đồ án xử lý nước thải nhà máy bia

Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA VÀ NƯỚC THẢI CỦA
NHÀ MÁY BIA
1.1.Tổng quan quy trình sản xuất bia
1.1.1.Nguyên liệu sản xuất bia
1.1.1.1.Nước:
Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có
ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia.nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc
thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia.mặc dù ảnh
hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nước
được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp,nhưng theo quy tắc chung thì nước mềm
là phù hợp cho sản xuất các loại bia sang màu.do đó,để đảm bảo sự ổn định về chất lượng
và mùi vị của sản phẩm,nước cần được xử lí trước khi tham gia vòa quá trình sản xuất bia
nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định.
1.1.1.2.Malt:
Bằng cách ngâm hạt lúa mạch vào trong nước,cho phép chúng nảy mầm đến một
giai đoạn nhất định và sau đó làm khô các hạt nảy mầm trong lò sấy để thu được hạt ngủ
cốc đã mạch nha hóa(malt).Mục tiêu chủ yếu ủa quy trình này giúp hoạt hóa,tích lũy về
khối lượngvà hoạt lực của enzin trong đại mạch.Hệ enzyme này giúp chuyển hóa tinh bột
trong hạt thành đường hòa tan bền vững vào nước tham gia vào quá trình lên men.Thời
gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu malt khác nhau từ cùng
một loại ngũ cốc.các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn.

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Hình 1.1 Malt
1.1.1.3.Hoa Houblon:
Hoa Houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng cách đây khoảng 3000
năm TCN.Đây là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trình
sản xuất bia,giúp mang lại hương thơm rất đặc trưng,làm tăng khả năng tạo và giữ
bọt,làm tăng độ bền keo và thành phần sinh học của sản phẩm.
Cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp thế giới với nhiều giống khác
nhau,nhưng nó chì sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu. Hoa Houblon có thể được đem
dùng dưới dạng tươi,nhưng để bảo quản được lâu và dễ vận chuyển,houblon phải sấy khô
và chế biến để tăng thời gian bảo quản và sử dụng.

Hình 1.2 Hoa Houblon (hoa bia)
SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

1.1.1.4.Gạo:
Đây là loại hạt có hàm lượng tinh bột khá cao có thể được sử dụng sản xuất được
các loại bia có chất lượng hảo hạng.gạo được đưa vào chế biến dưới dạng bột nghiền mịn
để dễ tan trong quá trình hồ hóa,sau đó được khuấy trộn cùng với bột malt sau khi đã
đường hóa.cần chú ý,hạt trắng trong các hạt trắng đục bởi hàm lượng protein. Do
đó,trong sản xuất bia,cá nhà sản xuất thường chọn loại hạt gạo có độ trắng đục cao hơn.
1.1.1.5.Men:
Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường. các giống men bia cụ thể
được lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau. Men bia sẽ chuyển hóa đường thu được

từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn và cacbon dioxit (CO2).

Hình 1.3 Men
1.2.Quy trình sản xuất bia:
Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống có nồng độ cồn thấp,thu được bằng
cách lên men bia ở nhiệt độ thấp dịch đường (chế biến từ malt đại mạch và các hạt giàu
tinh bột như gạo,bắp,…) cùng với nước và hoa houblon. Tất cả các loại bia đều chứa
lượng cồn từ 1,8-7% so với thể tích và khoảng 0,3-0,5% khí CO 2 tính theo trọng lượng.
đây là 2 loại sản phẩm chính của quá trình lên men bia từ các loại dịch đường đã được
houblon hóa,được tiến hành do một số chủng đặc hiệu của nấm men saccharomyces.
Ngoài ra trong bia còn chứa các hợp chất khác,một số là sản phẩm phụ của quá trình lên
men, một số là sản phẩm phụ của quá trình tương tác hóa học,phần còn lại là những cấu
SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

tử,hợp phần của dịch đường không bị biến đổi trong suốt quá trình công nghệ. Tất cả
những cấu tử này đều phụ thuộc vào mức độ và vai trò đều trực tiếp tham gia váo việc
định hình đơn vị và nhiều chỉ tiêu chất lượng của bia thành phẩm. với hương thơm đặc
trưng và vị đắng dịu của hoa houblon ,các chất khoáng, chất tạo hương,… ở tỷ lệ cân đối
đã tạo cho bia có một hương vi thật đậm đà mà không thể thấy ở một sản phẩm nào khác.
Nhân tố tạo ra tính độc đáo của bia trước hết là do đặc tính của nguyên liệu,sau đó là do
tính chất của quá trình công nghệ.
Công nghệ sản xuất bia là quá trình phức tạp dù được thực hiện thủ công hay tự động
hóa thì đều trải qua các giai đoạn:
 Chế biến dịch đường,houblon hóa
 Lên men chính để chuyển hóa dịch đường thành bia non,lên men phụ và tang trữ

bia non thành bia tiêu chuẩn
 Lọc trong bia,đóng bao bì,cải thiện sản phẩm,…
 Sản xuất dịch đường houblon hóa:
Công nghệ Sản xuất dịch đường houblon hóa bao gồm:
 Làm sạch và đánh bóng malt.
 Nghiền malt:
• Đập nhỏ hạy ra thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với
nước,thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân nhanh
và triệt để hơn.
Có 3 cách tiến hành nghiền malt:nghiền khô,nghiền ẩm,nghiền nước.
 Đường hóa nguyên liệu:
• Nguyên liệu sau khi đã nghiền nhỏ sẽ được trộn với nước ở trong thiết
•

bị đường hóa. Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào
chủng loại bia và đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị.
• Trong môi trường giàu nước các hợp chất thấp phân tử sẽ hòa tan vào
nước trở thành chất chiết của dịch đường sau này,các hợp chất cao phân
tử như tinh bột,protein sẽ bị tác động bởi các nhóm enzym tương ứng
khi nhiệt độ khối dịch được nâng lên đến điểm thích hợp dưới sự xúc
tác của hệ enzyme thủy phân các hợp chất cao phân tử sẽ bị cắt thành

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

sản phẩm thấp phân tử và hòa tan vào nước thành chất chiết dịch của
đường.
• Ở phân đoạn sản xuất dịch đường thường được bố trí các loại thiết bị
chính sau: thiết bị phối trộn. thiết bị đường hóa, thiết bị lọc, thiết bị đun
dịch đường với hoablon hóa, thiết bị tách bã hoa,…
 Lọc bã malt:sau khi đường hóa kết thúc,bao gồm 2 hợp phần:pha rắn và pha lỏng.
• Thành phần pha rắn bao gồm các cấu tử không hòa tan của bột
nghiền,còn pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử được
trích ly từ malt hòa tan trong đó. Pha rắn gọi là bã malt,còn pha lỏng
gọi là dịch đường.
• Mục đích của quá trình này là tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục
các bước tiếp theo của quá trình còn pha rắn loại bỏ ra ngoài.
• Thiết bị lọc bã malt : thùng lọc đáy bằng,máy ép khung bản,…
 Nấu dịch đường với hoa houblon:
• Trích ly chất đắng,tinh dầu thơm,polyphenol và các thành phần khác
của hoa houblon vào dịch đường để làm nó có vị đắng và hương thơm
dịu của hoa-đặc trưng của bia.
• Polyphenol khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với
các hơp chất protein tạo thành các phức chất màng nhầy dễ kết lắng sẽ
kéo theo caca1 phần tử cặn lắng theo.
• Trường độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lượng nguyên liệu ,cường độ
đun,nồng độ chất hòa tan,…và nằm trong khoảng từ 1,5-3,5h.
 Làm lạnh và tách cặn dịch đường:
(dịch đường bao gồm:nước và các cấu tử hòa tan,chất chiết:cấu tử hòa tan
chứa 93% chất hữu cơ,7% chất vô cơ).
 Lên men chính,lên men phụ và tàng trữ bia:
 Lên men là giai đoạn quyết định về chuyển hóa dich đường houblon hóa thành bia
dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động của chúng.
 Lên men chính : một lượng lớn cơ chất trong dịch đường bị nấm men hấp thụ tạo
thành rượu etylic,khí CO2,các hợp chất dễ bay hơi,…một phần nhỏ bị kết lắng và

phỉa loại bỏ ra ngoài.
 Lên men phụ và tang trữ bia: ở giai đoạn này các quá trình sinh hóa lý diễn ra
hoàn toàn giống quá trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

thấp hơn và lượng nấm men cũng ít hơn, đây là quá trình nhằm chuyển hóa hết
phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia lon.
 Làm trong bia: sự hiện diện của các hạt dạng keo,nấm men, nhựa đắng,…góp
phần làm giảm độ bền của bia,do đó làm trong giúp tăng thời gian bảo quản khi
lưu hành trên thị trường.
 Chiết bia vào chai: chai đựng bia phải làm từ thủy tinh chất lượng cao có màu
caphe hoặc xanh nhạt.

Quy trình sản xuất bia:

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Hình 1.4 Quy trình sản xuất bia
1.3.Các nguồn thải và tính chất nước thải

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

1.3.1.Các nguồn thải từ nhà máy bia:
Bia sản xuất tại Việt Nam cách đây hơn 100 năm. Hiện nay do nhu cầu của thị trường
chỉ trong một thời gian ngắn ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển mạnh mẽ
thông qua việc mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới ,
… Hiện nay cả nước có khoảng 400 nhà máy và các cơ sở sản xuất bia trên 800 triệu
lít/năm. Trong đó có khoảng 311 cơ sở sản xuất bia địa phương,nhưng sản lượng chỉ
chiếm 37,41% sản lượng bia cả nước. Bình quân trọng lượng bia tăng 20%/năm. Công
nghiệp sản xuất bia do đó 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 lít nước thải/lít bia phụ
thuộc vào công nghệ và loại bia sản xuất, các loại nước thải này chứa hàm lượng lớn chất
lơ lửng,COD,BOD dễ gây ra ô nhiễm môi trường.
 Nước thải nhà máy bia có thể được chia làm 2 loại:
 Nước thải có BOD thấp:
• Nước rửa chai công đoạn cuối.
• Nước xả từ hệ thống xử lý nước cấp.
• Nước làm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh công nghiệp.
 Nước thải có BOD cao:
• Nước thải từ công đoạn nấu,chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu,bể

chứa,sàn nhà,bồn lên men,…có chứa nhiều cặn malt,tinh bột,bã hoa.
• Nước thải từ công đoạn lên men và lọc bia.
• Nước rửa chai ban đầu,nước thải từ quá trình này có độ pH cao do
nguyên lý rửa chai được tiến hành qua các bước: rửa với nước

nóng,rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng(1-3% NaOH),tiếp đó là
rửa sạch bận và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng
rửa bên trong và bên ngoài chai,sau đó rửa sạch bằng nước nóng.
• Nước thải từ công đoạn chiết chai.
• Nước thải từ công đoạn rửa thiết bị.
Nước thải từ các nhà máy sản xuất bia chứa nồng độ cao các chất hữu cơ cũng như
các chất tẩy rửa thừa. Các chất hữu cơ tồn tại ở dạn lơ lửng lẫn dạng không tan. Lượng
chất gây ô nhiễm chủ yếu được tạo ra trong quá trình vệ sinh thiết bị đóng chai và rửa

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

chai lọ. Ngoài việc phát thải vào nước việc sản xuất bia còn gây ra mùi,tiếng ồn,chất thải
rắn (bã hèm,cặn,…).
1.3.2.Thành phần tính chất của nước thải:
 Đặc trưng nước thải bia: có hàm lượng chất hữu cơ và cacbonateous cao.
 Nước thải lọc dịch đường:
• Hàm lượng chất hữu cơ cao,lượng đường còn tồn trong nước cao là

môi trường thuận lợi cho sự phát triển của VSV,độ đục và độ màu
cao.
 Nước thải của các thiết bị giải nhiệt :
• Có nhiệt độ khá cao khoảng 50oC,được coi là sạch.
 Nước thải lọc bã hèm: ô nhiễm hữu cơ nặng,…
 Tải lượng ô nhiễm trong nước thải bia là 6-8 kg BOD 5, 9-30kg COD, 2-4kg cặn lơ

lửng,…cho 1000 lít bia. Các nghiên cứu về thành phần,tính chất nước thải sản
xuất bia cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải tại các cơ sở sản
xuất bia lớn hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần. Kết quả phân tích nước thải tại
tại một nhà máy bia :

Bảng 1.1 Thành phần và tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia ra nguồn nước mặt:
TT

Chỉ tiêu

Đơn vị

Nước thải trước
xử lý (đầu vào)

Quy chuẩn thải
(đầu ra)*

1

pH

mg/l

4,5-5,0

5,5-9

2

Hàm lượng cặn lơ

mg/l

350

100

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân

Vượt
(lần)

3,5


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

lửng (SS)
3

BOD5

mg/l

2700

50

54

4

COD

mg/l

4000

150

26,7

5

Tổng N

mg/l

40

40

0

6

Tổng P

mg/l

20

6

3,3

7

Độ màu

Pt-Co

250

150

1,7

8

Độ đục

FTU

120

-

-

( )

* Cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công

nghiệp,tiêu chuẩn thải ra nguồn nước mặt loại B.

Sơ đồ dòng thải:

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Hình 1.5 Sơ đồ dòng thải nhà máy bia

CHƯƠNG 2:
SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ
LÝ NƯỚC THẢI

2.1.Các Phương pháp xử lý nước thải:
2.1.1. Xử lý cơ học:
 Nguyên tắc chung:

Nước thải có thành phần hết sức phức tạp. Trong nước thải không chỉ chứa các
thành phần hoá học hoà tan, các loài vi sinh vật, mà còn chứa các chất không hoà tan.
Các chất không hoà tan có thể có kích thước nhỏ và có thể có kích thước lớn. Người ra
dựa vào kích thước và tỷ trọng của chúng để loại chúng ra khỏi môi trường nước,trước
khi áp dụng các phương pháp hoá lý hoặc các phương pháp sinh học.
Các vật chất có kích thước lớn như cành cây, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ rách, cát,
sỏi và cả những giọt dầu, mỡ. Ngoài ra, vật chất còn nằm ở dạng lơ lửng hoặc ở dạng
huyền phù.
Tuỳ theo kích thước và tính chất đặc trưng của từng loại vật chất mà người ta đưa
ra những phương pháp thích hợp để loại chúng ra khỏi môi trường nước. Những phương
pháp loại các chất rắn có kích thước lớn và tỷ trọng lớn trong nước được gọi chung là
phương pháp cơ học.
Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất
không hoà tan có trong nước thải và giảm 20% BOD. Các công trình trong xử lý cơ học
bao gồm:







Song chắn rác hoặc lưới lọc.
Bể lắng cát.
Bể lắng.
Bể tách dầu mỡ.

Bể lọc.
…

2.1.2. Song chắn rác:

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi:
giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác. Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền
nhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân hủy cặn (bể mêtan). Đối với các tạp chất < 5 mm
thường dùng lưới chắn rác. Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết
diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… Song chắn rác được chia làm 2 loại di
động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. Song chắn rác được
đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng dòng chảy.
Có 2 loại song chắn rác:

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Hình 2.1. Song chắn rác thô

Hình 2.2. Song chắn rác tinh

Bảng 2.1 Bảng so sánh 2 loại SCR
Ưu điểm
SCR thô

-Không tốn chi phí điện năng

-Cần người vận hành

-Vận hành dễ dàng

-Rất khó khăn khi vệ sinh

-Thiết kế đơn giản

-Vận tốc dòng nước giảm khi
song chắn rác nhiều

-Thích hợp với lưu lượng lớn,chắn
rác lớn.

SCR tinh

Nhược điểm

-Không chắn được rác nhỏ

- Không cần người vận hành

-tốn chi phí điện năng

-Dễ dàng khi vệ sinh

-Dễ bị bít nghẹt

-vận tốc dòng chảy oon63 định

-Thích hợp với lưu lượng nhỏ.

-Loại bỏ được SS nhỏ:1-10mm
2.1.3. Bể lắng cát:
Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều
so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát …… ra khỏi nước thải. Thông
thường cặn lắng có đường kính hạt khoảng 0,25 mm (tương đương độ lớn thuỷ lực là
24,5) chiếm 60% tổng số các hạt cặn có trong nước thải.
Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng.
Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang hoặc vòng qua bể với
vận tốc lớn nhất Vmax = 0,3 m/s, vận tốc nhỏ nhất Vmin = 0,15 m/s và thời gian lưu
SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

nước từ 30 – 60 giây. Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng
đứng từ dưới lên với vận tốc nước dâng từ 3 – 3,7 m/s, vận tốc nước chảy trong máng
thu (xung quanh bể) khoảng 0,4 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong
khoảng 2 -3,5 phút.

Cát trong bể lắng được tập trung về hố thu hoặc mương thu cát dưới đáy, lấy cát
ra khỏi bể có thể bằng thủ công (nếu lượng cát < 0,5 m3/ngày đêm) hoặc bằng cơ giới
(nếu lượng cát > 0,5 m3/ngày đêm). Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi khô ở sân phơi
và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng.

Hình 2.3 Bể lắng cát ngang

Hình 2.4 Bể lắng cát cò thổi khí
2.1.4. Bể lắng:
Bể lắng làm nhiệm vụ tách các chất lơ lửng còn lại trong nước thải (sau khi qua
bể lắng cát) có tỷ trọng lớn hơn hoặc nhỏ hơn tỷ trọng của nước dưới dạng lắng xuống
đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước. Thông thường bể lắng có ba loại chủ yếu: bể lắng
SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

ngang (nước chuyển động theo phương ngang), bể lắng đứng (nước chuyển động theo
phương thẳng đứng), và bể lắng ly tâm (nước chuyển động từ tâm ra xung quanh)
thường có dạng hình tròn trên mặt bằng. Ngoài ra, còn một số dạng bể lắng khác như
bể lắng nghiêng, bể lắng được thiết kế nhằm tăng cường hiệu quả lắng.

Hình 2.5 Bể lắng đứng

Hình 2.6 Bể lắng ngang
2.1.5. Bể vớt dầu mỡ:
Bể vớt dầu mỡ thường được ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp có
chứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác. Đối với nước thải sinh

hoạt, do hàm lượng dầu mỡ và các chất nổi không lớn cho nên có thể thực hiện việc
tách chúng ngay ở bể lắng đợt một nhờ các thanh gạt thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề
mặt bể lắng.
2.1.6. Bể lọc:
SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho
nước thải đi qua lớp vật liệu lọc,công trình này sử dụng chủ yếu cho một số loại nước
thải công nghiệp.

b)

a)

Hình 2.7 a) b) Bể lọc
2.2. Xử lý hóa học:
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các
quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động
với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc
chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Giai đoạn xử lý hoá
lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá
học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh.
Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ,
đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc,…
2.2.1. Phương pháp trung hòa:

Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái
trung tính pH=6,5-8,5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước
thải chứa axit và nước thải chứa kiềm với nhau, hoặc bổ sung thêm các tác nhân hóa học,

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa, hấp thụ khí chứa axit bằng nước thải
chứa kiềm.

Hình 2.8 Bể trung hòa
2.2.3. Phương pháp keo tụ (đông tụ keo):
Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể
tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có
kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp
lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán
liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo
rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến
là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình
đông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là
quá trình keo tụ (flocculation).

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân

Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Hình 2.9 Bể keo tụ tạo bông

2.2.4. Phương pháp ozon hóa:
Là phương pháp xử lý nước thải có chứa chất hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo
bằng ozon. Ozon dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ.

Hình 2.10 Phương pháp ozon hóa

2.2.5. Phương pháp điện hóa học:
Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách oxy hóa
điện hóa trên cực anot hoặc dùng để phục hồi các chất quý (đồng,chì,sắt,…). Thông
thường 2 nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất quý được giải quyết đồng
thời.
2.2.6. Hấp thụ:
Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi
các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có
chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này không phân huỷ bằng con
đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi
phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp
lý hơn cả.

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp
và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, xỉ, mạt cưa …).
Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít
được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn. Chất hấp
phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần có các tính chất xác định như:
tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để có
thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi. Ngoài ra, than
phải bền với nước và thấm nước nhanh. Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác
thấp đối với phản ứng oxy hóa bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng
bị oxy hoá và bị hoá nhựa. Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc tái
sinh nó ở nhiệt độ thấp.
2.3. Phương pháp xử lý hóa lý:
2.3.1. Quá trình tuyển nổi:
Tuyển nổi là quá trình tách các chất ở dạng rắn hoặc dạng lỏng, phân tán không
tan trong nước thải có khối lượng riêng nhỏ, tỷ trọng nhỏ hơn nước không thể lắng
bằng trọng lực hoặc lắng rất chậm. Phương pháp tuyển nổi được thực hiện bằng cách
trộn lẫn các hạt khí nhỏ và mịn vào nước thải, khi đó các hạt khí sẽ kết dính với các
hạt của nước thải và kéo theo những hạt vật chất này theo bọt khí nổi lên bề mặt. Khi
đó ta có thể dễ dàng loại chúng ra khỏi hệ thống bằng thiết bị vớt bọt.
Để tăng hiệu suất tạo bọt, người ta thường sử dụng các chất tạo bọt như eresol,
phenol nhằm giảm năng lượng bề mặt phân pha. Tuỳ theo phương thức cấp không khí
vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau:
 Tuyển nổi bằng khí phân tán: Khí nén được thổi trực tiếp vào bể tuyển nổi để

tạo thành các bọt khí có kích thước từ 0,1 – 1 mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí nước chứa cặn. Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt.

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân

Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm
 Tuyển nổi chân không: bão hoà không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí

ra khỏi nước ở áp suất chân không. Hệ thống này ít sử dụng trong thực tế vì
khó vận hành và chi phí cao.
 Tuyển nổi bằng khí hoà tan: Sục không khí vào nước ở áp suất cao (2-4 at), sau
đó giảm áp giải phóng khí. Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kích
thước 20 - 100m.

Hình 2.11 Bể tuyển nổi thổi khí
2.3.2. Phương pháp trao đổi ion:
Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi
với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là
các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước.
Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit,
những chất này mang tính axit. Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và
chúng mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là các
ionit lưỡng tính.
Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim
loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, M …, các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua và
các chất phóng xạ.
SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay
tổng hợp nhân tạo. Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại
khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau … vô cơ tổng hợp gồm silicagen,
pecmutit (chất làm mềm nước ), các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như
nhôm, crôm, ziriconi … Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit
humic và than đá chúng mang tính axit, các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa có
bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử.

Hình 2.12 Phương pháp trao đổi ion
2.3.3. Các quá trình tách bằng màng:
Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác
nhau .Viêc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất
đó qua màng. Người ta dùng các kỹ thuật như: điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu
lọc và các quá trình tương tự khác.

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm
thấu, dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc. Màng lọc cho các phân tử dung môi đi
qua và giữ lại các chất hoà tan. Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường
được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm
thấu nhỏ (ví dụ như các vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét …). Còn thẩm thấu ngược
thường được sử dụng để khử các vật liêu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất
cao.
2.3.4. Phương pháp điện hoá:

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước
thải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và
điện thẩm tích. Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện
1 chiều đi qua nước thải.
Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn.

Hình 2.13 Phương pháp điện hóa

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm

2.4. Phương pháp xử lý sinh học:
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình nhằm phân hủy
các vật chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dạng keo và dạng phân tán nhỏ trong nước thải
nhờ vào sự hoạt động của các vi sinh vật. Quá trình này xảy ra trong điều kiện hiếu
khí hoặc kị khí tương ứng với hai tên gọi thông dụng là: qua trình xử lý sinh học hiếu
khí và quá trình xử lý sinh học kỵ khí (yếm khí).
Quá trình xử lý sinh học kị khí thường được ứng dụng để xử lý sơ bộ các loại nước
thải có hàm lượng BOD5 cao (>1000 mg/l), làm giảm tải trọng hữu cơ và tạo điều
kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hiếu khí diễn ra có hiệu quả. Xử lý sinh học kị
khí còn được áp dụng để xử lý các loại bùn, cặn (cặn tươi từ bể lắng đợt một, bùn
hoạt tính sua khi nén …) trong trạm xử lý nước thải đô thị và một số ngành công
nghiệp.
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí được ứng dụng có hiệu quả cao đối với nước thải có
hàm lượng BOD5 thấp như nước thải sinh hoạt sau xử lý cơ học và nước thải của
các ngành công nghiệp bị ô nhiễm hữu cơ ở mức độ thấp (BOD5 < 1000 mg/l). Tùy

theo cách cung cấp oxy mà quá trình xử lý sinh học hiếu khí được chia làm hai loại:
 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên (oxy được cung cấp từ không

khí tự nhiên do quang hợp của tảo và thực vật nước) với các công trình tương
ứng như: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học, đất ngập nước,…)
 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo (oxy được cung cấp bởi các
thiết bị sục khí cưỡng bức, thiết bị khuấy trộn cơ giới…) với các quá trình và
công trình tương ứng như sau:
 Quá trình vi sinh vật lơ lửng (qúa trình bùn hoạt tính):
• Bể bùn hoạt tính thổi khí (Aerotank)
• Mương oxy hóa
• Hồ sinh học
 Quá trình vi sinh vật dính bám (Quá trình màng vi sinh vật):
• Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Biophin)
• Bể lọc sinh học cao tải
• Tháp lọc sinh học

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân


Đồ án môn học xử lý nước thải
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia có công suất 1000m 3/ngày.đêm
•

Bể lọc sinh học tiếp xúc dạng đĩa quay (RBC): công trình này cho

phép xử lý nitơ và photpho trong nước thải (xử lý bậc cao).
 Quá trình vi sinh vật kết hợp: bể sinh học hiếu khí tiếp xúc (có cấu tạo và
nguyên lý hoạt động giống như bể Aerotank nhưng bên trong bể có trang

bị thêm các vật liệu tiếp xúc để làm giá thể cho các vi sinh vật dính bám).
 Một số hình ảnh về các phương pháp xử lý sinh học:

Hình 2.14 Bể kị khí Anaerobic

Hình 2.15 Bể thiếu khí anoxic

Hình 2.16 Bể hiếu khí aerobic

SVTH:Đoàn Hữu Vinh
GVHD:Th.S Trần Ngọc Bảo Luân