Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lọc màng để xử lý, thu hồi các chất có ích trong công nghệ sản xuất bia (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

----------------------

VŨ THỊ THANH HOA

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LỌC
MÀNG ĐỂ XỬ LÝ, THU HỒI CÁC CHẤT CÓ ÍCH
TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

LUẬN VĂN THẠC SỸ CẤP THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ

Hà Nội, năm 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

---------------------VŨ THỊ THANH HOA
KHÓA: CH - 2010

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LỌC MÀNG ĐỂ
XỬ LÝ, THU HỒI CÁC CHẤT CÓ ÍCH TRONG CÔNG
NGHỆ SẢN XUẤT BIA

CHUYÊN NGÀNH

:

CẤP THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ

MÃ SỐ

: 60 . 58 . 70

LUẬN VĂN THẠC SỸ CẤP THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS NGUYỄN VIỆT ANH

Hà Nội, năm 2012


LỜI CẢM ƠN !
Sau gần ba năm theo học chương trình đào tạo Thạc sĩ bậc Sau đại học,
chuyên ngành Cấp Thoát Nước trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội khóa 20102012, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng
công nghệ lọc màng để xử lý, thu hồi các chất có ích trong công nghệ sản
xuất bia”. Trong quá trình triển khai nghiên cứu gặp không ít khó khăn trở
ngại. Tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa sau đại học đã tạo điều kiện
và giúp đỡ để luận văn được hoàn thành. Đặc biệt, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu
sắc đến PGS.TS Nguyễn Việt Anh, người đã tận tình hướng dẫn, góp ý trong
suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Đề tài có sử dụng kết quả thí nghiệm của dự án ''Nghiên cứu thu hồi các chất

có giá trị từ các dòng thải công nghiệp bằng phương pháp lọc màng'' do
PGS.TS Nguyễn Việt Anh làm giám đốc dự án và tác giả cũng có thời gian
tham gia nghiên cứu.
Đề tài là kết quả của sự cố gắng nỗ lực của tôi trong suốt thời gian qua, nhưng
do thời gian thực hiện có hạn cùng các tác động khách quan nên không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong muốn nhận được các ý kiến đóng góp
của những người quan tâm để đề tài nghiên cứu này được hoàn thiện và có thể
áp dụng vào thực tế.
Tôi xin chân thành cám ơn!
Hà nội, tháng 12 năm 2012
Học viên

Vũ Thị Thanh Hoa


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học độc lập
của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực
và có nguồn gốc rõ ràng.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Thị Thanh Hoa


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...................................................................................................................... 1

Tính cấp thiết của đề tài : .......................................................................................1
Mục đích nghiên cứu: ............................................................................................2

Phạm vi nghiên cứu : .............................................................................................2
Phương pháp nghiên cứu:.......................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA ............................ 3

1.1.
1.1.1.
1.1.2.
1.1.3.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.3.
1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
1.3.4.
1.3.5.
1.4.
1.5.
1.5.1
1.5.2
1.5.3
1.5.4
1.5.5
1.5.6
1.5.7
1.5.8

Công nghệ sản xuất bia nói chung. ..............................................................3
Nguyên liệu sản xuất bia .............................................................................3

Dây chuyền công nghệ sản xuất bia.............................................................4
Quy trình công nghệ sản xuất......................................................................5
Hiện trạng công nghiệp sản xuất bia ở Việt Nam.........................................9
Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam ...........................................9
Xu thế phát triển ngành bia Việt Nam .......................................................12
Các nguồn chất thải chính trong ngành công nghiệp bia. ...........................13
Các nguồn nước thải .................................................................................13
Các chất thải gây ô nhiễm môi trường không khí.......................................14
Chất thải rắn..............................................................................................14
Nước thải ..................................................................................................16
Các nguồn ô nhiễm khác ...........................................................................19
Thành phần, tính chất nước thải trong ngành công nghiệp bia ...................20
Các giải pháp thu hồi các chất có ích trong công nghệ sản xuất bia ...........23
Thu hồi dịch nha loãng..............................................................................23
Tách dịch nha khỏi cặn lắng nóng .............................................................23
Thu hồi hơi từ nồi nấu hoa ........................................................................24
Thu hồi nấm men ......................................................................................24
Thu hồi bia tổn thất theo nấm men ............................................................25
Giảm tiêu hao bột trợ lọc...........................................................................25
Giảm thiểu lượng bia dư............................................................................26
Tiết kiệm hóa chất và nước trong rửa chai, két ..........................................26

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ LỌC MÀNG ...................................... 28

2.1. Giới thiệu chung về công nghệ lọc màng...................................................28
2.2. Phân loại màng, phạm vi ứng dụng............................................................29
2.2.1. Khái niệm về màng lọc..............................................................................29


2.2.2. Phân loại và kích thước áp dụng màng lọc.................................................30

2.3. Quy trình và các thông số kỹ thuật cơ bản trong công nghệ của màng lọc
xử lý chất thải công nghệ bia................................................................................38
2.3.1. Quy trình tách trong công nghệ màng:.......................................................38
2.3.2. Ứng dụng trong công nghiệp của màng MF và NF trong quá trình xử lý
nước và nước thải: ...............................................................................................39
2.3.3. Màng vi lọc và màng lọc Nano:.................................................................43
2.3.4. Màng lọc MF với chất thải có tính kiềm....................................................47
2.3.5. Lọc NF với chất thải có tính kiềm .............................................................49
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LỌC MÀNG ĐỂ XỬ LÝ NHẰM THU
HỒI XÚT RỬA TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA ..................................... 51

3.1. Khái quát chung ........................................................................................51
3.2. Phương pháp thu hồi kiềm trong quá trình sản xuất bia .............................55
3.2.1. Rửa chai trong ngành công nghiệp sản xuất bia.........................................55
3.2.2. Yêu cầu rửa chai .......................................................................................56
3.2.3. Nước thải phát sinh từ quá trình rửa chai:..................................................57
3.3. Đề xuất dây chuyền công nghệ thu hồi kiềm bằng lọc màng trong công
nghệ sản xuất bia. ................................................................................................58
3.4. Mô tả nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Hà Nam.........................................60
3.5. Tính toán ứng dụng cho nhà máy sản xuất bia Sài Gòn – Hà Nam.............66
3.6. Hệ thống màng lọc để phục hồi kiềm: .......................................................68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 73

1. Kết luận .........................................................................................................73
2. Kiến nghị ........................................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 75


DANH MỤC TIẾNG ANH
Tiếng Anh

Tiếng Việt

Water Flow

Lưu lượng nước

Feed

Cung cấp

Product

Sản phẩm

Macromolecules

Đại phân tử

Ions

Ion

Suspended Solids

Chất rắn lơ lửng

Concentrate

Tập trung

Membrane

Màng

Salts

Muối

Microfiltration

Vi lọc

Ultrafiltration

Siêu lọc

Nanofiltration

Lọc nano

Reverse Osmosis

Lọc thẩm thấu ngược

Suspended particles

Hạt huyền phù

Sugars

Đường

Dissociated

Phân ly

Divalent

Hóa trị hai

Monovalent

Hóa trị một

Acid

Axit

Recoverd

Thu hồi

Fabric

Vải

Scour saturator

Cọ rửa bình trung hòa

Scour wash range

Cọ rửa dãy máy giặt

Depleted

Đã dùng hết

Neutralized effluent

Trung hòa nước thải

Reducing agent

Giảm chất

Neutralization

Trung hòa

Electrochemical membrane

Điện màng

Organics and polyvalent ions

Hữu cơ và các ion cao phân tử

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA
Số hiệu hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1

Dây chuyền công nghệ nấu bia chung

8

Hình 1.2

Sơ đồ công nghệ và dòng thải của quá trình sản xuất bia

18

Hình 2.1

Mô tả màng lọc

29

Hình 2.2

Mô tả màng vi lọc

30

Hình 2.3

Mô tả màng siêu lọc

31

Hình 2.4

Mô tả màng nano

32

Hình 2.5

Mô tả màng thẩm thấu ngược RO
Khoảng kích thước áp dụng với quá trình lọc màng

33

Hình 2.7

Kích thước và trọng lượng phân tử các hạt khi tách pha
rắn lỏng của các loại màng

37

Hình 2.8

41

Hình 2.9

Sơ đồ phục hồi NaOH từ nước thải công nghiệp dệt may
sử dụng màng vi lọc và màng nano
Sơ đồ làm việc của màng vi lọc

Hình 2.10

Sơ đồ làm việc của màng nano

49

Hình 3.1

Sơ đồ chung quá trình thu hồi kiềm

54

Hình 3.2

Sơ đồ nguyên lý hoạt động quá trình thu hồi kiêm

58

Hình 2.6

35

48

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Bảng, biểu
Bảng 1.1
Biểu 1.2

Tên bảng biểu
Thành phần hóa học của malt đại mạch
Tốc độ tăng trưởng bình quân của ngành sản xuất bia ở

Trang
3
10

Bảng 1.3

Việt Nam
Dự báo sản lượng và mức tiêu thụ bia qua các giai đoạn

12

Bảng1 .4

Các nguồn thải chính trong sản xuất bia

13

Bảng 1.5

Các nguồn nước thải của sản xuất bia và đặc trưng

19

Bảng 1.6

Đặc trưng điển hình của nước thải nhà máy bia

19

Bảng 1.7

Thành phần nước thải một số khâu sản xuất bia

21

Bảng 1.8
Bảng 1.9
Bảng 2.1

Thành phần và tính chất nước thải một số nhà máy bia
nước ngoài
Đặc điểm chính của nước thải bia
Kích thước mao quản và áp suất làm việc cho một số quá

21
22
34

trình màng

Bảng 2.2
Bảng 2.3

Công nghệ tách màng để xử lý nước thải
Các loại vật liệu polymer và hình dạng màng MF dòng

39
42

Bảng 2.4

chảy ngang
Đặc tính hóa học của các loại màng vi lọc

44

Bảng 2.5

Các ngành công nghiệp sử dụng công nghệ NF

46

Bảng 3.1

Các thiết bị của dây chuyền công nghệ thu hồi xút

69

Bảng 3.2
Bảng 3.3

Bảng 3.4

Khái toán chi phí lắp đặt trang thiết bị dây của chuyền

70

công nghệ thu hồi xút
Khái toán chi phí vận hành dây chuyền công nghệ thu hồi

70

xút
Hiệu suất thu hồi xút rửa chai trong công nghệ sản xuất

71

bia sử dụng màng lọc
Bảng 3.5

Chất lượng dung dịch kiềm được phục hồi bằng màng lọc

71


1

MỞ ĐẦU
Tên đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lọc màng để xử lý, thu hồi các
chất có ích trong công nghệ sản xuất bia".
Tính cấp thiết của đề tài :

Bia là một loại nước giải khát cao cấp và rất thông dụng trong đời sống hàng
ngày của mọi người. Trong vài năm gần đây, nền kinh tế của nước ta có
những bước phát triển mạnh mẽ về mọi lĩnh vực đời sống của nhân dân ngày
một nâng cao, nhu cầu tiêu thụ về bia cũng như các loại nước giải khát khác
rất lớn.
Hiện tại, mức tiêu thụ bia trung bình ở Việt Nam vào khoảng 6 lít/người/năm.
So với các nước ở khu vực Đông Nam Á và thế giới thì rất thấp( mức tiêu thụ
bình quân trên thế giới là 15 lít/ người/năm) ( trích dẫn ĐTM Nhà maý bia
Việt Hà)
Thông thường nước được sử dụng và bị ô nhiễm từ quy trình sản xuất công
nghiệp chứa hàm lượng cao các chất có giá trị có thể được tái sử dụng. Có thể
ứng dụng công nghệ lọc màng trong quá trình xử lý nhằm thu hồi các chất có
giá trị này thông qua tách chúng khỏi các chất bẩn khác hoặc tăng nồng độ
của các chất đó. Công nghệ màng đặc biệt phù hợp đối với mục đích này bởi
vì xử lý dựa trên quá trình tách vật lý không làm thay đổi thành phần của các
chất. Bởi vậy, các chất đó có thể được tái sử dụng mà không cần phải tiếp tục
xử lý nhiều sau đó. Một kết quả khả quan về mặt kinh tế khác khi ứng dụng
công nghệ màng là giảm nguồn lực và chi phí vận hành cho chủ doanh nghiệp
thông qua thu hồi các chất có giá trị và giảm đầu tư và chi phí vận hành cho
công đoạn xử lý nước thải tập trung. Bên cạnh đó nước thải công nghiệp chứa
một lượng lớn các chất gây ô nhiễm môi trường, việc tách các hóa chất ra
khỏi nước thải làm giảm chi phí xử lý nước thải.


2

Vì vậy đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lọc màng để xử lý, thu hồi
các chất có ích trong công nghệ sản xuất bia” với mong muốn đề xuất, hỗ
trợ công nghệ mới vào trong quá trình sản xuất nhằm phát huy tối đa hiệu quả
sản xuất và bảo vệ môi trường.

Mục đích nghiên cứu:
Mục tiêu cụ thể: Nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ lọc màng, ứng dụng trong
xử lý, cho phép thu hồi xút trong công nghệ sản xuất bia.
Phạm vi nghiên cứu :
Phạm vi nghiên cứu: Các nhà máy bia, với dây chuyền công nghệ sản xuất bia
phổ biến tại Việt Nam hiện nay.Áp dụng tại nhà máy bia Sài Gòn – Phủ Lý.
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu tổng quan, dựa trên các tài liệu khoa học đã
được công bố ở Việt Nam và trên thế giới
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
- Phương pháp kế thừa
- Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập và phân tích số liệu


THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp có tốc độ phát triển
nhanh về sản lượng cũng như về số lượng các cơ sở sản xuất. Trong quá trình
sản xuất hiện nay các khái niệm về sản xuất sạch, thân thiện với môi trường
được ưu tiên hàng đầu. Tuy nhiên quá trình sản xuất bia hiện nay một lượng lớn
các chất dư thừa có trong nước thải vẫn được xả thẳng ra môi trường gây lãng
phí và ảnh hưởng đến môi trường. Đa số các cơ sở sản xuất bia lại nằm trong
thành phố, nơi có mật độ dân cư cao. Do đó việc áp dụng các kỹ thuật giảm thiểu
chi phí sản xuất, tận dụng tối đa nguồn tài nguyên và xử lý ô nhiễm là những
biện pháp tích cực bảo vệ môi trường công nghiệp.
Đối với sản xuất bia, dòng nước thải cần xử lý chứa hàm lượng xút cao nên
một trong các biện pháp hữu hiệu để xử lý thu hồi hàm lượng xút là áp dụng
phương pháp lọc màng.
Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lọc màng để xử lý, thu hồi các chất
có ích trong công nghệ sản xuất bia” đã đạt được một số kết quả sau:
i.

Nêu được những ưu điểm của phương pháp lọc màng so với các phương
pháp xử lý khác.

ii.

Hệ thống lại thành tựu nghiên cứu lý thuyết lọc màng trong xử lý nước và
trong ứng dụng trong việc thu hồi các chất có ích trong dòng nước thải của
các ngành công nghiệp.

iii.

Tổng kết lại các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc màng và các thông số
cơ đặc trưng trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp lọc màng.

74

iv.

Nghiên cứu tổng quan, chọn lọc các giải pháp thích hợp để xử lí chất thải,
nhằm mục đích tận thu chất có giá trị trong dòng thải công nghiệp.

v.

Nghiên cứu, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tận thu các chất
có giá trị trong dòng thải công nghiệp bằng phương pháp lọc màng.

vi.

Nghiên cứu sâu hơn các phản ứng hóa học của kiềm với chất bẩn từ quá
trình rửa chai, giải thích hàm lượng COD cao sau NF.

vii.

So sánh các nghiên cứu đc thực hiện bởi các chủng loại màng khác nhau
về phục hồi kiềm soda.

viii.

Đề xuất các phương án xử lý, thu hồi xút đối với các nhà máy sản xuất bia.
Tính toán ví dụ nhà máy bia Sài Gòn – Phủ Lý sử dụng công nghệ lọc
màng trong xử lý và thu hồi xút.

2. Kiến nghị

Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lọc màng để xử lý, thu hồi các
chất có ích trong công nghệ sản xuất bia” là một đề tài có tính ứng dụng trong
thực tế cao. Nghiên cứu khi được đưa vào áp dụng với nhà máy Sài Gòn – Phủ lý
sẽ mở ra một xu hướng phát triển công nghệ màng lọc để không chỉ thu hồi xút
và còn có thể thu hồi tái xử dụng một số chất khác, tránh xả trực tiếp ra môi
trường gây ảnh hưởng xấu đồng thời giảm được chi phí xử lý nước thải.
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm với các mô hình nhỏ để
đề tài sớm được đưa vào thực tế ứng dụng cũng như đạt hiệu quả kinh tế cao.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt:
1. Nguyễn Việt Anh (2012) Nghiên cứu thu hồi các chất có giá trị từ các
dòng thải công nghiệp bằng phương pháp lọc màng.
2. Lê Văn Cát ( 1999 ), Cơ sở hoá học Xử lý nước, NXB Thanh Niên.
3. Trần Đức Hạ, Bài giảng xử lý nước thải bằng phương pháp lọc màng.
4. Hoàng Đình Hòa( 1998) Công nghệ sản xuất malt và bia, Nhà xuất bản
Khoa học và Kỹ thuật .
5. Hoàng Văn Huệ( 2002) Thoát nước và xử lý nước thải, Nhà xuất bản
Khoa học và Kỹ thuật
6. Trịnh Xuân Lai ( 2004 ) Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp.
NXB Xây dựng.
7. Hồ Sưởng (1992) Công nghệ sản xuất bia , Nhà xuất bản Khoa học và
Kỹ thuật .
8. Sổ tay quản lý chất lượng nhà máy bia Phủ Lý – Hà Nam.
9. Thuyết minh thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Phủ Lý – Hà
Nam.
Tài liệu nước ngoài và internet:
1. />2.