lửng còn lại trong nước thải (sau khi qua
bể lắng cát) có tỷ trọng lớn hơn hoặc nhỏ hơn tỷ trọng của nước dưới dạng lắng xuống
đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước. Thông thường bể lắng có ba loại chủ yếu: bể lắng
ngang (nước chuyển động theo phương ngang), bể lắng đứng (nước chuyển động theo
phương thẳng đứng), và bể lắng ly tâm (nước chuyển động từ tâm ra xung quanh)
thường có dạng hình tròn trên mặt bằng. Ngoài ra, còn một số dạng bể lắng khác như
bể lắng nghiêng, bể lắng được thiết kế nhằm tăng cường hiệu quả lắng.
I.1.6. Điều hoà lưu lượng dòng chảy:

Trong quá trình xử lý nước thải cần phải điều hoà lượng dòng chảy. Trong quá
trình này thực chất là thiết lập hệ thống điều hoà lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm
5
trong nước thải nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho các công trình phía sau hoạt động ổn
định. Bể điều hoà dòng chảy có thể bố trí trên dòng chảy hay bố trí ngoài dòng chảy.
I.1.7. Quá trình tuyển nổi:
Tuyển nổi là quá trình tách các chất ở dạng rắn hoặc dạng lỏng, phân tán không
tan trong nước thải có khối lượng riêng nhỏ, tỷ trọng nhỏ hơn nước không thể lắng
bằng trọng lực hoặc lắng rất chậm. Phương pháp tuyển nổi được thực hiện bằng cách
trộn lẫn các hạt khí nhỏ và mịn vào nước thải, khi đó các hạt khí sẽ kết dính với các
hạt của nước thải và kéo theo những hạt vật chất này theo bọt khí nổi lên bề mặt. Khi
đó ta có thể dễ dàng loại chúng ra khỏi hệ thống bằng thiết bị vớt bọt.
Để tăng hiệu suất tạo bọt, người ta thường sử dụng các chất tạo bọt như eresol,
phenol nhằm giảm năng lượng bề mặt phân pha. Tuỳ theo phương thức cấp không khí
vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau:
 Tuyển nổi bằng khí phân tán: Khí nén được thổi trực tiếp vào bể tuyển nổi để
tạo thành các bọt khí có kích thước từ 0,1 – 1 mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí - nước
chứa cặn. Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt.
 Tuyển nổi chân không: 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 sử dụng trong thực tế vì khó vận
hành và chi phí cao.
 Tuyển nổi bằng khí hoà tan: Sục không khí vào nước ở áp suất cao (2-4 at), sau
đó giảm áp giải phóng khí. Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kích thước 20 -
100m.
I.2. Xử lý sinh học
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình nhằm phân
hủy các vật chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dạng keo và dạng phân tán nhỏ trong nước
thải nhờ vào sự hoạt động của các vi sinh vật. Quá trình này xảy ra trong điều kiện
hiếu khí hoặc kị khí tương ứng với hai tên gọi thông dụng là: qua trình xử lý sinh học
hiếu khí và quá trình xử lý sinh học kỵ khí (yếm khí).

Quá trình xử lý sinh học kị khí thường được ứng dụng để xử lý sơ bộ các loại
nước thải có hàm lượng BOD
5
cao (>1000 mg/l), làm giảm tải trọng hữu cơ và tạo
điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hiếu khí diễn ra có hiệu quả. Xử lý sinh học
kị khí còn được áp dụng để xử lý các loại bùn, cặn (cặn tươi từ bể lắng đợt một, bùn
6
hoạt tính sua khi nén …) trong trạm xử lý nước thải đô thị và một số ngành công
nghiệp.
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí được ứng dụng có hiệu quả cao đối với nước thải
có hàm lượng BOD
5
thấp như nước thải sinh hoạt sau xử lý cơ học và nước thải của
các ngành công nghiệp bị ô nhiễm hữu cơ ở mức độ thấp (BOD
5
< 1000 mg/l). Tùy
theo cách cung cấp oxy mà quá trình xử lý sinh học hiếu khí được chia làm hai loại:
- Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên (oxy được cung cấp từ không
khí tự nhiên do quang hợp của tảo và thực vật nước) với các công trình tương ứng như:
cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học, đất ngập nước…
- Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo (oxy được cung cấp bởi các
thiết bị sục khí cưỡng bức, thiết bị khuấy trộn cơ giới…) với các quá trình và công
trình tương ứng như sau:
 Quá trình vi sinh vật lơ lửng (qúa trình bùn hoạt tính):
 Bể bùn hoạt tính thổi khí (Aerotank)
 Mương oxy hóa
 Hồ sinh học
 Quá trình vi sinh vật dính bám (Quá trình màng vi sinh vật):
 Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Biophin)
 Bể lọc sinh học cao tải

 Tháp lọc sinh học
 Bể lọc sinh học tiếp xúc dạng đĩa quay (RBC): công trình này cho
phép xử lý nitơ và photpho trong nước thải (xử lý bậc cao).
 Quá trình vi sinh vật kết hợp: bể sinh học hiếu khí tiếp xúc (có cấu tạo và
nguyên lý hoạt động giống như bể Aerotank nhưng bên trong bể có trang bị thêm các
vật liệu tiếp xúc để làm giá thể cho các vi sinh vật dính bám)
I.3. Xử lý hóa học:
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các
quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động
với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc
chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Giai đoạn xử lý hoá
lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá
học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh.
7
Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ,
đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc …
I.3.1. Phương pháp keo tụ và đông tụ
Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể
tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có
kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp
lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán
liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo
rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến
là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình
đông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là
quá trình keo tụ (flocculation).
I.3.2. Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi
các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có
chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này không phân huỷ bằng con

đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi
phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp
lý hơn cả.
Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp
và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, xỉ, mạt cưa …).
Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít
được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn. Chất hấp
phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần có các tính chất xác định như :
tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để có
thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi. Ngoài ra, than
phải bền với nước và thấm nước nhanh. Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác
thấp đối với phản ứng oxy hóa bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng
bị oxy hoá và bị hoá nhựa. Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc
tái sinh nó ở nhiệt độ thấp.
I.3.3. Phương pháp trao đổi ion
8
Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi
với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là
các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước.
Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit,
những chất này mang tính axit. Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và
chúng mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là các
ionit lưỡng tính.
Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim
loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, M …, các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua và
các chất phóng xạ.
Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay
tổng hợp nhân tạo. Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại
khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau … vô cơ tổng hợp gồm silicagen,
pecmutit (chất làm mềm nước ), các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như

nhôm, crôm, ziriconi … Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit
humic và than đá chúng mang tính axit, các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa có
bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử.
I.3.4. Các quá trình tách bằng màng
Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác
nhau .Viêc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất
đó qua màng. Người ta dùng các kỹ thuật như: điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu
lọc và các quá trình tương tự khác.
Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm
thấu, dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc. Màng lọc cho các phân tử dung môi đi
qua và giữ lại các chất hoà tan. Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường
được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm
thấu nhỏ (ví dụ như các vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét …). Còn thẩm thấu ngược
thường được sử dụng để khử các vật liêu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất
cao.
I.3.5. Phương pháp điện hoá
Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước
thải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và
9
điện thẩm tích. Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện
1 chiều đi qua nước thải.
Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn
Chương II: Công nghệ sản xuất bia và các nguồn phát sinh nước thải
II.1. Công nghệ sản xuất bia:
Các công đoạn chính của công nghiệp sản xuất bia bao gồm:
- Chuẩn bị nguyên liệu: Malt đại mạch và nguyên liệu thay thế (gạo, lúa mì, ngô)
được làm sạch rồi đưa vào xoay, nghiền ướt để tăng bề mặt hoạt động của enzym và
giảm thời gian nấu.
- Lọc dịch đường để thu nước nha trong và loại bỏ malt. Quá trình gồm hai bước:
Bước 1: Lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu;

Bước 2: Dùng nước nóng rửa bã thu nước nha cuối và tách bã malt.
- Nấu với hoa houblon để tạo ra hương vị cho bia, sau đó nước nha được qua
thiết bị tách bã hoa.
- Làm lạnh: Nước nha từ nồi nấu có nhiệt độ xấp xỉ 100
o
C được làm lạnh tới
nhiệt độ thích hợp của quá trình lên men, ở nhiệt độ vào khoảng 10 – 16
o
C và qua hai
giai đoạn. Giai đoạn 1 dùng nước lạnh hạ nhiệt độ xuống chừng 60
o
C và giai đoạn 2
dùng tác nhân lạnh glycol để hạ nhiệt độ xuống còn chừng 14
o
C.
- Lên men chính và lên men phụ: Đây là các quá trình quan trọng trong sản xuất
bia. Quá trình lên men nhờ tác dụng của men giống để chuyển hoá đường thành alcol
etylic và khí cacbonic:
↑+ →
22
menlên
6126
22 COOHHCOHC
Nhiệt độ duy trì trong giai đoạn lên men chính (6 đến 10 ngày) từ 8 đến 10
o
C. Sau
đó tiếp tục thực hiện giai đoạn lên men phụ bằng cách hạ nhiệt độ của bia non xuống 1
đến 3
o
C và áp suất 0,5 đến 1 at trong thời gian 14 ngày cho bia hơi và 21 ngày cho bia

đóng chai, lon. Quá trình lên men phụ diễn ra chậm và thời gian dài giúp cho các cặn
lắng, làm trong bia và bão hoà CO
2
, làm tằng chất lượng và độ bền của bia. Nấm men
tách ra, một phần được phục hồi làm men giống, một phần thải có thể làm thức ăn gia
súc. Hạ nhiệt độ của bia non để thực hiện giai đoạn lên men phụ có thể dùng tác nhân
làm lạnh glycol.
10
- Lọc bia nhằm loại bỏ tạp chất không tan như nấm men, protein, houblon làm
cho bia trong hơn trên máy lọc khung bản với chất trợ lọc là diatomit.
- Bão hoà CO
2
và chiết chai: Trước khi chiết chai, bia được bão hoà CO
2
bằng
khí CO
2
thu được từ quá trình lên men chứa trong bình áp suất. Các dụng cụ chứa bia
(chai, lon, két) phải được rửa, thanh trùng đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, sau đó thực
hiện quá trình chiết chai ở điều kiện chân không để hạn chế khác nhau để đảm bảo
chất lượng trong thời gian bảo hành.
Trong công nghệ sản xuất bia, nước được dùng vào các mục đích:
- Làm nguyên liệu pha trộn theo tỷ lệ nhất định để nghiền ướt malt và gạo (hay
lúa mì) và bổ sung tiếp trong quá trình nấu - đường hóa.
- Sản xuất hơi nước dùng cho quá trình nấu – đường hoá, nấu hoa, thanh trùng.
- Một lượng nước lớn dùng cho quá trình rửa chai, lon, thiết bị máy móc và sàn
thao tác.
11
Tách bã
Nấu hoa

Nước thải
Nấu - đường hoá
Thành phẩm
Chuẩn bị nguyên liệu
Chiết chai, lon
Làm lạnh
Bão hoà CO
2
Lọc dịch đường
Lên men phụ
Lên men chính
Đóng nắp
Lọc bia
Thanh trùng
Nước cấp
Nước cấp
cho sản xuất
Hơi nóng
Rửa chai
Xút
Gạo
Malt
Hình. Công nghệ và nước thải nhà máy bia
II.2. Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất
bia.
12
Nước thải công nghệ sản xuất bia bao gồm:
- Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không bị ô
nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại.
- Nước thải từ bộ phận nấu - đường hoá, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể

chứa, sàn nhà … nên chứa bã malt, tinh bột, bã hoa, các chất hữu cơ, …
- Nước thải từ hầm lên men là nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa,
đường ống, sàn nhà, xưởng, … có chứa bã men và chất hữu cơ.
- Nước thải rửa chai, đây cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn
trong công nghệ sản xuất bia. Về nguyên lý để đóng chai thì phải được rửa qua các
bước: rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1 -3 % NaOH), tiếp đó
là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong
và bên ngoài chai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng và nước lạnh. Do đó, dòng thải của
quá trình rửa chai có độ ph cao vào làm cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính.
Kiểm tra nước thải từ các máy rửa chai đối với loại chai 0,5 lit cho thấy mức độ ô
nhiễm như trong bảng 2:
Bảng 2: Ô nhiễm nước thải từ nhà máy bia
Thông số
Hàm lượng, mg/l
Thấp Cao Trung bình
COD 810 4480 2490
BOD
5
330 3850 1723
Nitơ
+
4
NH
2,05 6,15 4,0
P tổng 7,9 32,0 12,8
Cu 0,11 2,0 0,52
Zn 0,20 0,54 0,35
AOX 0,10 0,23 0,17
pH = 8,3 đến 11,2
Nước tiêu thụ để rửa 1 chai = 0,3 đến 0,5lit

Trong nước thải rửa chia có hàm lượng đồng và kẽm là do sử dụng loại
nhãn dán chia có in ấn bằng các loại thuốc in có chứa kim loại. Hiện nay, loại nhãn
dán chia có chứa kim loại đã bị cấm sử dụng ở nhiều nước. Trong nước thải có tồn tại
AOX là do trong quá trình khử trùng có dung chất khử là hợp chất của clo.
Trong sản xuất bia, công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác,
sự khác nhau có thể chỉ là sử dụng phưong pháp lên men chìm hay nổi. Nhưng sự khác
nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sàn
nhà, … Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhễm của các
13
nhà máy bia rất khác nhau. Ở các nhà máy bia có biện pháp tuần hoàn nước và công
nghệ rửa tiết kiệm nước thì lượng nước thấp. Số liệu trung bình của những thông số ô
nhiễm như sau:
- Lượng nước cấp cho 1000 lít bia là 4 – 8 m
3
- Nước thải tính từ sản xuất 1000 lít bia thường là 2,5 – 6 m
3
hiện

tại có thể lên tới
10m
3
- Tải trọng BOD
5
là 3 – 6 kg/1000 lít bia
- Tỷ lệ BOD
5
/COD là 0,55 – 0,8
- Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải như sau:
 BOD
5

: 1100 – 1500 mg/l
 COD : 1800 – 3000 mg/l
 Tổng Nitơ : 30 – 100 mg/l
 Tổng Photpho : 4,9 – 9 mg/l
Chương III: Lựa chọn phương án xử lý nước thải nhà máy bia
III.1. Lựa chọn phương pháp xử lý
Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cho các nhà máy công
nghiệp thực phẩm nói chung và nhà máy bia nói riêng là một bài toán kinh tế,
kỹ thuật phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
▪ Lưu lượng và đặc trưng của nước thải.
14
▪ Yêu cầu nước thải sau xử lý .
▪ Diện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm xử lý nước thải.
▪ Điều kiện kinh tế và kỹ thuật.
Như vậy, từ sự phân tích đặc tính nước thải của nhà máy sản xuất bia ta thấy
nguồn nước thải phát sinh từ nhà máy có nguồn gốc, thành phần và tính chất khác
nhau, được phát sinh từ nước làm mát, nước ngưng, nước vệ sinh các thiết bị nấu, lọc,
lên men, nước rửa sàn, nhà xưởng, nước rửa chai, téc chứa… Nước thải của nhà máy
bia nói chung chứa hàm lượng chất hữu cơ cao ở trạng thái hoà tan và trạng thái lơ
lửng, chủ yếu là các hiđratcacbon, protêin, các axit hữu cơ, là các chất có khả năng
phân huỷ sinh học gây mùi hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước
nguồn khi tiếp nhận chúng. Mặt khác, các muối nitơ, phốtpho trong nước thải bia dễ
gây hiện tượng phú dưỡng cho các thuỷ vực; tỷ lệ BOD5/COD = 0,5 – 0,7 thích hợp
với xử lý bằng biện pháp sinh học.
Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học gồm xử lý sinh học hiếu khí và xử lý
sinh học yếm khí.
Xử lý sinh học bằng vi sinh hiếu khí (phương pháp sử dụng bùn hoạt tính)
thường chỉ thích hợp cho xử lý nước thải có nồng độ COD, BOD5 thấp (BOD5<500
mg/l). Xử lý sinh học bằng vi sinh yếm khí là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, vô
cơ có trong nước thải khi không có oxi, quá trình này dùng để ổn định cặn và xử lý

nước thải công nghiệp có nồng độ COD, BOD cao (thường COD > 2000 mg/l). Với
thành phần ô nhiễm như đã lựa chọn thì không thể xử lý trực tiếp bằng phương pháp
sinh học hiếu khí được. Tuy nhiên, nếu chỉ xử lý bằng phương pháp sinh học yếm khí
thì nước thải sau xử lý không đạt tiêu chuẩn thải (QCVN 24 – 2009 cột A, cột B) do
quá trình phân huỷ yếm khí không triệt để vì hiệu suất xử lý yếm khí cao nhất cũng chỉ
đạt 70 – 85%.
Vì vậy, sau phân huỷ yếm khí thường có hệ thống phân huỷ hiếu khí để xử lý
triệt để các chất ô nhiễm còn lại. Do đó, trong đồ án này chọn phương pháp xử lý sinh
học yếm khí kết hợp hiếu khí để xử lý nước thải nhà máy bia. Việc lựa chọn xử lý yếm
khí kết hợp hiếu khí là vì: Nước thải của nhà máy bia với thành phần đã lựa chọn có
mức độ ô nhiễm lớn do đó xử lý yếm khí nhằm giảm mức độ ô nhiễm trước khi đưa
vào xử lý hiếu khí, vừa giảm được thể tích bể hiếu khí vừa giảm được thể tích bùn sinh
ra, thu hồi năng lượng dưới dạng biogas, giảm tiêu thụ điện năng cho việc cấp khí…
15
III.2. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải đã được lựa chọn
Thuyết minh
1. Song chắn rác
Nước 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. Bể điều hòa được xây dựng trong cùng mặt bằng
của khu xử lý. Nước thải trước khi đi vào bể điều hòa, phần rác thô có kích thước lớn
sẽ được giữ lại tại song chắn rác thô đặt nghiêng 60
0
ở ngăn tách rác.
Rác tách ra sẽ được công nhân vận hành gom vào thùng chứa và mang đi đổ nơi
qui định của nhà máy. Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên bể cân bằng nhờ 2 bơm
chìm (1 bơm dự phòng hoặc hoạt động đồng thời). Các bơm vận hành hoàn toàn tự
động nhờ hệ thống điều khiển.
2. Bể lắng
Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên bể lắng. Tại đây, hàm lượng chất rắn lơ

lửng SS, BOD, COD giảm xuống nhằm giảm tải và đảm bảo điều kiện đầu vào cho các
công trình xử lý sinh học phía sau.
Nước thải sau khi qua bể lắng được bơm sang bể xử lý yếm khí UASB. Bùn
lắng ở đáy bể được đưa sang bể chứa bùn.
3. Xử lý sinh học yếm khí (UASB)
Tại bể UASB nước thải sẽ được phân phối đều trên diện tích đáy bể qua hệ
thống ống phân phối có đục lỗ. Nhờ hỗn hợp bùn yếm khí trong bể mà các chất hữu cơ
hoà tan trong nước được hấp thụ, phân huỷ và chuyển hoá thành khí (khoảng 70- 80 %
là CH
4
, 20-30% là CO
2
). Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn cặn nổi lên trên làm xáo trộn
gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng. Khi hạt cặn nổi lên gặp tấm chắn
khí, khí sẽ được thoát lên trên và được thu vào hệ thống thu khí mêtan ở phía trên
thành bể còn cặn rơi xuống dưới. Hỗn hợp bùn nước đã tách khí đi vào ngăn lắng. Tại
đây bùn lắng xuống dưới đáy qua cửa phân phối tuần hoàn lại vùng phản ứng yếm khí,
phần bùn dư sẽ được đưa sang bể chứa bùn. Nước thải ra khỏi bể UASB có hàm lượng
chất hữu cơ tương đối thấp được chảy tràn qua bể SBR thông qua máng thu nước.
16
Bơm
Bơm
Bể chứa bùn
Thu khí
sinh
học
Bể khử trùng
Song chắn rác
Bể điều hòa
Bể lắng I

Thùng rác
Nước thải
Sục khí
Dinh
dưỡng
Điều
chỉnh pH
Bể UASB
Bể SBR
Bể nén bùn
Máy ép bùn
xử lý làm
phân bón
Decanter
Hóa chất
Sục khí
Nước sau xử lý, ra cống
thoát
Ghi chú:
đường nước thải đường khí
đường rác đường bùn
4. Bể xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ (SBR)
Từ bể UASB, nước thải chảy từng mẻ vào bể SBR qua tuyến ống có lắp van
điện để điều khiển tự động. Giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí chính xảy ra tại đây. Quá
trình oxy hóa chất bẩn thực hiện nhờ bùn hoạt tính hiếu khí. Bùn hoạt tính hiếu khí là
tập hợp các vi sinh vật có khả năng oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải thành
CO2, nước và các chất vô cơ khác. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để
cung cấp đủ oxy cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, dưới đáy mỗi bể có lắp hệ
17
thống phân phối khí. Để vi sinh vật phân hủy hết các chất hữu cơ có trong nước thải

thì thể tích bể sinh học phải lớn và thời gian lưu lại trong bể đủ dài.
Hiệu quả xử lý tại bể SBR phụ thuộc vào các yếu tố sau: Thành phần các chất
trong nước thải, pH, hàm lượng oxy, lượng bùn, trạng thái hoạt tính của bùn…
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí, nhu cầu
không thể thiếu được là oxy. 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 và ở đáy bể có lắp một dàn ống khuếch tán khí.
Nước thải lưu lại trong bể SBR và hầu hết các chất hữu cơ đều được phân hủy;
hàm lượng BOD giảm và hàm lượng các thông số khác đạt tiêu chuẩn yêu cầu của
nước thải sau xử lý (QCVN 24 – 2009 loại B). Tuy nhiên, trong nước thải vẫn còn
chứa một lượng lớn bùn hoạt tính cần được tách ra khỏi nước thải trước khi thải ra môi
trường. Vì vậy, nước thải sau chu kỳ sục khí sẽ được để yên nhằm lắng tách bùn.
Phần nước trong sẽ được gạn ra khỏi nhờ thiết bị gạn nước bề mặt Decanter sau
đó đi vào bể khử trùng. Phần bùn lắng sẽ tham gia vào chu trình xử lý mới, lượng bùn
dư sẽ được bơm qua bể nén bùn và tiếp tục xử lý.
Quá trình hoạt động của hệ thống từ lúc nước thải vào đến khi ra khỏi bể SBR
được điều khiển hoàn toàn tự động từ trung tâm điều khiển. (quá trình này cũng có thể
vận hàng bằng tay).
5. Khử trùng
Nước thải sau khi qua bể SBR và được lắng gạn trong đã đạt một số tiêu chuẩn
của nước thải nhưng trong nước thải vẫn còn chứa vi sinh vật và mầm bệnh. Vì vậy, để
đảm bảo an toàn, nước thải cần được khử trùng trước khi thải vào môi trường.
Để đảm bảo thời gian tiếp xúc giữa nước thải với clo hoạt tính, thể tích của bể
khử trùng phải đủ lớn để nước thải lưu lại trong bể khử trùng tối thiểu là 30 – 45 phút.
Hiệu quả và kinh tế nhất là khử trùng bằng dung dịch hypoclorit. Nồng độ clo
hoạt tính sử dụng để khử trùng nước thải sau xử lý thông thường là 4 – 5ppm. Quá
trình cung cấp clo được thực hiện nhờ 2 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.

6. Bể chứa bùn yếm khí và bể nén bùn hiếu khí
18
Lượng bùn dư từ bể SBR được bơm vào bể nén bùn nhờ bơm chìm. Bùn sau
khi được bơm đầy bể nén sẽ được để yên. Khi đó, bùn sẽ được tách ra làm 2 phần:
phần bùn đặc lắng xuống đáy và đưa sang thiết bị tách bùn còn phần nước trong phía
trên được bơm về bể điều hòa. Lượng bùn dư từ bể yếm khí và bể lắng bậc 1 được
bơm vào bể chứa bùn.
7. 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 của
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 bể điều hòa.
III.3. Lựa chọn thiết bị cho hệ thống xử lý nước thải
III.3.1. Các công trình xử lý cơ học
Song chắn rác, bể điều hoà nhằm giảm một phần chất rắn, bã men, bã hoa, điều
hoà lưu lượng và nồng độ dòng thải, giúp cho các công trình xử lý phía sau đạt hiệu
quả hơn.
1. Song chắn rác nhằm mục đích tách các vật thô như giấy, nhãn chai, mảnh
chai vỡ Chọn song chắn rác bằng vật liệu thép không gỉ, khe hở giữa các song là 10–
30 mm, đặt cố định và nghiêng 60
0
so với chiều dòng nước chảy để dễ dàng cào rác từ
dưới lên. Chọn khe hở 10mm.
2. Bể điều hoà lưu lượng dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi,
khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng

cao hiệu suất của quá trình ở cuối dây chuyền xử lý.
Bể điều hoà có 2 dạng:
- Bể điều hoà lưu lượng và chất lượng: Bể này phải đủ dung tích để điều hoà
lưu lượng, chất lượng và bên trong bể cần có hệ thống khuấy để đảm bảo xáo trộn đều
trong toàn bộ thể tích.
19
- Bể điều hoà lưu lượng: không cần hệ thống khuấy trộn. Bể này chia làm nhiều
ngăn, định kỳ có thể tháo khô từng ngăn để xúc cát và cặn lắng ra ngoài.
Dựa vào đặc điểm và thành phần nước thải ngành bia như đã phân tích ở trên,
để đảm bảo đạt hiệu quả xử lý, chọn bể điều hoà lưu lượng và chất lượng có dạng hình
chữ nhật, có sục khí nén để khuấy trộn và làm bằng bê tông cốt thép.
3. Bể lắng
Bể lắng có cấu tạo mặt bằng là hình chữ nhật hoặc hình tròn, được thiết kế để
loại bỏ bằng trọng lực các hạt cặn có trong nước theo dòng chảy liên tục vào và ra bể.
Có thể phân chia bể lắng làm 4 vùng:
III.3.2. Các công trình xử lý sinh học
- Bể UASB: Hiệu suất xử lý cao (75-85%), kết cấu và vận hành đơn giản. Dòng
thải vào thiết bị phun từ dưới lên, cùng với sự tạo khí trong quá trình hoạt động của bể
nên lớp bùn có thể tự phân tán và tiếp xúc với chất nền vì thế ít tốn năng lượng cho
khuấy đảo. Hơn nữa, do tính linh động của lớp bùn nên bể UASB không hoặc ít bị tắc
như các bể phân hủy yếm khí bằng vi sinh vật dính bám trên lớp đệm. Trở lực nhỏ, giá
thành rẻ hơn các phương pháp yếm khí khác, đồng thời thu được khí sinh học (60 –
70% CH4). Khí này có nhiệt trị lớn, là nguồn năng lượng sạch, có thể sử dụng cho
sinh hoạt. Trong đồ án thiết kế này chọn hiệu suất 65%.
- Aeroten làm việc theo mẻ (SBR):
Nước thải cho vào đầy bể trong thời gian t
1
, khuấy trộn cấp O2 trong thời gian
t
2

, ngừng khuấy để lắng trong thời gian t
3
, tháo nước ra t
4
và bước cuối cùng là xả
lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi ngăn bể, các ngăn bể
20
Vùng chứa và cô đặc cặn
Vùng
phân
phối
nước
vào
Vùng
thu
nước
ra
Vùng lắng các hạt cặn
khác hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nước thải lên trạm xử lý nước
thải liên tục
BOD
5
của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 50 mg/l, hàm lượng SS từ 10 –
45 mg/l và N-NH
3
khoảng 0,3 – 12 mg/l. Bể aeroten hoạt động theo mẻ làm việc
không cần bể lắng đợt hai. Trong nhiều trường hợp, người ta cũng bỏ qua bể điều hòa
và bể lắng đợt một.
Hệ thống Aeroten hoạt động theo mẻ SBR có thể khử được nitơ và photpho
sinh hóa do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí, kị khí trong bể

bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy. Với xử lý theo mẻ, hệ số sử dụng thể tích bể
là 100%. Ngoài ra, do đặc thù nước thải ngành bia có sự dao động lớn về lưu lượng
cũng như nồng độ giữa đầu và cuối ca sản xuất, đặc biệt ba tháng giáp tết lượng nước
thải tăng cao do công suất sản xuất tăng 20 – 30% công suất trung bình. Do đó, việc sử
dụng bể SBR này chủ động hoàn toàn được trong việc xử lý nước thải khi lưu lượng
thải ra trong ngày giảm đi so với công suất thiết kế hoặc có sự thay đổi lớn về thành
phần của nước thải. Chi phí vận hành theo mẻ thấp hơn, ổn định hơn và hiệu quả có
thể đạt 80 – 95%.
Vì vậy, với đặc tính của nước thải nhà máy bia như đã nói ở trên lựa chọn công
nghệ xử lý yếm khí UASB kết hợp xử lý hiếu khí SBR là hợp lý nhất.
III.4.3. Xử lý bùn cặn
- Bùn phát sinh từ bể yếm khí UASB được dẫn sang bể chứa bùn có dạng hình
chữ nhật.
- Bùn phát sinh từ bể hiếu khí SBR được dẫn sang bể nén bùn, dạng bể đứng.
- Quá trình làm khô bùn được thực hiện nhờ thiết bị ép bùn kiểu băng tải.
Việc tính toán thiết kế chi tiết từng thiết bị sẽ được trình bày cụ thể trong
chương IV.
Chương IV: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải
Bảng 4.1 Các thông số đầu vào và ra của nước thải:
TT Chỉ tiêu Nước thải trước xử lý Tiêu chuẩn thải (QCVN
24:2009/BTNMT) cột B
21
1 Lưu lượng
(m
3
/ngày đêm)
4000
2 pH 6,5-7,5 5,5-9
3 Hàm lượng cặn
lơ lửng, mg/l

600 100
4 BOD
5
, mg/l 1500 50
5 COD, mg/l 2000 100
6 Tổng Nitơ (TN) 50 30
7 Tổng Phốtpho
(TP)
8 6
8 Coliform,
MPN/100 ml
<10.000 5000
IV.1. Tính toán mương dẫn nước thải
- Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn chảy qua song
chắn rác trước khi đi vào bể điều hòa.
- Tính toán:
Chọn các thông số tính toán mương dẫn nước thải:
+ Lưu lượng nước thải vào mương: Q = 4000 (m
3
/ngàyđêm) = 0,046 (m
3
/s)
+ Vận tốc trung bình qua các khe hở của song chắn, theo TCXDVN 51:2008, thì v =
0,8-1,0 (m/s). Do đó, ta chọn vận tốc nước chảy trong mương v = 0,9 (m/s)
+ Chọn mương có tiết diện hình chữ nhật. Ta có Q =
v
ω
×
Suy ra, diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn
2

0,046
0,051
0,9
Q
m
v
ω
= = =
Theo [10] thì mương tiết diện hình chữ nhật có B = 2h sẽ cho tiết diện tốt nhất về mặt
thuỷ lực.
Trong đó:
B: Chiều rộng mương dẫn nước, (m)
h: Chiều cao mực nước trong mương, (m)
Hơn nữa
2
2 2B h h h h
ω
= × = × =
Suy ra
( ) ( )
0,051
0,16 16
2 2
h m cm
ω
= = = =
Nên B = 2h = 32 cm
- Độ dốc tối thiểu của mương dẫn để tránh quá trình lắng cặn trong mương được tính
theo công thức:
min

1 1
3%
0,32
i
B
= = =
[10]
- Chiều cao xây dựng của mương: H= h + h’
22
Với h’ là chiều cao bảo vệ của mương h’= 0,1 – 0,2 (m). [10]
Chọn h’= 0,14 (m).
Chiều cao xây dựng của mương là:
H = h + h’ = 0,16 + 0,14 = 0,30 (m) =30 (cm)
Vậy, các kích thước tính toán cơ bản của mương dẫn nước thải:
+ Chiều rộng: B = 0,32 (m) = 32 (cm),
+ Chiều cao: H = 0,30 (m) = 30 (cm),
+ Độ dốc: i
min
= 3%.
Bảng 4.2 Tổng hợp các thông số tính toán mương dẫn nước thải
Thông số Đơn vị Giá trị
Lưu lượng nước thải vào,Q m3/ngày đêm 4000
Vận tốc nước chảy trong mương,v m/s 0,9
Chiều cao mực nước trong mương,h m 0,16
Kích thước mương
Chiều rộng, B m 0,32
Chiều cao xây dựng, H m 0,30
Độ dốc,i % 3
IV.2 Tính toán song chắn rác
Thiết bị tách rác thô nhằm mục đích tách các vật thô như giấy, nhãn chai, mảnh chai

vỡ Chọn song chắn rác bằng vật liệu thép không gỉ, khe hở giữa các song là 10 – 30
mm [8], đặt cố định và nghiêng 60
0
so với chiều dòng nước chảy để dễ dàng cào rác từ
dưới lên. Chọn khe hở 10mm.
Các thông số tính toán song chắn rác thô:
Q = 4000 (m
3
/ngày đêm)
BOD5 = 1500 (mg/l)
COD = 2000 (mg/l)
SS = 600 (mg/l)
Độ sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy của mương dẫn.[10]
- Tính toán song chắn rác:
+ Số lượng khe hở của song chắn rác:
0
1S
Q
n k
V h b
= ×
× ×
[11]
Trong đó:
- n: là số lượng khe hở trong song chắn rác ,(khe)
- Q: Lưu lượng nước thải tính toán, (m
3
/s). Q = 0,046 (m
3
/s)

23
- k
0
: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, Chọn k
0
= 1,05.
[11]
- v
S
:Vận tốc trung bình qua các khe hở của song chắn.
Theo TCXDVN 51:2008 thì v
S
= 0,8-1,0 (m/s). Chọn v
S
= 0,9 (m/s).
- h1: Độ sâu của lớp nước ở song chắn rác, (m). h1 = h = 0,16(m) [11]
- b: Chiều rộng khe hở song chắn, b=10-25 (mm). [7]
Chọn b = 10 (mm) = 0,01 (m)
Do đó
( )
0,046
1,05 34
0,9 0,16 0,01
n khe= × =
× ×
Chọn thanh song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật 10x10mm và đặt nghiêng 60
0
so
với phương ngang.
+ Chiều rộng toàn bộ song chắn rác tính theo công thức:

B
S
= S
×
(n-1) + b
×
n [11]
Trong đó:
S: Chiều dày hay đường kính các thanh song chắn rác, S = 0,01 (m)
n: Số khe hở song chắn, n = 34 (khe)
b: Chiều rộng khe hở song chắn, b = 0,01 (m)
Do đó B
S
= 0,01
×
(34-1) + 0,01
×
34 = 0,67 m
Ta thấy chiều rộng của buồng đặt song chắn rác B
S
> B (Chiều rộng mương dẫn), nên
phải mở rộng mương dẫn tại vị trí đặt song chắn. Tuy nhiên, việc mở rộng như vậy sẽ
làm lắng đọng cặn trong mương vì tốc độ dòng chảy giảm. Do đó, phải kiểm tra tốc độ
dòng chảy tại vị trí mở rộng của mương trước song chắn, tốc độ dòng chảy không
được nhỏ hơn 0,4m/s. [11]
Vậy, tốc độ dòng chảy tại vị trí mở rộng:
( )
0,046
0,43 /
0,67 0,16

m
s
Q
v m s
B h
= = =
× ×
>0,4 (m/s)
Kết quả thu được thỏa mãn yêu cầu
+ Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
2
2
s
v p
h
g
ξ
×
= ×
[11]
Trong đó:
h
s
: Tổn thất áp lực qua song chắn rác, (m)
p : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng rác ở song chắn, p = 2 – 3
Chọn p = 2 [10]
24
ξ
: Trở lực cục bộ của song chắn và được tính theo công thức sau:
4

3
sin
S
b
ξ β α
 
= × ×
 ÷
 
[11]
Ở đây:
S: Chiều dày thanh chắn, S = 0,01 (m)
α
: Góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng ngang,a =60
0
β
: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn rác có dạng hình chữ nhật
nên
β
= 2, 42 [11]
b: Chiều rộng khe hở song chắn. b = 0,01 (m)
Do đó:
4
3
0
0,01
2,42 sin 60 2,095
0,01
ξ
 

= × × =
 ÷
 
Suy ra
( )
2
0,9 2
2,095 0,17
2 9,8
s
h m
×
= × =
×
+ Chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn
1
2
s m
B B
L
tg
ϕ
−
=
×
[11]
Trong đó:
B
s
: Chiều rộng của buồng đặt song chắn, B

s
=0,67 (m)
B
m
: Chiều rộng của mương dẫn nước thải, B
m
= B = 0,32 (m)
φ: Góc nghiêng chỗ mở rộng, φ=20
0
[11]
Suy ra:
( )
1
0
1,37 ( ) 1,37 (0,67 0,32) 0,48
2 20
s m
s m
B B
L B B m
tg
−
= = × − = × − =
×
+ Chiều dài đoạn mở rộng sau song chắn:
L
2
=0,5
×
L1=0,5

×
0,48=0,24 (m) [11]
+ Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác:
L = L
1
+ L
2
+ L
S
= 0,48 + 0,24 + 1,5 = 2,22 (m)
Trong đó: L
S
là chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn rác, chọn =1,5 m. [11]
+ Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác:
H = h
1
+ h
s
+ 0,5 = 0,16 + 0,17 + 0,5 = 0,83 (m) [11]
Trong đó:
h
1
: Độ sâu lớp nước ở song chắn, h
1
=0,16 (m)
h
s
: Tổn thất áp lực qua song chắn, h
s
=0,17 (m)

0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất.
Bảng 4.3. Tổng hợp các thông số tính toán song chắn rác thô
25