Nghiên cứu, thiết kế cơ sở xử lý nước thải nhà máy bia Bình Định

Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện Khoa học&Công nghệ Môi trờng

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
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

Kết quả đánh giá :
- Quá trình làm đồ án

- Điểm bảo vệ
- Điểm duyệt

Cán bộ hớng dẫn

:
:
:

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

.

phần I. Giới thiệu nhà máy bia Bình Định.
I.1. Giới thiệu nhà máy bia Bình Định
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 .
phần II. Tổng quan về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia
II.1. Các phơng pháp yếm khí..
II.1.1. Cơ chế quá trình xử lý yếm khí
III.1.2. Một số phơng pháp xử lý yếm khí thông dụng.
II.2. Các phơng pháp hiếu khí
II.2.1. Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí .
II.2.2. Oxy hoá bằng cấp khí tự nhiên.
II.2.3. Oxy hoá bằng cấp khí cỡng bức.

II.3. Các phơng pháp xử lý bùn cặn.
II.4. Giới thiệu một số dây truyền công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia.
II.4.1. Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia. Will GaunH.
II.4.2. Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia Bavaria .
II.4.3. Sơ đồ xử lý nớc thải nhà máy bia đông Nam á..
phần III. lựa chọn thiết kế
III..2.2. Cơ sở lựa chọn dây truyền và thiết bị xử lý
III.2.3. Cấu 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.

3


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.
IV.3. Tính chi phí vận hành
IV.4. Dự tính giá thành xử lý.
Kết luận
Tài liệu tham khảo ..

4


Mở đầu
Bia đợc sản xuất lâu đời trên thế giới và loại nớc giải khát rất thông dụng
trong đời 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 hởng 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 nớc thải nh : Nhà máy bia Việt Nam, bia Huda, bia Đông Nam á,những
hệ thống này đợc nhập công nghệ từ nớc ngoài nên 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
5


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.
Nội dung của đề tài bao gồm các phần chính sau :
- Giới thiệu hiện trạng môi trờng nhà máy bia.
- Tổng quan về công nghệ xử lý nớc thải nhà máy bia.
- Lựa chọn, thiết kế cơ sở xử lý nớc thải cho nhà máy bia.
- Tính kinh tế.
- kết luận.

6


phần I :

Giới thiệu nhà máy bia bình định

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, cách Quy Nhơn khoảng 12 km. Nhà máy nằm trên đờng quốc lộ
1A với diện tích gần 2,5 ha, gần đờng thải chính của khu công nghiệp Phú Tài.
Vị trí địa lý và mặt bằng nhà máy đợc thể hiện trong hình I.1.1. và I.1.2.
* Phân bố năng suất của nhà máy.
Năng xuất của nhà máy đạt 25 triệu lít bia trên một năm. Sản phẩm chính của
nhà máy gồm bia chai, bia lon và bia hơi.
Thời vụ sản xuất trong năm của nhà máy đợc thể hiện trong biểu đồ I.2.

Năng suất
(Triệu lít)
3,5

1,5
5
1,0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Hình I.1.2. Biểu đồ phân bố năng suất của nhà máy trong năm.

7

Thời gian
(Tháng)


Bắc

Hà Nội

Quốc lộ 1A

Ngã ba Phú Tài
Ga Diêu trì

Đường đi Quy Nhơn
Nhà máy bia

Bình Định

Đường nư
ớc thải

Khu công nghiệp
Phú Tài

Đèo Cù Mông

Đi TP Hồ Chí Minh
Hình I.1.1. Sơ đồ vị trí nhà máy bia Bình Định
8


Khu xử lý
nước thải

Quốc lộ 1A

Nhà
kho
Khu sản
xuất

Nồi
hơi

Cổng vào
Khu

hành
chính

Hình I.1.2. Sơ đồ mặt bằng nhà máy

9


I.2. Công nghệ sản xuất bia của nhà máy.
I.2.1. Nguyên liệu cho sản xuất bia.
Thành phần chính của bia bao gồm: 80-90% là nớc, 2.5-6% cồn, 0.3-0.4%
H2CO3 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.
- 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%.
- Hoa houblon:
Hoa houblon chứa các chất thơm, các chất có vị đắng đặc trng. Nhờ đó
hoa có vị dễ chịu, hơng thơm, bọt lâu tan,

- Nớc:
Sản xuất bia là nghành sử dụng nhiều nớc với những mục đích khác nhau:
Nớc 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 xuất bia phải là nớc đã qua xử lí,đạt các tiêu chuẩn cho nớc nguyên liệu để
sản xuất nớc giải khát.
- 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

10


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, P3 + Reecon+ Disoree, Oxonia, đợc sử dụng để vệ sinh trong thiết
bị chai, Keg.
- Các tác nhân lạnh NH3, 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).

11


Nguyên liệu
Xay
Nấu

Phụ gia

Lọc
Hoa
Đun sôi
Phụ gia
Xoáy lốc

Phụ gia

Làm lạnh
Lên men
chính, phụ

Lọc bia

Phụ gia

Bia tươi

Chiết lon

Thanh trùng

Chiết chai

Đóng nắp

Làm lạnh

Đóng nắp
Rửa, thanh
trùng keg

Thanh trùng

Kiểm tra độ đầy

Chiết keg

Đóng hộp

Thanh trùng

Kiểm tra độ đầy

Dán nhãn

Nhập kho

Hình II.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia

12

Rửa chai


I.2.1.1. 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 500C sau đó bổ xung khoảng 5% lợng malt
nhằm cung cấp enzim phục vụ cho quá trình đòng hoá. Nâng nhiệt độ lên 850C
dừng 10 phút rồi nâng nhiệt độ lên 1000C, 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 650C, giữ nhiệt độ này trong 60 phút . Sau đó nâng nhiệt độ lên
760C, 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 1000C.
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 160C, bổ xung khí CO2 đã đợc khử trùng rồi đa sang

thiết bị lên mem.
6. Lên men chính, phụ.
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.
C6H12O6

Men

2C2H5OH

Quá trình lên mem gồm 2 giai đoạn :
13

+

2CO2


- Lên mem chính : Diễn ra trong khoảng 7-8 ngày, kết thúc quá trình này
nhiệt độ hạ xuống còn 40C 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 -2-40C.
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.2.1.2.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
4
5
6
7
8
9
10

Nớc
NaOH
P3+ Reecon+ Disoree
Oxonia
Advantage plus
Chất trợ lọc
Dầu DO

Hơi

Diatomit

m3
kg
kg
kg
kg
kg
Tấn
Tấn

8ữ9
2.86
0.357
0.143
0.143
1.429
0.143
2.143

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 CO2 sinh ra trong quá trình lên men đợc thu hồi đa vào máy nén để
tái sử dụng làm bảo hoà CO2 trong bia, phần d đợc đóng vào các bình chứa và

bán ra thị trờng.

14


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 SO2, NOx, CO2, 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 NH3, 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.
- 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.

15


Nước cấp rửa sàn thiết bị

Gạo

Malt

Bụi tinh bột

Xay

Phụ gia

Hơi

Nấu
Lọc bã bia

Bụi,
Khí thải

Phụ gia

Hơi

Nước làm lạnh
Máy
lạnh
Nước
NH3 nóng
thất
thoát

Nhiệt

Làm lạnh

Chai, lon

Hơi

Rửa

Bã hoa

Làm lạnh

Glycol

Chất trợ lọc

Xút

Bã bia

Nấu hoa
Tách bã hoa

Nồi hơi

Nước nóng

Lên men

chính, phụ

Lọc bia

Bã men

Bã

CO2thất
thoát
Nén CO2

Bia tươi

Chai, lon

Chiết bia

Bia rơi vãi

Đóng nắp
Hơi

Thanh trùng

Nước nóng
Nhiệt

Kiểm tra,dán
nhãn, đóng két

Sản phẩm

Nớc thải
Hình I.3 Sơ đồ công nghệ và dòng thải của quá trình sản xuất bia
16


I.3. 3. Nớc thải.
Công nghệ sản xuất bia là công nghệ gián đoạn , lại phụ thuộc nhiều vào
mùa vụ, thời tiết trong 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: Nớc 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(làm thoáng để hạ nhiệt độ)
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,...
Dòng thải này 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 H2O2, 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, nớc sinh hoạt đợc xử lý qua hệ thống bể
phốt. Còn nớc ma thải trực tiếp qua đờng nớc ma có qua thanh chắn cát.

17


Các nguồn thải của sản xuất bia và đặc trng. [12].
Nguồn phát sinh
- Nấu, đờng hoá
- Lắng, tắch bã
- Lên men
- Lọc
- Rửa bao bì

Thàn phần nớc thải
Bã hạt, đờng
Prôtêin, đờng
Nấm men, bia, prôtêin
Diatomit, nấm men, bia
Bia, xút, nhãn chai

Đặc trng
BOD, SS
BOD

BOD
SS, BOD
PH cao, COD, BOD,SS

* Cân bằng nớc :
Định mức nớc cấp đối với nhà máy bia 8 m3 /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
- Nớc trong sản phẩm bia (V1)
- Nớc sản xuất hơi (V2)
- Nớc làm lạnh (V3)
- Nớc rửa chai, rửa sàn, thiết bị (V4)
- Nớc dùng cho các mục đích khác (V5)

Tỷ lệ (%)
10
10
15
35
30

Lợng nớc sử dụng trong các công đoạn :
V1 = 10%ì8 = 0,8 m3.
V2 =

10%ì8 = 0,8 m3 .

V3 = 15%ì8 = 1,2 m3 .
V4 = 35%ì8 = 2,5 m3 .

V5 = 30%ì8 = 2,4 m3 .
Ta có thể phân loại lu lợng nớc nh sau :
Nớc đi vào sản phẩm Vsp .
Nớc tuần hoàn Vth .
Nớc thải Vthải .
Nớc thất thoát Vtt .
Lợng nớc tuần hoàn Vth chính là lợng nớc làm lạnh Vth = V3 = 1,2 m3.
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 Vsp = V1 = 0,8 m3.

18


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.
Vtt = 0,5ì0,8 = 0,4 m3.
Ta có tổng lợng nớc cấp : Vcấp = Vsp + Vth + Vtt + Vthải.
Vthải = Vcấp - Vsp - Vth - Vtt
= 8 - 0,8 - 1,2 - 0,4 = 5,6 m3.
Nh vậy định mức nớc thải là 5,6 m3 /1000lít bia
*Định mức nớc thải.
Dựa vào biểu đồ phân bố năng suất của nhà máy ta có thể thấy trong năm
tháng từ tháng 5ữ10 nhà máy sản xuất đạt 70% năng suất cả năm.
Sản lợng bia ntrong năm tháng hè này đạt 25.70% = 17,5 triệu lít.
Sản lợng trong một tháng là :

17,5
= 3,5 triệu lít.
5

Giả sử trong 1 tháng nhà máy sản xuất 27 ngày liên tục
Năng suất trong 1 ngày :

3.500.000
= 129.000 lít / ngày .
27

Với định mức nớc thải là 5,6 m3 / 1000l bia .
Định mức nớc thải trong ngày của nhà máy : 129.5,6 = 722,4
tròn 720 m3/ngày.
Đặc tính nớc thải của nhà máy bia Bình Định
Thông số
Lu lợng
pH
COD
BOD5
SS
NTổng
PTổng

Đơn vị
m3/ngày
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

19

Giá trị
720
5,7ữ11,7
3000
1800
700
90
30

lấy


phần II:

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 thờng sử 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 ở 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.
Đối với nhà máy bia Bình Định, do tính chất nớc thải nhà máy có tỉ lệ

BOD5/COD = 0,5 ữ0,7, 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 vật
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 vi
sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dỡng
20


và tạo năng lợng. Trong quá trình dinh dỡng, chúng nhận các chất 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 vi sinh vật 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, hoà hiếu khí, hồ oxy hoá, ổn
định cặn trong môi trờng hiếu khí.
II.1. Các phơng pháp yếm khí.
II.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.
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 CO2, H2,
NH3, H2S,
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.
21


Dới tác dụng của các vi khuẩn lên men mêtan, các axit hữu cơ bị phân
hoá tạo thành CH4 sự tạo thành CH4 có thể theo 2 phơng thức:
+ Do decorboxyl hoá axit axetic:
VSV
CH3 - COOH
CH4 + CO2.
+ Do khí CO2 trong đó chất nhờng điện tử là H2 hoặc các chất hữu cơ

khác.
VSV
CO2 + 8H+
CH4 + 2H2O

Phơng trình tổng quát biểu diễn quá trình lên mem yếm khí :
4a b 2c 3d
4a b 2c 3d
4a b + 2c + 3d
VSV
Ca H b Oc N d +

H 2O
CH 4 +
CO 2 + dNH 3
4
8

4







* 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 370C. Nhiệt độ lớn hơn 370C vi khuẩn u nhiệt hoạt
động, tốc độ sinh khí tăng nhng khả năng cầm khí giảm. Khi nhiệt độ dới
100C vi khuẩn tạo CH4 gần nh không hoạt động.
- Hàm lợng chất khô: Nguyên liệu nạp cho quá trình cần có hàm lợng chất khô
7 ữ 10%.
- Có đủ các chất dinh dỡng theo tỷ lệ COD:N:P = 350:5:1 .
- 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
CH4.
Ngoài ra còn phải kể đến ảnh hởng của dòng vi khuẩn, thời gian lu,
dòng thải không chứa các hoá chất độc nh các hợp chất halogen, chất oxy hoá
mạnh đặc biệt là các kim loại nặng nh Cu, Ni, Zn,

22

II.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, BOD5≥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.
Khí sản phẩm ra

Vùng nước

Bùn thô

Nước ra

Vùng phân huỷ mạnh

Vùng chứa bùn

Bùn đã phân huỷ

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.

23


Ống dẫn khí ra

Ống dẫn nước ra
Vật liệu lọc

Lớp cặn lơ lửng

Nước thải
vào

Xả cặn dư

Níc th¶i ®i vµo bĨ ®ỵc ph©n phèi ®Ịu theo diƯn tÝch ®¸y bĨ. Dßng níc tõ díi
lªn tiÕp xóc víi khèi bïn l¬ lưng ë díi líp läc råi tiÕp xóc víi khèi h¹t läc cã
vi khn m khÝ dinh b¸m . ChÊt h÷u c¬ hoµ tan trong níc th¶i ®ỵc hÊp thơ
vµ ph©n hủ, bïn cỈn ®ỵc gi÷ l¹i trong khe rçng líp läc, sau thêi gian 2÷3
th¸ng x¶ bïn d mét lÇn.
Níc ®i qua líp läc ®ỵc t¸ch khÝ råi ch¶y vµo m¸ng thu theo èng dÉn ®a sang
xư lý hiÕu khÝ.
II.2.C¸c ph¬ng ph¸p hiÕu khÝ.
II.2.1. .C¬ chÕ qu¸ tr×nh ph©n hủ hiÕu khÝ.
Lµ qu¸ tr×nh sư dơng vi sinh vËt ®Ĩ oxy ho¸ c¸c hỵp chÊt h÷u c¬ vµ v«
c¬ chun ho¸ sinh häc ®ỵc ®ång thêi chÝnh c¸c vi sinh vËt sư dơng mét phÇn
h÷u c¬ vµ n¨ng lỵng khai th¸c ®ỵc tõ qu¸ tr×nh oxy ho¸ ®Ĩ tỉng hỵp lªn sinh
khèi cđa chóng.
Ph¬ng ph¸p nµy thÝch hỵp víi níc thư cã hµm lỵng chÊt h÷u c¬ hoµ tan

biÕn ®éng tõ 500 ÷ 1000 mg/l.
C¸c hỵp chÊt ho¸ häc tr¶i qua nhiỊu ph¶n øng chun ho¸ kh¸c nhau
trong nguyªn sinh chÊt cđa tÕ bµo. Ph¬ng tr×nh tỉng qu¸t cđa c¸c ph¶n øng
tỉng cđa qu¸ tr×nh oxy oxy ho¸ ë ®iỊu kiƯn hiÕm khÝ cã d¹ng nh sau:
y−3
VSV
CxHyOzN + (x+y/4+ 2/3 + 3/4)O2 
H2O + NH3 +∆H (1)
→ xCO2 +
2

24


VSV
(2)

C5H7NO2 + CO2 + H
Trong các phản ứng trên CxHyOzN là các chất hữu cơ của nớc thải,
C5H7NO2 là công thức tỉ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào VSV,

CxHyOzN + NH3 + O2

H là năng lợng. Phản ứng (1) là phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ để đáp
ứng nhu cầu năng lợng của tế bào, còn phản ứng (2) là phản ứng tổng hợp để
xây dựng tế bào. lợng oxy tiến đến cho các phản ứng này là tổng BOD của nớc
thải.
Nếu tiếp tục tiến hành quá trình oxy hoá thì khí không đủ chất dinh dỡng, quá trình chuyển hoá các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng oxy hoá
chất liên tế bào (tự oxy hoá).
VSV

C5H7NO2 + 5O2
5CO2 + 2H2O + NH3 + H
VSV
VSV
NH3 +N O2
HNO2 + O2
HNO3
*Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình xử lý.

- Nhiệt độ : Trong xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học, ảnh hởng của
nhiệt độ tới tốc độ phản ứng giữ một vai trò quan trọng. Tốc độ phản ứng
sinh học sẽ tăng cực đại khi đạt nhiệt độ tối u( khoảng từ 25ữ320C). Nhiệt
độ trong quá trình xử lý không đợc dới 60C và không vợt quá 380C.
- Giá trị pH : ảnh hởng lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình
hấp thụ các chất dinh dỡng của tế bào. Giá trị pH tối u dao động từ
6,5ữ8,5.
- Hàm lợng sinh khối(MLSS) : Hàm lợng sinh khối ảnh hởng rất lớn đến tốc
độ xử lý. Tuỳ thuộc vào loại thiết bị, đặc tính của nớc thải mà ta duy trì
hàm lợng sinh khối tối u. Thông thờng hàm lợng sinh khối biến động từ
500ữ3000 mg/l.
- Nguồn dinh dỡng: Hàm lợng các nguyên tố dinh dỡng phụ thuộc vào thành
phần của nớc thảivà tỷ lệ giữa chún cần phải đợc xác định bằng thực
nghiệm. Để tính toán sơ bộ ta thờng lấy tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1, tỷ lệ này
chỉ đúng cho 3 ngày đầu, còn khi quá trình xử lý kéo dài để tránh giảm
hiệu suốt của bùn hoạt tính cần giảm tỷ lệ nitơ và phôt pho trong nớc thải.
Khi quá trình xử lý kéo dài 20 ngày thì tỷ lệ BOD:N:P cần giữ ở mức
200:5:1.Trong quá trình xử lý, nếu thiếu các chất dinh dỡng sẽ kìm hãm và
ngăn cản quá trình oxy hoá, đồng thời các vi khuẩn dạng sợi phát triển là

25