ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY BIA BÌNH ĐỊNH.DOC

Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Viện Khoa học&Công nghệ Môi trờng Độc lập-Tự do-Hạnh phúc.
Nhiệm vụ đồ án
Sinh viên : Ngô Hồng Phơng
Chuyên ngành : Công nghệ môi trờng
Khoá : 43
1.Tên đề tài : Nghiên cứu, thiết kế cơ sở xử lý nớc thải nhà máy bia Bình
Định.
2.Các số liệu ban đầu : Theo số liệu thực tế từ quá trình sản xuất của công ty
và các tài liêụ có liên quan. .
3.Nội dung các phần tính toán :
- Hiện trạng môi trờng nhà máy.
- Đề xuất, thiết kế và tính toán cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy
4. Cán bộ hớng dẫn : PGS.TS Đinh Văn Sâm.
5. Ngày giao nhiệm vụ :
6. Ngày hoàn thành :
Ngày tháng năm 2003
Chủ nhiệm khoa Cán bộ hớng dẫn
Kết quả đánh giá :
- Quá trình làm đồ án :
- Điểm bảo vệ :
- Điểm duyệt :
Ngày tháng năm 2003.
Chủ tịch hội đồng
1
Lời cảm ơn
Sau một thời gian tìm hiểu, thu thập số liệu và
tính toán, đợc sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy
giáo - PGS.TS Đinh Văn Sâm em đã hoàn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới các thầy cô

giáo ViệnKH&CNMT - Trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội
đã dạy dỗ giúp đỡ em trong suốt những năm học vừa
qua. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
PGS.TS Đinh Văn Sâm - ngời thầy trực tiếp hớng dẫn
giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Nhà máy bia Đông
Nam á, Nhà máy bia Bình Định đã giúp tôi thu thập số
liệu và tìm hiểu công nghệ trong những ngày tôi thực
tập tại đó.
Hà Nội 5/2003
Sinh viên
Ngô Hồng Phơng
2
mục lục
Trang
Mở đầu .
I. Giới thiệu nhà máy bia Bình Định - Hiện trạng môi trờng.
I.1. Giới thiệu nhà máy bia Bình Định.
I.1.1. Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy.
I.1.2. Phân bố năng suất của nhà máy.
I.2. Công nghệ sản xuất bia của nhà máy.
I.2.1. Nguyên liệu cho sản xuất bia.
I.2.2. Quy trình công nghệ sản xuất bia.
I.3. Hiện trạng môi trơng nhà máy bia.
I.3.1. khí thải.
I.3.2. Chất thải rắn.
I.3.3. Nớc thải.
II. Giới thiệu về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia.
III. Thiết kế, tính toán cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy bia.
III.1. Tổng quan về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia.

III.1.1. Các phơng pháp yếm khí.
III.1.1.1. Cơ chế quá trình xử lý yếm khí.
III.1.1.2. Một số thiết bị xử lý yếm khí thông dụng.
III.1.2. Các phơng pháp hiếu khí.
III.1.2.1. Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí.
III.1.2.2. Oxy hoá bằng cấp khí tự nhiên.
III.1.2.3. Oxy hoá bằng cấp khí cỡng bức.
III.1.3. Các phơng pháp xử lý bùn cặn.
III.2. Lựa chọn công nghệ xử lý nớc thải cho nhà máy bia Bình Định.
III.2.1. Đề xuất công nghệ.
III 2.2. Cơ sở lựa chọn dây truyền và thiết bị xử lý.
III.2.3. Cờu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị.
III.3. Tính toán thiết kế các thiết bị chính .
III.3.1. Bể điều hoà.
III.3.2. Bể UASB.
III.3.3. Bể aeroten.
III.3.4. Bể lắng đợt hai.
III.3.5. Bể lên men tiêu huỷ bùn.
III.4. Tính toán các thiết bị phụ.
III.4.1. Bố trí mặt bằng cơ sở xử lý.
III.4.2. Bố trí cao trình cơ sở xử lý.
III.4.3. Tính toán máy nén, cụm bơm.
IV. Dự toán kinh phí xây dựngvà chi phí xử lý.
IV.1. Dự toán kinh phí xây dựng.
IV.2. Tính chi phí thiết bị.
3
IV.3. TÝnh chi phÝ vËn hµnh.
IV.4. Dù tÝnh gi¸ thµnh xö lý.
KÕt luËn.
Tµi liÖu tham kh¶o.

4
Mở đầu
Bia đợc sản xuất lâu đời trên thế giới và loại nớc giải khát rất thông dụng
trong đơì sống hằng ngày của con ngời. Bia mang hơng vị đặc trng riêng, là
loại nớc uống mát bổ. Khi dợc sử dụng đúng mức, bia tạo sự sảng khoái và
tăng cờng sức lực cho cơ thể.
Bia không những chứa các thành phần có giá trị dinh dỡng cao mà còn có tác
dụng giải khát rất hữu hiệu do có chứa CO
2
bão hoà. Nhờ u điểm này, bia đợc
sử dụng ở khắp nơi trên thế giới với sản lợng ngày càng tăng.
Trên thế giới từ những năm 1990 đến nay sản lợng bia tăng hơn 20%, năm
1993 sản lợng bia đạt khoảng 116468 triệu lít, đến năm 2000 sản lợng bia trên
thế giới là 142780 triệu lít, trung bình mỗi năm tăng trên 3 tỷ lít bia. Hiện nay
trên thế giới có trên 30 nớc sản xuất bia với sản lợng trên 1 tỷ lít /năm, trong
đó Mĩ và CHLB Đức là hai nớc dẫn đầu với sản lợng trên 10 tỷ lít /năm.
ở Việt Nam, bia là một trong những ngành công nghiệp có tốc độ tăng trởng
cao.
Năm 1993 sản lợng bia cả nớc đạt trên 200 triệu lít/năm, năm1995 sản lợng
đạt trên 500 triệu lít/năm. Đến năm 2000 sản lợng bia cả nớc đạt gần 800 triệu
lít.
Cùng với các ngành công nghiệp khác, sự phát triển nhanh chóng về số lợng
và quy mô các doanh nghiệp sản xuất bia đã kéo theo những vấn đề về bảo vệ
và chống ô nhiễm môi trờng. Trong quá trình hoạt động ngành sản xuất bia
cũng tạo ra lợng lớn các chất thải gây ô nhiễm môi trờng ở cả 3 dạng : khí
thải, chất thải rắn và nớc thải. Trong đó nguồn gây ô nhiễm chính và cần đợc
tập trung giải quyết là nớc thải. Nguồn thải này nếu không đợc xử lý sẽ gây ô
nhiễm môi trờng nớc, đất, tác động đến nguồn nớc ngầm. Ngoài ra còn gây ô
nhiễm thứ cấp tạo các khí gây mùi khó chịu, làm ô nhiễm không khí, ảnh h-
ởng xấu đến sức khoẻ và đời sống cộng đồng.

Vì vậy, ở nớc ta xử lý nớc thải của ngành sản xuất bia cũng là một vấn đề đáng
quan tâm. Hiện nay mới chỉ có một vài cơ sở sản xuất lớn có hệ thống xử lý n-
ớc thải nh : Nhà máy bia Việ Nam, bia Huda, bia Đông Nam á,những hệ
thống này đợc nhập công nghệ từ nớc ngoài lên có giá thành rất cao, đó là cha
tính đến khả năng công nghệ không phù hợp. Còn lại hầu hết các cơ sở sản
xuất bia đều thải trực tiếp nớc thải vào hệ thống thoát nớc công cộng mà
không qua xử lý. Hơn nữa các cơ sở này đều nằm trong thành phố, khu công
nghiệp hay xen lẫn với khu vực dân c.
Để đáp ứng thực tế khách quan trên, việc nghiên cứu và thiết kế hệ thống khả
thi về công nghệ cũng nh giá thành xử lý là vấn đề cần thiết và cấp bách hiện
nay.
Với đề tài " Nghiên cứu, thiết kế cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy bia Bình
Định " chúng tôi mong muốn có thể đáp ứng đợc phần nào yêu cầu trên.
5
I.Giới thiệu nhà máy bia bình định - hiện trạng môi tr-
ờng.
I.1. Giới thiệu nhà máy bia Bình Định.
Nhà máy bia Bình Định là nhà máy nằm trong khu công nghiệp Phú Tài, tinh
Bình Định.
Năng xuất của nhà máy đạt 25 triệu lí bia trên một năm. Sản phẩm chính của
nhà máy gồm bia chai, bia lon và bia hơi.
I.1.1. Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy.
Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy đợc thể hiện trong hình I.1.1
I.1.2. Phân bố năng suất của nhà máy.
Thời vụ sản xuất trong năm của nhà máy đợc thể hiện trong biểu đồ I.1.2
Hình I.1.2. Biểu đồ phân bố năng suất của nhà máy trong năm.

6
Năng suất
(Triệu lít)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian
(Tháng)
7
Hình I.1.1. Sơ đồ mặt bằng và vị trí nhà máy.
I.2. Công nghệ sản xuất bia của nhà máy.
I.2.1. Nguyên liệu cho sản xuất bia.
Bia đợc sản xuất lâu đời trên thế giới và là loại nớc giải khát rất thông dụng.
Thành phần chính của bia bao gồm: 80-90% là nớc, 2.5-6% cồn, 0.3-0.4%
H
2
CO
3
và 5-10% là các chất tan, trong các chất tan có 30% là gluxit, 8-10% là
các hợp chất chứa Nitơ, ngoài ra còn có các axit hữu cơ, chất khoáng và một
số vitamin.
I.2.1.1. Nguyên liệu chính:
Nguyên liệu chính cho sản xuất bia bao gồm: Malt đại mạch, gạo tẻ,
hoa houblon, nấm men và nớc. Hiện nay ngoài gạo tẻ thì các nguyên liệu này
đều phải nhập ngoại.
- Malt đại mạch: Là hạt đại mạch đợc nảy mầm trong điều kiện nhân tạo,
trong quá trình nảy mầm, một lợng lớn các enzim hình thành và tích tụ
trong đại mạch. Các enzim này là tác nhân phân giải các hợp chất gluxit,
prôtêin trong malt thành nguyên liệu mà nấm men có thể sử dụng để lên
men.
Hạt đại mạch chứa 4-5% độ ẩm, 76% độ tan.
Thành phần hoá học tính theo phần trăm chất khô:
Tinh bột : 58% prôtêin : 10%
Chất béo : 2.5% Xơ : 6%
Khoáng : 2.8% Sacaroza : 5%
Đờng khử : 4% Pentoza hoà tan: 1%

Hexoza và Pentoza không hoà tan: 9%
Ngoài ra còn một số các chất màu, chất thơm, chất đắng,
- Gạo tẻ: Để tận dụng lợng enzim amilaza có trong malt và để hạ giá thành
sản phẩm, gạo tẻ đợc dùng làm nguyên liệu thay thế, tỷ lệ gạo trong sản
xuất bia khoảng 30%.
Gạo tẻ chứa 76% độ tan, 12% độ ẩm. Thành phần hoá học của gạo tính
theo phần trăm chất khô:
Tinh bột : 70-75% Các loại đờng : 2-5%
Khoáng : 1-1.5% Prôtit : 7-8%
Chất béo : 1-1.5%
- Hoa houblon: hoa houblon chứa các chất thơm, các chất có vị đắng đặc tr-
ng. Nhờ đó hoa có vị dễ chịu, hơng thơm, bọt lâu tan,
Thành phần hoá học của hoa houblon cho sản xuất bia tính theo % chất
khô:
Độ ẩm : 12.5% Các chất chứa Nitơ: 17.5%
Xơ : 13.3% Các chất đắng : 18.3%
Este : 0.4% Tro : 7.5%
Tanin : 3%
8
Các chất trích ly không chứa Nitơ: 27.5%
Nớc:
Sản xuất bia là nghành sử dụng nhiều nớc với những mục đích khác nhau : N-
ớc nguyên liệu, nớc làm lạnh, nớc rửa thiết bị, bao bì, vệ sinh nhà xởng ,nớc
để sản xuất hơi,
Chất lợng bia phụ thuộc rất nhiều vào chất lợng nguồn nớc cấp.Nớc dùng cho
sản xất bia phải là nớc đã qua xử lí,đạt các tiêu chuẩn cho nớc nguyên liệu để
sản xuất nớc giải khát.
+Không màu không mùi. +Chỉ số coli<3
+Độ pH: 6,5 - 7,0 +Độ cứng:8-12
0

H
+NH
3
và NO
2

:Không có +Fe
2+
, không có hoặc rất ít
- Nấm men: Nấm men sử dụng trong công nghiệp sản xuất bia là loại nấm
đơn bào thuộc chủng Saccharomyces. Hiện nay nhà máy đang sử dụng loại
nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces Carlsbergensis có độ thuần khiết
cao, tỉ lệ chết < 7%.
I.2.1.2. Nguyên liệu phụ.
Ngoài các nguyên liệu chính, công nghệ sản xuất bia của nhà máy còn sử
dụng các nguyên liệu phụ:
- Chất trợ lọc Diatomit nhằm nâng cao hiệu quả và rút ngắn thời gian trong
quá trình lọc.
- Xút, P
3
+ Reecon+ Disoree, Oxonia, đợc sử dụng để vệ sinh trong thiết bị
chai, Keg.
- Các tác nhân lạnh NH
3
, Glycol sử dụng trong máy nén.
- Để sản xuất bia còn sử dụng các nhiên liệu và năng lợng:
- Nhiên liệu đợc sử dụng là dầu DO dùng để đốt lò hơi cung cấp cho quá
trình sản xuất.
- Điện để vận hành thiết bị, dùng cho sinh hoạt,
I.2.1. Quy trình công nghệ sản xuất bia.

Các công đoạn chính của công nghệ sản xuất bia đợc mô tả tóm tắt trong
sơ đồ (Hình II.2).
9
10
Phụ gia
Nguyên liệu
Xay
Nấu
Phụ gia
Lọc
Đun sôi
Hoa
Phụ gia
Xoáy lốc
Làm lạnh
Lên men
chính, phụ
Lọc bia
Bia t ơi
Thanh trùng
Làm lạnh
Chiết keg
Chiết lon
Đóng nắp
Thanh trùng
Kiểm tra độ đầy
Đóng hộp
Nhập kho
Chiết chai
Đóng nắp

Thanh trùng
Dán nhãn
Kiểm tra độ đầy
Rửa, thanh
trùng keg
Rửa chai
Phụ gia
Hình II.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia
I.2.1.1. Mô tả quy trình công nghệ.
Gạo và malt đợc xử lý sơ bộ rồi cân định lợng cho từng mẻ nấu. Tiếp đó
gạo và malt đợc xay, sàng trên 2 hệ thống riêng. Nớc đợc xử lý riêng cho nấu
bia đợc đa vào bột gạo để nấu cháo và cấp hơi tiến hành dịch hoá và đun sôi.
Sau đó dịch cháo và malt đợc đa vào nồi nấu hỗn hợp. Tại đây hỗn hợp đợc bổ
xung thêm các chất và các enzim để tiến hành đờng hoá. Quá trình đờng hoá
xảy ra nhờ sự gia nhiệt của hơi nớc và hơi quá nhiệt. Kết thúc quá trình đờng
hoá, toàn bộ dịch nấu sẽ đợc chuyển sang nồi lọc để lọc bã bia. Khi đạt đợc độ
trong theo yêu cầu, cho thêm hoa và điều chỉnh đến độ pH thích hợp. Kiểm tra
các thông số kỹ thuật của dịch hèm (pH, độ màu, độ đắng, đờng,). Dịch hèm
nếu đạt chỉ tiêu yêu cầu sẽ đợc bơm sang nồi xoáy lốc để tách bã hoa. Sau quá
tròm nấu, dịch hèm sẽ đợc làm lạnh tới nhiệt độ lên men theo yêu cầu nhờ
máy làm lạnh nhanh và đợc xông khí ôxy (đã đợc khử trùng) tới một nồng độ
thích hợp cho sự lên men. Thời gian thực hiện 1 mẻ nấu khoảng 8- 9h. dịch
hèm đã đợc làm lạnh sẽ đợc chuyển sang lên men cùng với lợng men đã đợc
kiểm soát ( về chất lợng, định lợng,) và lựa chọn để lên men.
Sau quá trình lên men (13-15 ngày gồm cả lên men chính và lên men phụ
tiếp theo đến quá trình lọc. Bột Diatomit đợc hoà với nớc theo tỉ lệ định sẵn
rồi thêm vào dịch bia trong suốt quá trình lọc. Giấy lọc bia trong máy lọc
cũng đợc phủ trớc một lớp Diatomit và tiến hành lọc kín có áp lực để đảm bảo
độ trong, chế độ vệ sinh và giữ lợng CO
2

bão hoà.
Kết thúc quá trình lọc, chất lợng bia sẽ đợc kiểm tra lại trớc khi đóng hộp
bởi phòng Q.C.
Bia đạt yêu cầu sẽ đợc đóng lon, chai, keg tuỳ theo yêu cầu của thị trờng
và đợc thanh trùng trớc khi xuất xởng.
11
Tiêu tốn nguyên liệu cho 1000 lit bia thành phẩm:
TT Tên nguyên, nhiên liệu Đặc tính Đơn vị tính Số lợng
1 Gạo và malt 10-12% ẩm kg 171.4
2 Hoa houplon hoa kg 0.86
3 Nớc m
3
8ữ9
4 NaOH kg 2.86
5 P
3
+ Reecon+ Disoree kg 0.357
6 Oxonia kg 0.143
7 Advantage plus kg 0.143
8 Chất trợ lọc Diatomit kg 1.429
9 Dầu DO Tấn 0.143
10 Hơi Tấn 2.143
I.2.1.2. Các công đoạn chính.
1. Xay nguyên liệu.
Gạo và malt qua cân tự động sau đó đợc nghiền nhỏ rồi chuyển sang nồi
nấu.
2. Nấu, đờng hoá.
Bột gạo sau khi xay song đợc trộn với nớc mềm và đa vào nồi nấu khuấy đều,
đun hỗn hợp lên khoảng 50
0

C sau đó bổ xung khoảng 5% lợng malt nhằm
cung cấp enzim phục vụ cho quá trình đòng hoá. Nâng nhiệt độ lên 85
0
C dừng
10 phút rồi nâng nhiệt độ lên 100
0
C, đun sôi trong 25 phút để cháo chín. Toàn
bộ lợng malt còn lại đợc trộn với nớc đa vào nồi nấu, lúc này cháo bên nồi
cháo vừa chín, bơmm từ từ khối dịch cháo sang nồi malt, nhiệt độ trong nồi
lúc này đạt 65
0
C, giữ nhiệt độ này trong 60 phút . Sau đó nâng nhiệt độ lên
76
0
C, giữ nhiệt độ này trong 5 phút, đây là nhiệt độ tối u cho quá trình tạo ra
dextrin. Kết thúc quá trình này dịch đờng đợc bơm sang nồi lọc.
3. Lọc dịch đờng.
Mục đích quá trình này là lọc bã malt, tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp
tục đa sang các quá trinh sau. Quá trình lọc gồm 2 bớc :
- Lọc hỗn hợp dịch đờng thu nớc nha đầu.
- Dùng nớc nóng rửa bã để thu nớc nha cuối.
4. Nấu hoa.
Sau khi lọc song, dịch đờng đợc đa sang nồi nấu với hoa houblon để tạo hơng
vị cho bia, nhiệt độ trong nồi nấu luôn giữ ở 100
0
C.
5. Tách bã và làm lạnh dịch dờng.
Dịch đờng sau khi nấu song đợc đa sang thiết bị xoáy lốc để tách bã hoa,
sau đó đợc làm lạnh tới 16
0

C, bổ xung khí CO
2
đã đợc khử trùng rồi đa sang
thiết bị lên mem.
6. Lên men chính, phụ.
12
Đây là công đoạn quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia, quá trình lên
mem nhờ tác dụng của mem giống để chuyển hoá đờng thành alcol etylic và
khí cacbonic.
Quá trình lên mem gồm 2 giai đoạn :
- Lên mem chính : Diễn ra trong khoảng 7-8 ngày, kết thúc quá trình này
nhiệt độ hạ xuống còn 4
0
C và thu hồi nấm mem.
- Lên mem phụ : Quá trình này diễn ra chậm, thời gian từ 6-8 ngày, nhiệt độ
lên mem từ -2-4
0
C.
7. Lọc bia.
Bia đợc làm trong nhờ quá trình lọc trên máy lọc khung bản với chất trợ
lọc là bột diatomit.
8. Đóng gói.
Bia thành phẩm của nhà máy sau khi đạt các chỉ tiêu đợc chuyển sang
phân sởng đóng gói để chiết chai, lon, hay keg.
I.3. Hiện trạng môi trờng nhà máy bia.
Sơ đồ công nghệ có kèm dòng thải trong quá trình sản xuất của nhà máy
đợc mô tả trong sơ đồ (hình I.3).
Công nghệ sản xuất bia sinh ra 3 nguồn thải chính là khí thải, chất thải rắn và
nớc thải.
I.3.1. Khí thải.

Khí CO
2
sinh ra trong quá trình lên men đợc thu hồi đa vào máy nén để
tái sử dụng làm bảo hoà CO
2
trong bia, phần d đợc đóng vào các bình chứa và
bán ra thị trờng.
Các khí thải sinh ra từ khu vực lò hơi. Trong nhà máy sử dụng dầu DO để
đốt nên các khí thải sinh ra từ lò đốt gồm SO
2
, NO
x
, CO
2
, các khí này đợc
pha loãng nhờ ống khói có độ cao khá lớn, ít gây ô nhiễm và ảnh hởng tới khu
vực xung quanh.
Các khí NH
3
, glycol có thể sinh ra khi hệ thống máy làm lạnh bị rò rỉ.
Hơi nớc từ các đờng ống bị rò rỉ, trong các nồi nấu
I.3.2 Chất thải rắn
- Các bụi nguyên liệu từ khâu xay, nghiền đợc hút vào cyclon và tái sử dụng
đa vào nồi nấu.
- Bã bia, bã hoa đợc thu gom và chứa ở các cyclon sau đó bán cho nhân dân
để nuôi cá và chăn nuôi gia súc.
- Men bia đợc làm sạch và đợc đa vào bình chứa để sử dụng cho các lần sau.
Men thải đợc ép khô và bán.
- Chai vỡ, lon hỏng đợc bán để tái chế.
13

C
6
H
12
O
6
Men
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
- Bao bì plastic
,
giấy hỏng đợc bán cho các cơ sở tái chế.
- Đối với các loại chất thải rắn sử dụng lại đợc nh rác sinh hoạt, bùn lạo vét
cống rãnh, bùn hoạt tính từ khu xử lý nứơc đợc tập trung lại 1 chỗ trong
khu vực nhà máy, hàng ngày vận chuyển rác thải này đến bãi rác chung của
thành phố.
14
15
I.3. 3. Nớc thải.
Công nghệ sản xuất bia là công nghệ gián đoạn , lại phụ thuộc nhiều vào mùa
vụ, thời tiết tronh năm. vì vậy lợng nớc thải của nhà máy bia nhìn chung dao
động theo thời gian trong ngày, một trong những yếu tố biến động lu lợng nớc
thải là thời điểm rửa nhà sởng, thiết bị sản xuất.
Để thiết kế &xây dựng hệ thống xử lý nớc thải cần biết đợc chính xác lu lợng,
đặc tính của nớc thải để có biện pháp xử lý thích hợp cho tờng dòng thải. Có
thể phân ra các luồng nớc thải nh sau :

- Dòng thải 1: Nờc do ngng tụ, nớc làm lạnh, dòng thải này thờng ít và ít gây
ô nhiễm nên có thể thải trực tiếp hoặc xử lý sơ bộ để tái sử dụng. Đây là
nguồn nớc tơng đối sạch chiếm khoảng 30% so với tổng lợng nớc thải.
- Dòng thải 2 : Nớc thải có chứa dầu mỡ do rửa các thiết bị máy móc cơ khí,
dòng thảI này có lu lợng nhỏ có thể xử lứ bằng cách nhập về bể phân ly có
kết cấu đặc biệt để tách dầu. Dòng thải này không cần xử lý nếu quá trình
tách dầu đảm bảo hàm lợng dầu có trong nớc thải nhỏ hơn TCCP .
- Dòng thải 3 : Nớc dùng để rửa thiết bị nấu, lên men, thùng chứa, nớc thải
này chứa nhiều hydrôcacbon, xenluloza, pentoza, prôtêin, các chất
khoáng,
Chiếm một lợng lớn và là nguồn gây ô nhiễm chính cần phải xử lý. Dòng
thảI này còn bao gồm nớc thải từ quá trình vệ sinh, khử trùng thiết bị, nớc
rửa chai, keg chứa. Nớc thải loại này có chứa các dung dịch khử trùng nh
H
2
O
2
, đặc biệt có độ pH cao do chứa dung dịch xút trong công đoạn rửa
chai.
Nhìn chung nớc thải trong các công đoạn sản xuất có chứa nhiều các chất
hữu cơ với nồng độ cao các hợp chất hydratcacbon, prôtêin, axit hữu cơ,
dung dịch xút NaOH, các chất tẩy rửa với nồng độ thấp.
- Dòng thải 4 : Nớc thải sinh hoạt, nớc ma, nớc thải bộ phận xử lý nớc
ngầm. Dòng thải này không lớn, có thể thải trực tiếp ra cống thải.
Do tính chất nớc thải của nhà máy bia có hàm lợng chất hữu cơ cao , đều là
các chất có khả năng phân huỷ sinh học nên phơng pháp phổ biến và kinh
tế nhất để xử lý nớc thải loại này là xử lý sinh học

16
Các nguồn thải của sản xuất bia và đặc trng. [12].

Nguồn phát sinh Thàn phần nớc thải Đặc trng
- Nấu, đờng hoá Bã hạt, đờng BOD, SS
- Lắng, tắch bã Prôtêin, đờng BOD
- Lên men Nấm men, bia, prôtêin BOD
- Lọc Diatomit, nấm men, bia SS, BOD
- Rửa bao bì Bia, xút, nhãn chai PH cao, COD, BOD,SS
* Cân bằng nớc :
Định mức nớc cấp đối với nhà máy bia 9 m
3
/1000 lít bia.
Trong công nghệ sản xuất bia, nớc đợc dùng cho các công đoạn với tỷ lệ nh
sau :
Nớc trong các công đoạn Tỷ lệ (%)
- Nớc trong sản phẩm bia (V
1
) 10
- Nớc sản xuất hơi (V
2
) 10
- Nớc làm lạnh (V
3
) 15
- Nớc rửa chai, rửa sàn, thiết bị (V
4
) 35
- Nớc dùng cho các mục đích khác (V
5
) 30
Lợng nớc sử dụng trong các công đoạn :
V

1
= 10%ì9 = 0,9 m
3
.
V
2
= 10%ì9 = 0,9 m
3
.
V
3
= 15%ì9 = 1,35 m
3
.
V
4
= 35%ì9 = 1,35 m
3
.
V
5
= 30%ì9 = 2,7 m
3
.
Ta có thể phân loại lu lợng nớc nh sau :
Nớc đi vào sản phẩm V
sp
.
Nớc tuần hoàn V
th

.
Nớc thải V
thải
.
Nớc thất thoát V
tt
.
Lợng nớc tuần hoàn V
th
chính là lợng nớc làm lạnh V
th
= V
3
= 1,35 m
3
.
Lợng nớc đi vào sản phẩm bao gồm lợng nớc hoà trộn ban đầu và lợng nớc
dùng để nấu, nếu bỏ qua thể tích hơi nớc ta có V
sp
= V
1
= 0,9 m
3
.
Lợng nớc dùng để sản xuất bia dùng cho các công đoạn nấu, rửa chai hay than
trùng, lợng nớc thải này chiếm khoảng 50% nớc dùng để sản xuất hơi còn lại
là thất thoát hay đi vào trong sản phẩm bia.
V
tt
= 0,5ì0,9 = 0,45 m

3
.
Ta có tổng lợng nớc cấp : V
cấp
= V
sp
+ V
th
+ V
tt
+ V
thải
.
V
thải
= V
cấp
- V
sp
- V
th
- V
tt

17
= 9 - 0,9 - 1,35 - 0,45 = 6,3 m
3
.
Nh vậy định mức nớc thải là 6,3 m
3

/1000lít bia , lấy 6,5 m
3
/1000l.
* Định mức nớc thải.
Dựa vào biểu đồ phân bố năng suất của nhà máy ta có thể thấy năng suất sản
xuất bia đạt cao nhất tại các tháng 5, 6, 7 với mức 3 triệu lít / tháng.
Giả sử trong 1 tháng nhà máy sản xuất 27 ngày liên tục
Năng suất trong 1 ngày :
27
000.000.3
= 111.000 lít / ngày .
Với định mức nớc thải là 6,5 m
3
/ 1000l bia .
Định mức nớc thải trong ngày của nhà máy : 6.5ì111 = 721,5
lấy tròn 720 m
3
/ngày.
Đặc tính nớc thải của nhà máy bia Bình Định
Thông số Đơn vị Giá trị
Lu lợng m
3
/ngày 720
pH
5,7ữ11,7
COD mg/l 3000
BOD
5
mg/l 1800
SS mg/l 700

N
Tổng
mg/l 90
P
Tổng
mg/l 30
18
II. Giới thiệu một số dây truyền công nghệ xử lý
nớc thải nhà máy bia.
1. Sơ đồ xử lý nớc thải của nhà máy bia Will Brau GamH (CHLB
Đức)[3].
Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia có công suất 16trl/năm đợc thiết kế theo các
thông số.
- Dung tích bể hiếu khí : 1000 m
3
- Lu lợng nớc thải : 500 m
3
/ngày
-BOD
5
: 880 mg/l
Tải trọng BOD
5
: 1320 kg/ngày.
Giá trị các thông số làm việc của thiết bị:
- Tải trọng BOD
5
của nớc : 0,5 kg/m
3
.ngày.

- Tải trọng BOD
5
của bùn : 0,16 kg/m
3
.ngày.
- Bùn thừa : 0,3 ữ 0,5 kg/kg
- Chỉ số bùn : 150 ml/g
Bể lắng thứ cấp:
- Dung tích làm việc : 225 m
3
- Diện tích bề mặt : 180 m
2
- Thời gian lu : 11h
- Lợng bùn khô thu đợc sau bể lọc : 4 kg/m
3
.
Nớc sau xử lý COD: 70 ữ80 mg/l
BOD
5
: 5 ữ 20 mg/l
2.Sơ đồ hệ thống xử lý yếm - hiếm khí của nhà máy bia Bavaria,
Lieshout(HàLan)[2].
19
Loại dầu
lắng
Bể biến khí
Aeroten
Bể lắng
N ớc thải
Lọc bùn

Bể chứa bùn
Sấy khô
Bùn thừa
Bùn hồi l u
N ớc ra
Nớc thải đa vào xử lý có lu lợng trong ngày dao động rất lớn, Q
max
=250 m
3
/h,
giá trị COD thay đổi rất mạnh COD
max
= 1600 mg/l, N
tổngmax
=30 mg/l,
5
BOD
0,7
COD
=
. T
0
= 20 ữ 21
0
C, pH = 6 ữ 10.
Hệ thống xử lý bao gồm:
Bể 1 dùng để điều hoà, điều chỉnh pH, có dung tích V = 300 m
3
.
Bể axit 2 có dung tích 1500 m

3
.
Bể yếm khí UASB có dung tích 1400 m
3
, t
r
= 5,6 h
Bể ổn định tiếp xúc 4 có dung tích 200 m
3
.
Bể sọc khí Aeroten 5 có dung tích 10800 m
3
.
Bể lắng thứ cấp 6 có dung tích 1400 m
3
.
Nớc thải ra của hệ thống này có COD = 50 ữ 60 mg/l
20
3.Sơ đồ nớc thải nhà máy bia Đông Nam á.
Hệ thống này đợc thiết kế cho nhà máy bia có công suất 36 triệu lít/năm.
Với các thông số đầu vào:
Thông số Giá trị trung bình Giá trị cao nhất
COD 3000 mg/l 5000 mg/l
BOD
5
2000 mg/l 3000 mg/l
Lu lợng 600 m
3
/ngày 700 m
3

/ngày
TSS 700 mg/l 1300 mg/l
N
Tổng
90 mg/l
P
Tổng
60 mg/l
Bể điều hoà có dung tích : 210 m
3
Bể UASB : 400 m
3
Bể Aeroten : 360 m
3
Bể lắng : Đờng kính 7 m
Dùng ra đạt tiêu chuẩn loại B : COD : 100 mg/l.
BOD
5
: 50 mg/l.
TSS : 100 mg/l.
P
Tổng
: 6 mg/l.
Nhận xét:
Việc lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp đối với nớc thải nhà máy bia
phụ thuộc vào các yếu tố nh: Tính chất, lu lợng dùng thải, các điều kiện về
kinh tế trong yêu cầu về chất lợng dòng thải
- Phơng pháp xử lý hiếu khí dùng bùn hoạt động tính thích cho xử lý n-
ớc thải có hàm lợng chất hữu cơ từ 500 ữ 1000 mg/l. Phơng pháp này thờng áp
dụng cho các nhà may sản xuất bia có công suất nhỏ, dây chuyền sản xuất còn

lạc hậu nên lợng nớc tiêu hao lớn, hàm lợng chất hữu cơ có trong nớc thải
không cao.
21
Hệ thống này vận hành đơn giản, ổn định, an toàn, chi phí xây dựng
thấp, trong những năm gần đây đã đợc áp dụng tại một số nhà máy sản xuất
bia tại Việt Nam.
Tuy nhiên phơng pháp này không thích hợp để xử lý nớc thải có hàm l-
ợng chất hữu cơ lớn và yêu cầu về chất lợng dòng thải cao.
- ở các nớc công nghiệp hay một số nhà máy sản xuất bia lớn tại Việt
Nam, do có công nghệ sản xuất bia đồng bộ và hiện đại, lợng nớc tiêu hao trên
một đơn vị sản phẩm ít, nớc thải lại đợc phân luồng nên có hàm lợng chất hữu
cơ từ cao từ 1500 ữ 3000 mg/l trong đó 60 ữ 70% là BOD.
Để xử lý nớc thải loại này thờng áp dụng hệ thống xử lý liên hợp yếm
khí - biến khí. Trớc tiên nớc thải có hàm lợng COD, BOD cao đợc xử lý trong
thiết bị yếu khí kiểm dòng ngợc UASB. Nớc thải sau xử lý yếm khí với hàm l -
ợng BOD từ 200 ữ 500 mg/l đợc chuyển vào bể biến khí Aeroten để xử lý đạt
tới tiêu chuẩn dòng thải.
Phơng pháp này có u điểm:
Hiệu quả xử lý cao.
Lợng bùn tạo ra ít (10 ữ 15% so với xử lý biến khí hoàn toàn)
Tiết kiệm năng lợng tới 85 ữ 90%.
Đơng nhiên hệ thống này cần đầu t kinh phí lớn.
III. Thiết kế, tính toán cơ sở xử lý nớc thải cho nhà
máy bia Bình Định.
III.1.Tổng quan về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia
Có nhiều phơng pháp xử lý nớc thải trong đó có 4 phơng pháp chính là [4]:
Phơng pháp cơ học, hoá lý, hoá học và sinh học. Việc áp dụng phơng pháp nào
cho phù hợp tuỳ thuộc vào đặc tính của dòng thải, tính chất nớc thải và mức
độ cần làm sạch.
- Phơng pháp cơ học : Để loại các hạt lơ lửng ra khỏi nớc thải thớngử dụng

các quá trình thuỷ cơ nh lọc qua song chắn, lới lọc, ly tâm, lắng và lọc.
- Phơng pháp hoá lý : Là các quá trình đông, keo tụ, tuyển nổi, hấp thụ, trao
đổi ion,Phơng pháp này thờng đợc sử dụng để tắch những hạt rắn ổ dạng
keo, các chất hoạt động bề mặt, kim loại nặng trong nớc hay để làm sạch
triệt để nớc thải sau khi xử lý sinh học.
- Phơng pháp hoá học : Dùng các tác nhân hoá học để xử lý nớc thải bằng
các quá trình trung hoà, oxy hoá khử.
- Phơng pháp sinh học : Phơng pháp này đợc sử dụng nhiều trong xử lý nớc
thải, đặc biệt đối với nớc thải có chứa các chất hữu cơ.
22
Đối với nhà máy bia Bình Định, do tính chất nớc thải nhà máy có tỉ lệ
BOD
5
/COD = 0,5ữ0,7, các chất hữu cơ chủ yếu ở dạng hoà tan nên phơng
pháp thích hợp nhất là xử lý theo phơng pháp sinh học.
Theo quan điểm hiện đại nhất, cơ chế của quá trình oxy hoá sinh hoá làm sạch
nớc thải bao gồm 3 giai đoạn [2]:
1. Di chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vậ
do khuếch tán đối lu và khuếch tán phân tử.
2. Di chuyển chất từ bề mặt ngoài môi trờng tế bào qua màng bán thấm
bằng khuếch tán do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế
bào.
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 mơi 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 pháp xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học dựa trên cở sở hoạt động
của Vi sinh vật phân huỷ các chất bẩn gây ô nhiễm có trong nớc thải. Các
VSV sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dỡng và

tạo năng lợng. Trong quá trình dinh dỡng, chung nhận các nchất dinh dỡng để
xây dựng tế bào, sinh trởng và sinh sản nên sinh khối của chúng đợc tăng lên.
Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ VSV gọi là quá trình oxy hoá sinh
hoá.
Nh vậy nớc thải có thể đợc xử lý bằng phơng pháp sinh học sẽ đợc đặc
trng bởi 2 chỉ tiêu BOD hay COD. Để xử lý theo phơng pháp này nớc thải sản
xuất cần không chứa các chất độc, tạp chất, các muối kim loại nặng hay nồng
độ của chúng không đợc vợt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỉ số BOD/
COD 0,5.
Phơng pháp xử lý nớc thải bằng oxy hoá sinh hoá có thể chia ra làm 2
loại chính :
- Xử lý yếm khí : Bể UASB, bể lọc yếm khí, bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, hồ
yếm khí, ổn định cặn trong môi trờng yếm khí(bể mêtan).
- Xử lý hiếu khí : Bể Aeroten, bể lọc sinh học, hoò hiếu khí, hồ oxy hoá, ổn
định cặn trong môi trờng hiếu khí.
III.1.1. Các phơng pháp yếm khí.
III.1.1.1.Cơ chế quá trình phân huỷ yếm khí.
Quá trìnhnày thực hiện nhờ các chủng VSV kị khí bắt buộc và không bắt
buộc, quá trình này thích hợp cho nớc thải có hàm lợng chất hữu cơ lớn từ
3000 10.000mg/l. Cơ chế phân giải yếm khí các chất hữu cơ bằng lên men
sinh khí gồm 3 giai đoạn [12].
- Giai đoạn 1: Giai đoạn thuỷ phân.
23
Dới tác dụng của enzim Hydroza do các VSV tiết ra, các hợp chất hữu
cơ phức tạp nh gluxit, lipit, protein đợc phân giải thành các chất hữu cơ đơn
giản, dễ tan trong nớc nh: đờng, peptit, glyxêrin, axit béo, axit amin
- Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men các axit hữu cơ.
Các sản phẩm trong quá trình thuỷ phân sẽ đợc phân giải yếm khí tiếp
tục tạo thành các axit hữu cơ có phân tử lợng nhỏ hơn nh : axit butynic, axit
propionic, axit axetic, axit foomic, tiền đề của sự tạo thành khí mêtan.

Ngoài ra sự lên men cũng tạo thành rợu, endehyt, các chất khí CO
2
, H
2
,
NH
3
, H
2
S,
Trong giai đoạn này COD, BOD giảm không đáng kể, tuy nhiên độ pH
của môi trờng có thể giảm mạnh.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn sinh khí mêtan.
Dới tác dụng của các vi khuẩn lên men mêtan, các axit hữu cơ bị phân
hoá tạo thành CH
4
sự tạo thành CH
4
có thể theo 2 phơng thức:
+ Do decorboxyl hoá axit axetic:
CH
3
- COOH
VSV

CH
4
+ CO
2
.

+ Do khí CO
2
trong đó chất nhờng điện tử là H
2
hoặc các chất hữu cơ
khác.
CO
2
+ 8H
+
VSV

CH
4
+ 2H
2
O
Phơng trình tổng quát biểu diễn quá trình lên mem yếm khí :
3242
4
324
8
324
4
324
dNHCO
dcba
CH
dcba
OH

dcba
NOHC
VSV
dcba
+






++
+















+
* Các yếu tố chính ảnh hởng đến quá trình lên men tạo biogas.

- Nhiệt độ:
Nhiệt độ là yếu tố điều tiết cờng độ của quá trình. Nhiệt độ tối u cho
hình thành biogas là 35 ữ 37
0
C. Nhiệt độ lớn hơn 37
0
C vi khuẩn u nhiệt hoạt
động, tốc độ sinh khí tăng nhng khả năng cầm khí giảm. Khi nhiệt độ dới
10
0
C vi khuẩn tạo CH
4
gần nh không hoạt động.
- Hàm lợng chất khô: Nguyên liệu nạp cho quá trình cần có hàm lợng chất khô
7 ữ 10%.
- Tỉ số C/N: Tỉ số C/N tối u cho quá trình là (25 ữ 30)/1.
- Độ pH: pH tối u cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ
6,5ữ7,5.
Do lợng vi khuẩn tạo ra bao giờ cũng bị giảm trớc khi qua sát thống pH
thay đổi, nên nếu không pH giảm thì cần ngừng nạp nguyên liệu, vì nếu tiêp
tục nạp nguyên liệu thì hàm lợng axit tăng lên có thể làm chất vi khuẩn tạo
CH
4
.
24
Ngoµi ra cßn ph¶i kĨ ®Õn ¶nh hëng cđa dßng vi khn, thêi gian lu,
dßng th¶i kh«ng chøa c¸c ho¸ chÊt ®éc nh c¸c hỵp chÊt halogen, chÊt oxy ho¸
m¹nh ®Ỉc biƯt lµ c¸c kim lo¹i nỈng nh Cu, Ni, Zn,…
III.1.1.2.Mét sè ph¬ng ph¸p xư lý m khÝ th«ng dơng :
1. Qu¸ tr×nh ph©n hủ m khÝ trong bĨ UASB.

Trng bĨ ®ång thêi x¶y ra 2 qu¸ tr×nh : Läc trong níc th¶i qua tÇng cỈn l¬ lưng
vµ lªn mem m khÝ níc th¶i. ThiÕt bÞ nµy thêng sư dơng cho c¸c lo¹i níc th¶i
cã hµm lỵng chÊt hÏu c¬ cao( COD≥1500 mg/l, BOD
5
≥1000 mg/l). Tuy vËy
qu¸ tr×nh xư lý kh«ng triƯt dĨ, níc sau xư lý b»ng ph¬ng ph¸p nµy ph¶i ®íc xư
lý tiÕp b»ng c¸c ph¬ng ph¸p hiÕu khÝ kh¸c.
H×nh vÏ vµ cÊu t¹o cđa bĨ UASB ®ỵc tr×nh bµy trong phÇn III.2.2
2. Qu¸ tr×nh trong bĨ tiªu hủ m khÝ.
Cã 2 lo¹i bĨ tiªu hủ m khÝ (bĨ mªtan) ®ỵc sư dơng chđ u lµ bĨ tiªu
chn vµ bĨ cao t¶i, ë bĨ cao t¶i khèi bïn ®ỵc h©m nãng vµ x¸o trén. Thêi
gian lu ®èi víi bĨ cao t¶i thêng tõ 15÷20 ngµy. ë bĨ tiªu chn khèi bïn
kh«ng ®ỵc x¸o trén vµ h©m nãng, ë ®©y kÕt hỵp ®ång thêi m2 qu¸ tr×nh l¾ng
vµ ph©n hủ. Thêi gian lu cđa lo¹i bĨ nµy t¬ng ®èi cao tõ 30÷90 ngµy.
Ph¬ng ph¸p nµy thÝch hỵp víi xư lý bïn cỈn tõ c¸c qu¸ tr×nh xư lý sinh häc.
3. BĨ läc m khÝ.
Khí sản phẩm ra
Nước ra
Vùng nước
Vùng phân huỷ mạnh
Bùn thô
Bùn đã phân huỷ
Vùng chứa bùn
25