Chương i tổng quan về ngành sản xuất bia

Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

Chương I: Tổng quan về ngành sản xuất bia
I.

sơ lược về ngành sản xuất bia:
- Được con người biết đến lần đầu tiên từ rất xa xưa ở Ai Cập và được sử dụng cho
đến bây giờ, có thể nói bia là loại nước giải khát rất được ưa chuộng và được dùng
phổ biến không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn thế giới, một loại nước giải khát đặc
biệt không giống như các loại nước giải khát thông thường bởi nó tạo ra mùi vị rất
đặc trưng và một sự kích thích cho người dùng.
- Với nguyên liệu chính là gạo, malt và men. Quá trình sản xuất bia là một quá
trình phức tạp đòi hỏi phải theo một trình tự nhất định và làm đúng kỹ thuật mới
tạo ra được sản phẩm chính, đó là một loại dung dịch mà ta gọi là bia. Quá trình
sản xuất bia đòi hỏi cần phải cung cấp một lượng nước đáng kể và các nguyên liệu
cần thiết khác cho các công đoạn trong quá trình làm bia, do đó đầu ra của quá
trình sản xuất này sẽ tạo ra một lượng lớn dòng nước thải và các chất thải khác
như: bã hèm, cặn, men bia…Vì vậy, ngành sản xuất bia là một trong những ngành
có lượng nước thải ra môi trường lớn, do đó đòi hỏi cần phải đầu tư chi phí để có
một quy trình xử lý nước sao cho đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.
- Bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm tại nhà máy Bia Sài Gòn
và nhà máy Bia Hà Nội. Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời
gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua
việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy
bia mới thuộc Trung ương và địa phương, các nhà máy liên doanh với các hãng
bia nước ngoài.
- Hiện nay, cả nước có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia
với tổng năng lực sản xuất đạt trên 800 triệu lít/năm. Trong số đ ó , bia địa
phương sản xuất ở 311 cơ sở (chiếm97,18% số cơ sở) nhưng sản lượng
chỉ chiếm 37,41% sản lượng bia cả nước (đạt 231triệu lít) vàđạt 60,73% công

suất thiết kế.Công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho
ngân sách nhà nước và có hiệu quả kinh tế, vì vậy trong mấy năm qua sản xuất
bia đã có những bước phát triển khá nhanh. Do mức sống tăng, mức tiêu dùng
bia ngày càng cao. Năm 2000 có khoảng 81 triệu người và đến năm 2005 có
thể là 89 triệu người dùng bia.
- Do vậy mức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2005 dự kiến đạt 17
lít/người/năm (sản lượng bia đạt khoảng 1.500 triệu lít, tăng gấp 2 lần so với
năm 2000). Bình quân lượng bia tăng 20% mỗi năm.Công nghiệp sản xuất bia
tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường.Hiện nay tiêu chuẩn nước
thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8-14 l nước thải/lít bia, phụ thuộc
vào công nghệ và các loại bia sản xuất. Các loại nước thải này chứa hàm lượng

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 1


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
lớn các chất lơ lửng, COD và BOD dễ gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy các loại
nước thải này cần phải xử lý trước khi xả ra nguồn nước tiếp nhận
II. quy trình công nghệ sản xuất bia:
1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia và các dòng thải của nó

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 2

Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 3


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
Một vài hình ảnh của bia:

2. quy trình công nghệ:
- Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất các loại bia “malt là linh hồn
của bia” điều đó trở thành phương ngôn của người làm bia. Chỉ có malt tốt mới
làm dịch đường có chất lượng cao và một sản phẩm bia với tất cả các đặc tính
hấp dẩn, đạt các chỉ tiêu về hoá lý, cảm quan củng như đảm bảo tính ổn định về
mặt sinh học.
Một số loại malt dùng trong sản xuất bia đen:
- Sự khác biệt giữa bia đen và bia vàng ngoài thành phần về malt, houblon và
một số chất khác thì sự khác biệt đặc trưng chủ yếu đó là loại malt. Trong công
nghệ sản xuất bia đen ngoài malt đen người ta còn sử dụng một số loại malt
sau:
Malt caramen: Trong CNSX bia malt caramen được dùng như một chất phụ
gia nhằm tạo cho bia có vị đặc trưng ngoài ra còn tác dụng làm tăng cường độ
màu cho sản phẩm. Liều lượng dùng của malt caramel 2-5% bia
- vàng và 5-10% bia đen.Malt caramel có vị ngọt và màu rất đặc trưng có hàm
ẩm 5-8%, hàm lượng chất chiết hoà tan 60-70% được sản xuất theo 2 phương

pháp :từ malt tươi hoặc malt khô.
- Malt café: được sản xuất chủ yếu từ malt khô.Có màu sẫm và có mùi giống mùi
café. Liều lượng sử dụng là 2-5% với hàm ẩm từ 12-14% được dùng nhụôm
màu cho bia đen.
- Malt melanoid: còn có tên khác là melan là loại malt đen mùi thơm rất mạnh và
chừa nhiều melanoid. Được sản từ loại địa mạch có hàm protein cao.
Malt melan được dùng trong công nghệ sản xuất bia đen chúng cho sản phẩm
mang mùi vị đậm đà, đặc trưng. Liều lựng sử dụng 10-12%
Đánh giá chất lượng của malt:
- Chỉ số cảm quan:
• Màu sắc: Màu vàng sáng (malt vàng), màu sẩm ( malt đen)
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 4


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

-

-

-

-

-

• Vỏ: Ánh bóng
• Hình dáng, kích thước: tương ứng với hình dáng của đại mạch nguyên thuỷ
Vị và hương: Đặc trưng cho từng loại malt
• Độ sạch: 0.5% hạt gãy, 1% tạp chất
Chỉ số cơ học:
• Khối lượng hectolic 45-60 kg và chia thành 4 cấp
• Rất nhẹ: 48-50 kg
• Nhẹ: 50-53 kg
• Trung bình: 53-56 kg
• Nặng: trên 57 kg
• Khối lượng tuyệt đối là khối lượng của 1000 hạt không lựa chọn. Chỉ số
này giao động trong khoảng: 29-38 kg
Độ trắng trong:
• 0 -2.5%: rất tốt
• 2.5 -5% : tốt
• 5 -7 %: chấp nhận được
• 7.5-10.9% : chất lượng kém
 11% chất lượng rất kém
Độ trắng đục:
• 94% malt vàng
• 96% malt đen
• Hạt gãy: =<0.5%
• Hạt có bột xốp: >98%
• Dạng bán thuỷ tinh <1%
• Dạng thuỷ tinh:<1%
Độ dài của mầm hạt:
• 0-1/4 chiều dài của hạt <5%
• 0-1/2 chiều dài của hạt<5%
• ½-3/4 chiều dài của hạt<86%
• ¾-1 chiều dài của hạt =< 4%

Chỉ số hoá học:
• Độ hoà tan tính theo chất khô: 76-81.7%
• Độ ẩm: <5%
• Thời gian đường hoá: <15 phút
• Độ màu của nước nha: 0.18-0.3 ml
• Năng lực amilaza: 280-330 WK
• Chất đạm toàn phần theo chất khô: 11.5%

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 5


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
• pH: 5.5-6.5
• Polyphenol: 5-8%
Quy trình công nghệ ở phân xưởng nấu:

Quy trình trên chia thành các quá trình sau :
- Nguyên liệu dùng để sản xuất bia bao gồm: gạo, malt, H20, men, hoa Hupblon.
Trong đó malt và hoa Hupblon là hai nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia,
nó có chất lượng cao của các hãng cung cấp hàng đầu thế giới. Việc sản xuất
dựa trên nền tảng công nghệ tiên tiến và tuân thủ nghiêm ngặt theo đúng các
quy trình công nghệ cũng như các tiêu chuẩn của Việt Nam -Thế giới.
- Gạo: chỉ là nguyên liệu phụ (chiếm 30%), nguyên liệu dùng để thay thế nhằm
giảm giá thành sản phẩm. Gạo được mua từ gạo ăn bình thường, đem nghiền
nát sau đó say mịn ở dạng tấm và được đưa vào nồi gạo. Ở nồi gạo, gạo dạng
tấm được hoà tan bằng nước ở 77oC và hỗn hợp đó được hồ hoá ở 100oC. Trong

quá trình hồ hoá có bổ sung thêm một số hoá chất như: CaCl 2, CaSO4 nhằm
mục đích cung cấp Ca2+ để phục vụ cho quá trình đường hoá sau này và có bổ
sung thêm 1 loại enzym chống cháy có tên thương mại là Termamyl để pha
loãng dung dịch, chống trường cháy nồi và enzym này phải là enzym chịu nhiệt
cao.
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 6


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
-

Malt: là một hạt ngũ cốc gọi là lúa mạch (chiếm 70%). Nó được nhập từ các
nước Anh, Úc, Đan Mạch. Chất lượng malt được đảm bảo theo tiêu chuẩn tập
đoàn Casberg. Malt được các nước gởi mẫu cho phòng thí nghiệm Casberg và
chất lượng của malt được kiểm tra tại đó. Sau khi kiểm tra xong mẫu malt được
gởi về cho Công ty bia Huda và nó được đưa vào các silo bể chứa. malt dạng
hạt sau khi say được hoà tan bằng nước ở 37 oC và cho vào nồi malt. Đối với
việc hoà tan malt khác với hoà tan gạo vì malt dể bị hiện tượng đóng cục hơn
do đó malt được khuấy trộn dưới dạng phun nước trước khi cho vào nồi phun.
Malt còn được dùng để tạo màu cho bia, với malt bình thường không đủ độ màu
vì thế người ta thêm malt “ đen” để tăng độ màu, bia Huda có độ màu từ 4 - 6
EBC.
- Men: là chất xúc tác có nguồn gốc prôtêin, đó là những phân tử có cấu tạo từ
axit amin và có cấu trúc không gian xác định của mạch polypeptit. Tác dụng
xúc tác là nhờ các quá trình lên men. Đó là những quá trình trong đó xảy ra sự
thay đổi thành phần hoá học của chất gây ra do kết quả hoạt động của các vi

sinh vật nào đó (ví dụ men rượu, nấm hoặc vi khuẩn).Trong những trường hợp
này, những chất men do vi sinh vật tạo ra là những yếu tố hoạt động xúc tác.
Chất men vẫn giữ được tính hoạt động và khả năng tác dụng của nó khi lấy nó
ra khỏi vi sinh vật. Mỗi loại men có một hương vị riêng.
- Hoa Hupblon: dùng để tạo vị đắng cho bia. Cây Hupblon là một loại dây leo,
thích hợp khí hậu ôn đới, được trồng nhiều ở Anh, Mỹ. Có 2 loại Hupblon là:
Hupblon bittermiss và Hupblon Aroma. Cả 2 loại này đều phải được bảo quản ở
nhiệt độ dưới 10oC để giảm độ mất mát của - axit. Trên cây Hupblon người ta
thường dùng hoa của cây để tạo vị đắng cho bia vì hoa của cây Hupblon có vị
đắng
nhiều
hơn.
H2O: nguồn nước sử dụng của bia Huế được lấy từ Nhà máy nước Vạn Niên
(thượng nguồn sông Hương) rất đảm bảo các chỉ số kỹ thuật phù hợp cho việc
sản xuất bia.
- Chính vì vậy chất lượng sản phẩm của Công ty luôn thoả mãn với các tiêu
chuẩn nghiêm ngặt về vệ sinh an toàn thực phẩm của các quốc gia khác nhau
trên thế giới như: Mỹ, Canada, Châu âu ... và được các nhà nhập khẩu hàng
đầu luôn hài lòng về chất lượng ổn định.
* Quá trình đường hoá và lọc:
Ở nồi malt tiến hành quá trình đường hoá ở 66 oC trong 1 giờ. Sau đó nâng lên
76oC và chuyển qua nồi lọc để tách tất cả các bã malt. Ở nồi lọc người ta thu dung
dịch đầu, sau đó dùng nước rửa ở 76 oC để rửa hoàn toàn dung dịch đường còn lại.
Sau đó bã hèm được xã ra ngoài và bán cho ngành chăn nuôi. Để thử quá trình
đường hoá hoàn toàn hay không người ta dùng iốt để thử. Nếu đạt thì nâng hỗn
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 7

Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
hợp lên 76oC trực tiếp bằng hơi, lúc này thì enzym - amylase bắt đầu hoạt động.
* Quá trình Hupblon hoá:
Được tiến hành tại nồi Hupblon. Ở đây lại xãy ra quá trình đường hoá trong 1 giờ.
Ở hoa Hupblon quan trọng là - axit đắng.
* Quá trình lắng trong và làm lạnh:
Quá trình này được thực hiện bằng một thiết bị lắng trong gọi là Whirlpool. Dịch
được đưa qua thiết bị lắng trong ở 100oC, tất cả các cặn bã trong quá trình
Hupblon được tách ra ở thiết bị này. Dịch trong thu được đi qua thiết bị làm lạnh,
dung dịch sau khi đi ra khỏi thiết bị làm lạnh có nhiệt độ làm lạnh là 16 oC và tiến
hành thu dịch ở 16oC.
.*Quy trình công nghệ ở phân xưởng lên men:

*Quy trình này gồm có các quá trình sau:
- Quá trình lên men: quá trình lên men là quá trình trao đổi chất qua màng tế
bào.
Ở phân xưởng lên men xảy ra nhiều quá trình, tất cả các quá trình đều nằm
ở thùng lên men. Dịch lạnh ở 16oC ở phân xưởng nấu theo đường ống dẫn
qua các thùng lên men, ở phân xưởng lên men có gần 50 thùng lên men,
mỗi thùng lên men có một đồng hồ nhiệt độ riêng. Trong 4 - 8 giờ đầu tiên
xảy ra quá trình men sử dụng chất dinh dưỡng trong đường, O 2 (để tăng
nồng độ oxy hoá) để tạo sinh khối cho men bia phát triển. Quá trình lên
men dừng lại khi lượng O2 giảm đến 0. Dịch đường (đường maltol) lên men
được giữ ở nhiệt độ 16oC vì
- Ở nhiệt độ này thích hợp cho nấm men phát triển.
- Dễ chuyển đổi đường thành rượu, CO2 và một số sản phẩm phụ như các
este tạo mùi (ví dụ: este amin).
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ

GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 8


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
-

Nếu lên men ở nhiệt độ quá cao sẽ xảy ra hiện tượng hỏng men, sẽ làm đục
bia.
Căn cứ vào nhiệt độ để quy định số ngày lên men
- .Nhiệt độ càng cao thì tốc độ lên men càng lớn.
- Khi lượng đường lên men còn lại đạt giá trị không đổi (thường từ 7- 8
ngày) thì ta bắt đầu hạ nhiệt độ (từ 16oC xuống -1,5oC).
- Trong 4 ngày đầu lên men người ta tiến hành thu hồi men, lúc này men đạt
cực đại, nó kết thành từng mãng lớn rồi lắng xuống đáy. Trung bình 1 mẻ
men có thể sử dụng khoảng 10 lần để lên men bia. Lúc nào độ lên men
RDF thấp thì tiến hành thải men.
Sơ đồ quá trình lên men bia:

Quá trình lọc: mục đích của quá trình lọc bia là để loại các tế bào nấm men, các
tạp chất...
- Bia sau khi lên men được gọi là bia non. Bia non tiếp tục đi qua máy lọc
khung bản với chất trợ lọc là đất lọc và giấy lọc. Dung dich sau khi lọc
được thu hồi gọi là bia trong. Để đo độ trong của bia người ta dựa vào máy
đo
độ
đục.
Sơ đồ khung bản:

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 9


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
Sau khi lọc khoảng 2 tuần người ta tiến hành vệ sinh 1 lần để loại bỏ các cặn bả
của bia non ra ngoài. Bia non sau khi qua thiết bị lọc thu được bia trong thành
phẩm có nồng độ alcol 4,5% và tiếp tục đi qua phân xưởng chiết
Quy trình công nghệ ở phân xưởng chiết

Chai thu hồi được đưa qua máy rửa bằng các băng tải. Quá trình rửa chai trong hệ
thống máy rửa như sau: chai được đưa vào bể ngâm khoảng chừng 5 phút để bóc
tất cả các dãn hiệu. Sau đó đi vào bể sút khoảng 20 phút để làm sạch chai, tiếp tục
qua máy nước nóng để làm sạch sút, rồi qua nước ẩm, cuối cùng là qua nước lạnh
và qua hệ thống sấy khô. Chai sau khi ra khỏi máy rửa tiếp tục đi qua các băng tải
khác, các băng tải này sẽ đưa chai rửa sạch qua hệ thống đèn soi để thu hồi những
chai còn bẫn và chai vỡ và tiếp tục đi qua máy chiết. Bia trong được chiết vào chai
bằng một thiết bị xoay tròn (mỗi vòng như vậy chiết được 42 chai) và tiếp tục
được đưa qua hệ thống đóng nắp chai. Trước khi đi qua hệ thống đóng nắp, chai
bia đã được sục CO2 (hoá lỏng) vào để tạo ga và đồng thời qua hệ thống bơm nước
nóng để đuổi hết O2 không khí ra ngoài nhằm diệt con men bia. Chai bia sau khi
đã được đóng nắp tiếp tục đi qua hệ thống thanh trùng. Hệ thống thanh trùng gồm
có nhiều ngăn, 2 ngăn lạnh rồi đến 2 ngăn nóng, tiếp theo là 2 ngăn lạnh, mỗi ngăn
như vậy có một nhiệt độ khác nhau, nhiệt độ thấp nhất là 20 oC, nhiệt độ cao nhất
là 67oC. Sở dĩ nhiệt độ lên xuống như vậy là để giảm độ thích nghi của con men
bia và nhiệt độ được giữ không quá 67 oC vì nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì

sẽ tạo 1 áp suất lớn trong chai sẽ làm vỡ chai. Bia sau khi được thanh trùng tiếp
tục đi qua bộ phận dán nhãn và đưa vào két, các két đóng xong được đưa vào kho.
Bia ra lò có nhiệt độ khoảng 36 oC. Ở phân xưởng chiết trong 1 ca quá trình diễn ra
liên tục và hầu như là cơ khí hoàn toàn.
3. Thành phần có trong nguồn thải có thể tái sử dụng.
- Bã hèm: là phần còn lại của nguyên liệu sau khi chiết xuất và tách hết dịch nha
khỏi bã hèm. Bã hèm vẫn còn chứa một lượng đường và nước. Lượng bã hèm
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 10


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
thường khoảng 140 kg/1000 lít dịch đường và có hàm lượng nước khoảng 80%.
Trong nước bã hèm vẫn còn một lượng chất hòa tan còn sót lại (thường khoảng 15%). Trong nhà nấu được thiết kế và vận hành tốt, hiệu số giữa hiệu suất trong sản
xuất và hiệu suất trong phòng thí nghiệm của nguyên liệu nhỏ hơn 1%. Thường
hiệu số này lớn hơn và có nghĩa là hao phí mất mát trong quá trình nấu theo bã
hèm lớn hơn do hiệu suất trích ly nguyên liệu trong quá trình nấu, đường hóa, quá
trình lọc dịch đường và rửa bã chưa đạt hiệu suất cao.
- Nước rửa bã: trong khi lọc, dịch đường được thu về nồi nấu hoa, người ta dùng
nước nóng để rửa bã hèm, tận thu cơ chất còn trong bã. Lượng nước rửa bã được
xác định bằng lượng dịch cần thiết trong nồi nấu hoa; nồng độ dịch đường trong
quá trình rửa bã cũng giảm dần. Tuy nhiên sau khi rửa bã, trong bã vẫn còn một
lượng lớn dịch đường loãng nằm trong bã. Dịch đường loãng chiếm 2-6% tổng
lượng dịch chứa nồng độ chất hòa tan 1-1,5%. Nếu tận thu nước rửa bã cho các mẻ
nấu sau sẽ góp phần làm tăng hiệu suất của quá trình nấu. Nếu dịch đường loãng
đi vào hệ thống nước thải sẽ làm tải lượng BOD của nước thải tăng lên.
- Cặn nóng: dịch đường sau khi chuyển sang thiết bị lắng xoáy, dịch trong được

chuyển qua thiết bị lạnh nhanh vào hệ thống lên men, cặn còn lại trong đáy thiết bị
gọi là cặn nóng. Cặn nóng còn chứa dịch nha, bã hoa, các chất keo tụ từ protein.
Đối với thiết bị lắng xoáy hiệu quả cao thì lượng cặn nóng chỉ chiếm 0,2-0,4%
tổng lượng dịch, có hàm lượng cơ chất 15-20%. Trong cặn nóng có chứa dịch
đường, tỷ lệ hao phí dịch đường phụ thuộc vào hiệu quả của việc lọc và lắng xoáy
dịch đường. Cặn nóng có thể được xử lý bằng nhiều cách, hoặc đem trộn với bã,
hoặc thải vào hệ thống nước thải. Nếu cặn nóng đi vào hệ thống nước thải sẽ làm
tăng tải lượng BOD của nước thải lên 110.000 mg/kg cặn nóng.
- Nấm men: nấm men sinh khối trong quá trình lên men được sử dụng lại một phần
vào quá trình lên men. Lượng nấm men thừa khoảng 20-40 kg/1000 lít bia. Trong
nấm men còn chứa bia; có tải lượng BOD khoảng 120.000-140.000 mg/l.
- Hao phí bia: bia thường bị mất mát trong những công đoạn sau của sản xuất:
• Quá trình làm trống tank: Sau khi các tank được bơm hết, thường trong
tank còn một lượng bia nhất định. Người sản xuất thường dùng nước đẩy
vào tank để làm trống tank. Lượng bia mất mát phụ thuộc vào hiệu quả và
phương pháp của quá trình làm trống tank.
• Quá trình lọc bia: Khi bắt đầu làm màng lọc, một lượng lớn nước lẫn với
bia được xả bỏ cũng như khi kết thúc lọc người ta dùng nước đế đẩy bia ra
khỏi máy. Tất cả dịch bia loãng này nếu không được tận thu sẽ là tổn thất
lớn trong quá trình sản xuất và gây ra ô nhiễm cho nguồn nước thải.
• Các đường ống: Trong các đường ống có bia hay được dùng nước để đẩy,
gây ra lãng phí bia.
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 11


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

• Bia thất thoát trong quá trình chiết chai: Do lỗi của máy chiết, do chai vỡ,
bia bị phun ra ngoài. Tỷ lệ hao phí này phụ thuộc vào độ chính xác của máy
chiết, máy thanh trùng và thao tác vận hành của công nhân.
• Bia quay về: Trong quá trình tiêu thụ nếu có vấn đề, trong quá trình kiểm
tra chất lượng nếu các chỉ tiêu không đảm bảo bia sẽ được quay trở về
nhà máy. Lượng bia bị tổn thất trong quá trình sản xuất chiếm khoảng 15%, trong một số trường hợp còn cao hơn. Nếu bia không được tận thu
trong nhà máy, chúng bị xả vào dòng nước thải, gây ra ô nhiễm nặng và
chi phí cho xử lý nước thải lớn

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 12


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

Chương II: cơ sở lý thuyết nước thải ngành sản xuất bia
I.

các nguồn nước thải.
Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không bị ô
nhiễm có khả năng tuầnhoàn sử dụng lại.
Nước thải từ bộ phận nấu: đường hóa chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa,
sàn nhà…có chứa bã malt, tinh bột, bã hoa, các chất hữu cơ,…
Nước thải từ hầm lên men là nước vệ sinh từ các thiết bị lên men, thùng chứa,
đường ống, sàn nhà, xưởng,…có chứa bã nem và chất hữu cơ.
Nước thải rửa chai đây cũng là một dòng thải có ô nhiễm lớn trong công nghệ sản
xuất bia. Về nguyên lý chai để đóng bia 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 v2 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 và làm cho dòng thải chung có giá trị PH kiềm tính.
Thông
Đơn
Nhà máy 1
Nh
Nh
số
vị
à
à
má
má
y2
y3
PH
5,711,7
BOD5
mg/l
185122
775
162
2400
0
2
COD
mg/l
310190

122
294
3500
9
0
4
Nitơ
mg/l
48-348
79,9
19,
tổng
2
Photph
mg/l
1,44,3
7,6
o tổng
9,09
Chất
mg/l
158634
không
1530
tan
Tải
m3/1
3,2
lượng
000

nước
lít
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 13


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
thải
Tải
trọng ô
nhiễm

bia
Kg
BO
D5/1
000
lít
bia

-

3,5

-

-

Bảng 1.1: thông số nước thải của 3 nhà máy

-

II.

Trong nước thải rửa bia có hàm lượng đồng và kẽm là do sử dụng loại nhãn
dán chai có in ấn bằng các loại thuốc in ấn bằng các loại thuốc in chứa kim
loại. trong nước thải có tồn tại aox là do 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 phương pháp lên men chìm hay
nổi. nhưng sự khác nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho rửa chai, lon,
máy lọc thiết bị, sàn nhà,…điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm
lượng các chất ô nhiễm của các 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.nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, cặn lơ lửng lớn, nước
thải sản xuất bia 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.Nước
thải nhà máy bia cần được xử lý sinh học, đảm bảo yêu cầu xả ra nguồn
nước mặt theo quyđịnh của TCVN 5945-1995.
Sơ đồ công nghệ và nhiệm vụ của các công trình đơn vị:
1. Phân tích, lựa chọn công nghệ
Nước thải bia có BOD5 = 2400 mg/l
COD = 3500 mg/l
SS = 1530 mg/l
- Ta thấy BOD5/COD = 0,686 nằm trong khoảng 0,5 – 0,75 chứng tỏ hàm lượng
chất hữu cơ trong dòng thải khá cao nên để xử lý đạt hiệu quả cao tốt hơn hết ta

dùng biện pháp xử lý sinh học, vì nước thải trong sản xuất bia chứa chủ yếu là các
chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học: protein, axit hữu cơ,...
- Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải khá lớn nồng độ COD là 3500 mg.l, nên
công nghệ xử lý sinh học kết hợp hai quá trình kị khí và hiếu khí.
- Xử lý sinh học kị khí gồm có quá trình sinh học xử lý nhân tạo và quá trình xử lý
tự nhiên
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 14


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
• Quá trình xử lý sinh học tự nhiên sử dụng các loại hồ yếm khí, công nghệ
được áp dụng phổ biến tại Malayxia. Ưu điểm của hệ thống này là chi phí
không cao, không đòi hỏi bảo trì thường xuyên. Tuy nhiên lại có nhược
điểm yêu cầu diện tích lớn, gây mùi rất khó chịu cho khu vực xung quanh,
không thu được khí. Do vậy công nghệ xử lý nước thải theo dạng hồ tự
nhiên là không khả thi.
• Quá trình xử lý sinh học nhân tọa có rất nhiều dạng công trình khác nhau
như: bể kị khí xáo trộn hoàn toàn, bể tiếp xúc kị khí, bể UASB, lọc sinh học
kị khí, bể biogas…..
Đối với công trình kị khí xáo trộn hoàn toàn có các ưu điểm vận
hành không phức tạp, chịu được nước thải có nồng độ SS cao, nhưng
lại có nhước điểm tải trọng thấp. Do đó dạng công trình này không
khả thi.
Công trình xử lý dạng tiếp xúc kị khí thích hợp đối với nước thải có
nồng độ SS cao, khả năng chịutair của bể xử lý nhỏ, vận hành đòi
hỏi kỹ thuật cao, nên công nghẹ này không khả thi để áp dụng cho

nhà máy.
Công nghệ xử lý dạng lọc sinh học kị khí chỉ thịch hợp với nước thải
có nồng độ COD tương đối nhỏ. Không phù hợp với nươc thải
ngành sản xuất bia vì trong nước thải bia có hàm lượng COD rất cao.
Công nghệ xử lý kị khí bể UASB là phù hợp so với yêu cầu của nhà
máy, nhờ vào các ưu điểm của công trình như vận hành đơn giản,
chịu được tải trọng cao, lượng bùn sinh ra rất ít, có thể điều chỉnh tải
trọng theo thời kì sản xuất của nhà máy. Ngoài ra bùn có khả năng
tách nước tốt, nhu cầu cung cấp chất dinh dương thấp, năng lượng
tiêu thụ ít, thiết bị đơn giản công trình ít tốn diện tích và không pháp
mùi hôi.
- Nước thải sau khí qua bể UASB có nồng độ COD khoảng 400 – 800 mg/l chưa đạt
tiêu chuẩn xả thải do đó cần phải tiếp tục xử lý sinh học hiếu khí. Trong công nghệ
xử lý hiếu khí, cũng có rất nhiều đơn vị công trình xử lý sinh học hiếu khí khác
nhau như: các dạng hồ xử lý tự nhiên, hồ làm thoáng cơ học, mương oxy hóa, bể
Aerotank, bể lọc sinh học, bể tiếp xúc….. Có rất nhiều công trình đơn vị xử lý
khác nhau mà cần phải lựa chọn sao cho phù hợp với điều kiện thực tế (lưu lượng,
nồng độ các chất ô nhiễm, vị trí nơi xử lý, đặc điểm nguồn tiếp nhận) và chọn tỷ lệ
F/M cho hệ thống là rất quan trọng. Do đó tôi chọn bể Aerotank là thích hợp.
- Do SS = 1530 mg/l cao nên phải cần dùng thêm bể lắng đợt I hoặc bể tuyển nổi để
giảm bớt hàm lượng SS khi đi vào bể UASB và bể Aeroten.
2. Sơ đồ công nghệ:
sơ đồ công nghệ 1:
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 15


Đồ án xử lý nước thải

“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

Nước vào

Bể chứa

Bể điều hòa
Cung cấp không
khí

Bể tuyển nổi

Bể UASB

Nén bùn

AEROTANK
Tuần hoàn bùn
Bể Lắng đứng

Bể khử trùng

Xả nước ra
ngoài nguồn
tiếp nhận

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Điều chỉnh ph,t0

Page 16


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
- Nước thải từ công đoạn sản xuất và vệ sinh thiết bị được tập trung vào bể
chứa, sau khi qua song chắn rác thô nhằm loại bỏ những tạp chất có kích
thước lớn như bao nilon ống hút,…từ đây, nước thải được đưa vào bể điều
hòa,tại đây nước thải được điều chỉnh ph và sục khí để chuẩn bị tốt cho các
công trình sinh học phía sau.sau đó nước thải được bơm vào bể UASB.
Nước thải tiếp tục qua bể tuyển nổi để khử ss xuống. sau đó được bơm qua
bể UASB. Ở đây diễn ra các quá trình chuyển hóa các hợp chất có khả
năng phân hủy sinh học với sự tham gia của các vi khuẩn lên men kỵ khí .
sản phẩm hình thành bao gồm một số hợp chất dễ phân hủy sinh học, CH4,
CO2, H2S, NH3,…. nước sau xử lý kỵ khí được chảy vào bể bùn hoạt tính
hiếu khí , nước sau xử lý hiếu khí được đưa qua bể lắng nhằm tách bùn
hoạt tính . phần bùn lắng được tuần hoàn trở lại bể hiếu khí nhằm cân bằng
lượng vi sinh trong bể . phần bùn dư từ bể UASB , aerotank và 2bể lắng
được đưa vào bể nén bùn.
Sơ đồ công nghệ 2:

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 17


Đồ án xử lý nước thải

“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
Nước vào

Bể chứa

Bể lắng cát

chỉnh ph,t0

Bể điều hòa

Nén bùn

Bể UASB

Sục khí

AEROTANK
Tuần hoàn bùn
Lắng đứng

Khử trùng

Xả ra nguồn
tiếp nhận

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 18


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
-

Nước thải từ công đoạn sản xuất và vệ sinh thiết bị được tập trung vào bể
chứa, sau khi qua song chắn rác thô nhằm loại bỏ những tạp chất có kích
thước lớn như bao nilon ống hút,…sau đó nước thải được đua qua bể lắng
cát dùng để lắng cát. từ đây, nước thải được đưa vào bể điều hòa,tại đây
nước thải được điều chỉnh ph và sục khí để chuẩn bị tốt cho các công trình
sinh học phía sau. sau đó nước thải được bơm vào bể UASB. Ở đây diễn
ra các quá trình chuyển hóa các hợp chất có khả năng phân hủy sinh học
với sự tham gia của các vi khuẩn lên men kỵ khí . sản phẩm hình thành
bao gồm một số hợp chất dễ phân hủy sinh học, CH4, CO2, H2S, NH3,….
nước sau xử lý kỵ khí được chảy vào bể bùn hoạt tính hiếu khí , nước sau
xử lý hiếu khí được đưa qua bể lắng nhằm tách bùn hoạt tính . phần bùn
lắng được tuần hoàn trở lại bể hiếu khí nhằm cân bằng lượng vi sinh trong
bể . phần bùn dư từ bể UASB , aerotank và 2bể lắng được đưa vào bể nén
bùn.
3. Phân tích phương án đã đề xuất:
Phương án 1:
Độ tin cậy của hệ thống: có khả năng chịu đựng các thay đổi lớn, đột
ngột của lưu lượng và chất hữu cơ.
- Giá thành:.
Vốn đầu tư: trong hệ thống xử lý vốn đầu tư của cả hệ thống
tương đối thấp.
- Chi phí vận hành và bảo quản: bể bùn hoạt tính là loại bể có giá
vận hành cao nhất trong các loại bể xử lý sinh học, hệ thống dễ

bảo quản và dễ khắc phục khi có sự cố
- Xử lý cặn và mùi hôi: bùn cặn sinh ra được xử lý triệt để, sinh ra mùi
hôi trong quá trình xử lý( bể UASB và sân phơi bùn).
- Độ phức tạp của hệ thống: hệ thống hoat động đơn giản, dễ vận
hành, không đòi hỏi kỹ thuật cao, phù hợp với lao động địa phương.
Phương án 2:
Cũng cũng như phương án 1 chỉ có khác là không thiết kế bể lắng cát mà thay vào đó là
dùng hố gas để thu gom cát trên đường dẫn của nướcthải ,cứ 40mthì đặt 1 hố thu gom.
- Độ tin cậy của hệ thống: có khả năng chịu đựng các thay đổi lớn, đột
ngột của lưu lượng và chất hữu cơ.
- Giá thành:
Diện tích đất sử dụng: cần diện tích đất ít vì hệ thống không dùng tuyển nổi chỉ cần lắng
cát, không tốn kém hóa chất
- Vốn đầu tư: trong hệ thống xử lý vốn đầu tư của cả hệ thống
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 19


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
tương đối thấp.
tuy phương án 2 kha thi nhất nhưng theo tôi nên chọn theo phương án 1 vì
ta dùng thêm tuyển nổi sẻ giúp giảm tải cho uasb, ta xử lý ss trước vào uasb
ta sử lý cod sẽ đạt hiệu quả hơn tuy là hơi tốn kém.
4. Nhiệm vụ các công trình đơn vị:
- Song chắn rác: đặt ở cửa vào của kênh dẫn sẽ giữa lại các tạp chất thô như rác,
bao nilon, ống hút,…và các vật thải khác được giửa lại để bảo vệ các thiết bị xử
lý như bơm, đường ống, mương dẫn…

- Bể thu gom: là nơi tiếp nhận nguồn nước thải khi đi vào các công trình xử lý
tiếp theo. Thường được làm bằng bê tông xây bằng gạch . trong quy trình này
bể thu gom con có tác dụng điều hòa lưu lượng nước thải
- Lưới lọc: để giữa lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ. Các vật thải được lấy
ra khỏi bề mặt bằng hệ thống cào.
- tuyển nổi: Bể tuyển nổi được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng ra khỏi
hỗn hợp nước thải. Không khí được thổi vào bể tạo bọt khí, bọt khí và hạt nổi
lên trên mặt nước thải và bị loại bỏ bằng các thiết bị gạt bọt. Một số loại hóa
chất như phèn nhôm, muối ferric, silicat hoạt tính có thể được thêm vào nước
thải để kết dính các hạt lại làm cho nó dể kết với các bọt khí để nổi lên bề mặt
hơn.
- Bể UASB: tại đây diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ , vô cơ có trong
nước thải khi không có oxy. Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể
và được phân phối đồng điều ở đó. Sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn
sinh học dạng hạt nhỏ và các chất hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây.
- Bể AEROTANK: sau khi nước thải được xử lý tại bể UASB thì nồng độ các
chất hữu cơ giảm xuống, sẽ được xử lý tiếp ở bể AEROTANK. Khi ở trong bể
các chất lơ lững đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú sinh sản và
phát triển dần lên thành các bong cặn gọi là bùn hoạt tính. Bể aerotank được
cung cấp khí lien tục vào bể để trộn điều giữa cho bùn ở trạng thái lơ lững trong
nước thải và cấp đủ lượng oxi cần thiết cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trong
bể để đáp ứng mức độ xử lí theo yêu cầu.
- Bể khử trùng: nhằm tiêu diệt các loài sinh vật gây bệnh chưa được hoặc không
thể tiêu diệt trong quá trình xử lí nước thải Trong nước thải của bia thì các loại
nấm vi sinh vật rất nhiều. Người ta có thể dùng các phương pháp khác nhau
như:clo hoa1ozon hóa, tia cực tím,….

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 20


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”
-

Phẩn bùn đặc sau khi phân hủy định kì được bơm sang bể nén bùn. Bùn dư từ
bể UASB, AEROTANK và bùn dư từ bể lắng đợt 2 của quá trình trên sau khi
nén được bơm sang máy ép bùn thành bánh bùn. Bánh bùn có thể đem làm
phân bón chôn lấp hợp vệ sinh.
5. Các biện pháp giảm thiểu nước thải:
- Để giảm thiểu lượng nước thải và các chất ô nhiểm nước thải trong công nghệ
sản xuất bia, cẩn nghiên cứu thăm dò các khả năng sau:
- Phân luồng các dòng thải để có thể tuần hoàn sử dụng các dòng ít ô nhiễm như
nước làm lạnh, nước ngưng cho quá trình rửa thiết bị sàn, chai.
- Sử dụng các thiết bị rửa cao áp như sung phun tia hoặc rửa khô để giảm lượng
nước rửa.
- Hạn chế rơi vãi nguyên liệu, men, hoa houblon và thu gom kịp thời bã men, bã
malt, bã hoa và bã lọc để hạn chế ô nhiễm trong dòng nước rửa sàn.
- Do đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng chất hữu
cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lững, trong đó chủ yếu là
hydratcacbon, protein và các axit hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủy sinh
học. Tỉ lệ giữa bod5 và cod nằm trong khoảng 0.5 đến 9,7 thích hợp cho
phương pháp xử lý sinh học. Tuy nhiên trong những trường hợp thiếu các chất
dinh dưỡng như nitơ và photpho cho quá trình phát triển của vi sinh vật cần
phải bổ sung kịp thời.
- Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học cần phải đưa qua sàn, lọc để tách
các tạp chất thô như giấy nhãn, nút bấc và các loại hạt rắn khác. Đối với dòng
thải rửa chai có giá trị PH cao cần được trung hòa bằng khí CO 2 của quá trình

lên men hay bằng khí thải nồi hơi.
6. Áp dụng công nghệ UASB
a. Mô hình UASB
- UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn (Upflow
anaerobic sludge blanket) đã được phát triển mạnh ở Hà Lan và một số nước.
- Mô hình bể UASB trong phòng thí nghiệm là cột hình trụ gồm hai phần: phần
phân hủy và phần lắng. Nước thải phân phối từ đáy bể và đi ngược lên qua lớp bùn
sinh học có mật độ vi khuẩn cao.
- Khí sinh ra trong quá trình phân hủy kị khí được thu phễu tách khí được lắp đặt
phía trên. Để thu khí tập trung vào phễu không vào ngăn lắng, cần thiết có tầm
hướng dòng. Trong bộ phận tách khí, diện tích bề mặt ước phải đủ lớn để các hạt
bùn nổi do dính bám vào các bọt khí biogas tách khỏi bọt khí. Để tạo bề mặt rộng
cần thiết cần có cột chặn nước (hoặc cột cao áp). Chiều cao cột nước trong cột tạo
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 21


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

-


-

-

áp được điều chỉnh sao cho áp lực vừa đủ để hình thành mặt thoáng đủ rộng trong

bộ phận tách khí.
Dọc theo chiều cao cột hình có các vòi lấy mẫu để đánh giá lượng bùn trong bộ
phận tách khí
Bể UASB hoạt động tốt khi các nguyên tắc sau đạt được:
• Bùn kị khí có tính lắng tốt.
• Có bộ phận tách khí – rắn nhằm tránh rửa trôi bùn khỏi bể. Phần lắng phía
trên có thời gian lưu nước đủ lớn, phân phối và lưu nước hợp lý sẽ hạn chế
được dòng chảy rối. Khi đó hạt bùn đã tách khí đến vùng lắng có thể lắng
xuống và trở lại ngăn phản ứng.
• Hệ thống phân phối đầu vào đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa nước thải vào và
lớp bùn sinh học. Mặt khác, khí biogas sinh ra sẽ tăng cường sự xáo trộn
giữa nước thải và bùn, vì vậy có thể không cần thiết bị khuấy cơ khí.
b. Khởi động mô hình UASB
Bùn nuôi cấy ban đầu
Bùn nuôi cấy ban đầu phải có độ hoạt tính mêtan. Độ hoạt tính mêtan càng cao thì
thời gian khởi động (thời gian vận hành ban đầu đến tải trọng thiết kế) càng ngắn.
Nếu sử dụng được bùn hạt hoặc bùn lấy từ bể xử lý kị khí khác là tốt nhất. Ngoài
ra có thể sử dụng bùn chứa chất hữu cơ như bùn từ bể tự hoạt, phân gia súc hoặc
phân chuồng.
Bùn ở cống rãnh cũng có thể được sử dụng, nhưng bùn này thường chứa nhiều cát,
chiếm thể tích hữu ích của bể và rất khó tách ra khỏi bể. Một số loại bùn sử dụng
trong bể kị khí như:
Loại bùn
Bùn hạt
Bùn từ các bể kị khí khác
Bùn cống rãnh
Phân chuồng
Bể tự hoạt
Phân bò tươi
Phân gia súc khác

Hoạt tính mêtan
(kgCH4-COD/kgVSS)
0,80 – 1,50
0.40 – 1,20
0,02 – 0,10
0,02 – 0,08
0,01 – 0,02
0,001 – 0,006
0,001 – 0,004

Hàm lượng
(kg VSS/m3)
15 – 35
10 – 25
8 – 20
20 – 80
15 – 50
30 – 100
30 – 100

Bảng 3: Các loại bùn nuôi cấy ban đầu cho bể xử lý kị khí
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 22


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

-

-

-


-


-


-


-

Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bể UASB tối thiểu là 10 kgVSS/m3. Lượng bùn
cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích của bể.
Khi không có bùn nuôi cấy tốt, ở giai đoạn khởi động phải hết sức cẩn thận, đặc
biệt lưu ý đến vận tốc nước đi lên. Nếu vận tốc quá lớn, bùn trong bể sẽ bị cuôn
trôi ra ngoài. Bể phải khởi động ở tại trọng thấp hoặc COD thấp. Khi bể hoạt động
cần phải theo dõi lượng khí sinh học sinh ra, hiệu quả xử lý, hoặc chất lượng nước
đầu ra. Chỉ tăng tải trọng khi mọi thứ hoạt động tôt và không có trở ngại nào.
Khi có loại bùn nuôi cấy tốt như bùn hạt hay bùn từ các bể xử lý kị khí khác có độ
hoạt tính mêtan cao, bể UASB có thể bắt đầu vận hành ở tại trọng khoảng
3kgCOD/m3.ngày và thời gian lưu nước khoảng 24 giờ.
Giai đoạn khởi đầu rất quan trọng. Ở giai đoạn này cần phải tạo điều kiện cho vi
khuẩn mêtan phát triển do bùn nuôi cấy ban đầu thường có ít lượng vi khuẩn

mêtan. Vì vậy, giai đoạn khởi đầu thường mất nhiều thơi gian.
Nước thải
Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất nước thải cần
xử lý, cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh học của nước
thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng căn lơ lửng, các hợp chất
độc, nhiệt độ của nước thải…..
Hàm lượng chất hưu cơ
Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải có thể xác định theo COD. Khi COD nhỏ
hơn 100 mg/l xử lý nước thải này bằng bể UASB là không thích hợp. Khi COD
lớn hơn 50000 mg/l thì cần phải pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước thải đầu
ra.
Khả năng phân hủy sinh học của nước thải
Khả năng phân hủy sinh học của nước thải có thể được xác định bằng một khí
nghiệm đơn giản. Cho một lượng COD đã dịnh lượng trước vào trong mô hình
tĩnh và theo dõi sản lượng khí mêtan sinh ra hoặc lượng COD còn lại trong thời
gian dài (40 ngày). Khi đó có thể đánh giá dễ dàng khả năng phân hủy sinh học
của nước thải.
Tính đệm
Có thể kiểm tra nhanh chóng tính đệm của nước thải bằng cách thêm một lượng
axít acetic vào 1 lít nước thải thô. Lượng axít acetic thêm vào tương đối với
1gCOD/L hoặc 40% hàm lượng COD nước thải thô khi hàm lượng COD nước thải
thô nhỏ hơn 2,5g/L. Khi pH của nước thải sau khi thêm axít acetic lớn hơn hoặc
bằng 6,5, có thể kết luận nước thải có tính đệm tốt. Trong trường hợp nước thải có

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 23

Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”


-

-


-

-

-


-

hàm lượng ammonia cao, tuy pH thấp hơn 6,5, nước thải vẫn có thể có tính đệm
do ammonia trong giai đoạn lên men axít sẽ thoát ra khỏi nước thải ở dạng khí.
Chất dinh dưỡng
Nhu cầu chất dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi sinh vật kị khí thường thấp so
với vi khuẩn hiếu khí nhưng không thể thiếu. Nồng độ N, P và S tối thiểu có thể
tính toán như sau: Hàm lượng của các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng có thể được
tính theo biểu thức (COD/Y):N:P:S = (50/Y):5:1:1 trong đó Y là hệ số sản lượng
tế bào phù thuộc vào nước thải. Nước thải không dễ axít hóa có Y = 0,15; nước
thải dễ axít hoá có Y = 0,03.
Vi khuẩn mêtan đòi hỏi hàm lượng sắt, niken và coban tương đối cao. Tuy nhiên
thong thường phần lớn các loại nước thải có đủ các chất dinh dưỡng và vị lượng
này.

Hàm lượng cặn lơ lửng
Bể UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS lớn. Khi nồng độ
cặn lơ lửng lớn hơn 3000 mg/L, cặn này khó có thể phân hủy sinh học được trong
thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lưu dần trong bể, gây trở ngại cho quá trình
phân hủy nước thải. Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bì cuốn trôi ra khỏi bể thì
không có trở ngại gì.
Cặn lơ lửng sẽ lưu lại trong bể hay không còn tùy thuộc vào kích thước hạt cặn và
hạt bùn nuôi cấy. Khi kích thước của hai hạt này gần như nhau, căn lơ lửng sẽ tích
lại trong bể. Khi sử dụng bùn hạt, căn lơ lửng sẽ dễ dàng bị cuốn trôi ra khỏi bể.
Trong trường hợp không có bùn hạt và nước thải có hàm lượng cặn lớn nên xây
dựng bể lắng trước khi xử lý bằng bể UASB. Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có
thể bị phân hủy trong bể. Lúc đó, cần biết tốc độ phân hủy của chúng để tính thời
gian lưu cặn trong bể.
Nước thải chứa các chất nguy hại
Biết được các hợp chất nguy hại gây độc hoặc các hợp chất có thể chuyển hóa
thành hợp chất độc trong nước thải là rất quan trọng. Các chất gây ức chế trong
quá trình phân hủy kị khí nước thải thường là ammonia, sulphate hoặc các chất
diệt khuẩn ngăn cản quá trình sinh trưởng của vi khuẩn.

Bể UASB không thích hợp với nước thải có hàm lượng ammonia lớn hơn 2000 mg/l hoặc
nước thải có hàm lượng sulphate vượt quá 500 mg/l (tỷ số COD/

). Bản thân

sulphate không gây độc nhưng do vi khuẩn khử sulphate dễ dàng chuyển hóa
SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Page 24

thành


Đồ án xử lý nước thải
“tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia”

H2S. Khi hàm lượng
không quá cao (hoặc tỷ số COD/
không vượt quá 10), sẽ
không ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí. Trong trường hợp hàm lượng sulphate
cao có thể tách riêng quá trình phân hủy kị khí thành hai giai đoạn riêng biệt: axít hóa và
lên men mêtan

Chương 3: tính toán thiết kế
I.
-

Mức độ xử lý cần thiết:
Nước thải của nghành sản xuất bia có chỉ tiêu sau:
Chỉ tiêu
Q

SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ
GVHD: Dương Phạm Hùng

Giá trị
1000

Page 25

Đơn vị
m /ng ày đêm
3