Xử lý nước thải nhà máy bia

1

Đồ án tốt nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật mà con người đã đạt được
nhiều thành công to lớn trên nhiều lĩnh vực, đặc biệt là lĩnh vực cơng nghiệp.
Song song với sự phát triển đó là việc xây dựng nhiều nhà máy, xí nghiệp mà
kèm theo đó là các chất thải khác nhau như: khí thải, chất thải rắn, nước thải làm ơ
nhiễm mơi trường (ƠNMT). Chính vì vậy mà vấn đề bảo vệ mơi trường sinh thái
cho con người đã và đang được nhiều quốc gia quan tâm.
Như chúng ta đã biết, nước chính là nguồn nguyên liệu cho sản xuất không thể
thay thế và là nguồn sống đặc biệt, nhưng do ảnh hưởng của sự gia tăng dân số, phát
triển kinh tế..., một lý do không kém phần quan trọng đã làm cho nguồn nước bị ơ
nhiễm nghiêm trọng và dẫn đến tình trạng thiếu nước ngọt trầm trọng đe dọa đến sự
tồn tại và phát triển của chính con người và cả thiên nhiên. Nó đã trở thành vấn đề
bức xúc cho mọi quốc gia trên thế giới trong đó có nước ta.
Để giải quyết vấn đề cấp bách này cần sự nỗ lực hết mình của tất cả mọi
người, đặc biệt là các cấp lãnh đạo, các nhà khoa học, các nhà chuyên môn...
Là sinh viên ngành công nghệ sinh học cũng muốn góp một phần của mình
vào việc bảo vệ mơi trường nên tôi đã nhận đề tài:" Xử lý nước thải nhà máy bia
với năng suất 75 triệu lít/năm" làm đề tài tốt nghiệp của mình.
Nhiệm vụ chính của đề tài này là dựa trên cơ sở dây chuyền công nghệ và các
thơng số chính về thành phần hóa học và sinh học của nguồn nước thải, dựa trên các
tài liệu nghiên cứu cũng như thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh học và công
nghiệp để đưa ra phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia một cách hiệu quả nhất.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


2

Xử lý nước thải nhà máy bia

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Thực trạng về môi trường:
1.1.1 Khái niệm về môi trường:
“Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ
mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự
tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên.” (Điều 1 – Luật Bảo vệ Mơi trường
Việt Nam)
Nói một cách đơn giản thì mơi trường là tất cả những gì tồn tại xung quanh
chúng ta, cho chúng ta cơ sở để sống và phát triển. Mơi trường cịn có những khái
niệm rất khác nhau. Sau đây là một khái niệm về môi trường: “Môi trường là tập
hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh, có khả năng tác động đến
sự tồn tại và phát triển của mỗi sinh vật trong đó có con người.”

[7, tr 9]

1.1.2 Khái niệm về ô nhiễm môi trường và các nguồn gây ô nhiễm môi trường:
1.1.2.1 Cấu trúc về môi trường:
Cấu trúc về mơi trường gồm bốn thành phần cơ bản trong đó ba là vật lý và
một là sinh học như sau:
- Thạch quyển: gồm lớp vỏ Trái Đất dày 60 ÷ 70 km trên phần lục địa và

2 ÷ 8 km dưới đáy đại dương. Thành phần hóa học, tính chất lý học của thạch quyển
có ảnh hưởng cơ bản đến cuộc sống của con người, đến sự phát triển của nơng, lâm,
ngư nghiệp và duy trì đời sống hoang dã, tuy nhiên do tính chất tương đối ổn định
của thạch quyển so với các thành phần khác nên các tiêu chuẩn chất lượng liên quan
đến thạch quyển không được thống nhất và không bắt buộc phải giám sát.
- Thủy quyển: là phần nước của Trái Đất, bao gồm nước đại dương, sông suối,
ao hồ, nước ngầm, băng tuyết, hơi nước trong đất và trong khơng khí. Thủy quyển
đóng vai trị khơng thể thiếu được trong việc duy trì cuộc sống con người, sinh vật
và cân bằng khí hậu tồn cầu.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

3

Đồ án tốt nghiệp

- Khí quyển: là lớp khí bao bọc quanh Trái Đất. Khí quyển đóng vai trị cực kỳ
quan trọng trong việc duy trì sự sống và quyết định đến tính chất khí hậu, thời tiết
của quả đất.
Việc giám sát chất lượng nước và mức độ ơ nhiễm của khơng khí là bắt buộc
trong các mạng lưới giám sát mơi trường tồn cầu do đặc tính linh động, dễ biến
đổi, dễ luân chuyển của chúng dẫn đến lan truyền, tác động trong khu vực rộng lớn.
- Sinh quyển (môi trường sinh học): là các thành phần có tồn tại sự sống. Sinh
quyển bao phủ từ vùng núi cao đến đáy đại dương cả lớp dưới của khí quyển và lớp
trên của địa quyển. Như vậy, sinh quyển không tách rời khỏi các thành phần môi

trường khác và luôn chịu tác động của việc thay đổi về tính chất vật lý, hóa học của
các thành phần này.

[7, tr 9 ÷ 10]

1.1.2.2 Khái niệm về ô nhiễm môi trường:
Theo Luật Bảo vệ Môi trường của Việt Nam: “Ơ nhiễm mơi trường (ƠNMT)
là sự làm thay đổi tính chất của mơi trường, vi phạm Tiêu chuẩn Mơi trường”. Nói
một cách rõ hơn, ƠNMT là sự làm thay đổi tính chất lý - hóa - sinh học do thải vào
môi trường những chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn cho phép đến mức có thể gây
tác hại đến sức khỏe con người, vật liệu và sự phát triển sinh vật.

[7, tr 13]

Trên thế giới, ÔNMT được hiểu là việc vận chuyển các chất thải hoặc năng
lượng vào mơi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khỏe con người, đến sự
phát triển của sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường.
Tuy nhiên, môi trường chỉ được coi là ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng
độ hoặc cường độ các tác nhân ô nhiễm đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến
con người, sinh vật và vật liệu.
1.1.2.3 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường:
Người ta phân biệt hai loại nguồn gây ƠNMT
- Nguồn điểm: là các nguồn gây ơ nhiễm có thể xác định được vị trí, kích
thước, bản chất, lưu lượng phóng thải tác nhân gây ơ nhiễm. Các nguồn điểm chủ
yếu là ống khói nhà máy, cống xả nước thải, điểm xảy ra tai nạn chở dầu, dàn
khoan, phản ứng hạt nhân, điểm nổ bom nguyên tử...

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc



Xử lý nước thải nhà máy bia

4

Đồ án tốt nghiệp

- Nguồn khơng có điểm: là các nguồn gây ơ nhiễm khơng có điểm cố định,
khơng xác định được vị trí, bản chất, lưu lượng các tác nhân gây ô nhiễm. Chẳng
hạn: nước mưa chảy tràn qua các đồng ruộng, đường phố đổ vào sông rạch gây ô
nhiễm nước, phân tán bụi độc trong khơng khí gây ơ nhiễm...

[7, tr 13]

1.1.3 Vấn đề môi trường hiện nay:
Con người sống không thể tách rời khỏi môi trường và luôn gắn với môi
trường trong hoạt động sống của mình như một thể thống nhất. Con người sử dụng
ngày càng nhiều yếu tố của môi trường và ngược lại cũng tác động và ngày càng
làm biến đổi sâu sắc đến môi trường.
Sự phát triển kỹ thuật sản xuất nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và công
nghiệp trong nhiều thế kỷ qua đã làm gia tăng tác động ngược lại của môi trường
đối với con người. Cuộc cách mạng Khoa học kỹ thuật cùng với những diễn biến
mạnh mẽ về kinh tế - xã hội mang tính tồn cầu với tốc độ rất nhanh chóng trong
những thập kỷ qua đã làm cho tác động của con người tới các điều kiện thiên nhiên
và môi trường ngày càng trở nên sâu sắc, đe dọa sự tồn tại và phát triển của chính
lồi người và thiên nhiên.

[7, tr 7]


Cải thiện điều kiện sống, sinh hoạt của con người và bảo vệ môi trường là
những vấn đề bức xúc hiện nay nhất là trong giai đoạn thúc đẩy cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. ƠNMT là vấn đề cấp bách cần được quan tâm và giải quyết
ngay.
Mặc dù hàng loạt các biện pháp đã ra đời và được thực hiện như Luật quốc
gia, công ước quốc tế... nhưng thời gian qua, tình trạng mơi trường vẫn tiếp tục suy
giảm, tiếp tục bị ô nhiễm: tài nguyên cạn kiệt, đặc biệt là tài nguyên rừng đang suy
giảm về số lượng và suy thoái về chất lượng, hiệu ứng nhà kính làm gia tăng nhiệt
độ Trái Đất và biến đổi khí hậu tồn cầu, tầng ozone bị thủng, mực nước biển dâng
cao, hạn hán, lũ lụt, hiện tượng sa mạc hóa ở nhiều nơi, các nguồn nước thiên nhiên
và khí quyển bị ơ nhiễm nặng nề, vượt q tiêu chuẩn cho phép tại các đô thị và khu
công nghiệp... đã gây tác hại nghiêm trọng đến đời sống và phát triển kinh tế xã hội.
[7, tr 8]

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

5

Đồ án tốt nghiệp

ÔNMT bao gồm cả môi trường đất đai, nước và không khí do nhiều nguyên
nhân khác nhau. Hậu quả của nạn ÔNMT đối với sự sống trên trái đất là rất nghiêm
trọng, ảnh hưởng đến đời sống sức khỏe của con người.
1.1.3.1 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí:
Khơng khí - thành phần cực kỳ quan trọng của môi trường đối với con người.
Ơ nhiễm mơi trường khơng khí (ƠNMTK) khơng phải là vấn đề mới phát sinh

nhưng chỉ đến thế kỷ 20, nhất là trong những thập niên gần đây thì ÔNMTK đã gây
ra những thảm họa khủng khiếp.
Vấn đề ÔNMTK gắn liền với hoạt động của con người. Mỗi người vừa là nạn
nhân vừa là thủ phạm làm ÔNMTK. Bầu khơng khí bị ơ nhiễm sẽ gây ảnh hưởng
đến sức khỏe con người, làm thay đổi khí hậu, thời tiết, giảm chất lượng nước, làm
chua đất, giảm diện tích rừng, cạn kiệt thủy sản, phá hủy các cơng trình xây dựng...
Vì vậy, vấn đề ƠNMTK khơng những mang tính cục bộ mà cịn mang tính tồn cầu.
Con người làm sao sống được nếu thiếu khơng khí?

[7, tr 24]

1.1.3.2 Ơ nhiễm môi trường nước:
Thủy quyển là một trong các thành phần cơ bản của môi trường tự nhiên.
Nước bị ô nhiễm do nhiều nguồn thải khác nhau: tự nhiên và nhân tạo
- Nguồn tự nhiên: do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt… đưa vào môi trường
nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật (VSV) có hại kể cả xác chết của
chúng. Nước sông, nước ngầm bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên: nhiễm mặn do
thủy triều, nhiễm phèn và cũng do hoạt động của con người.
- Nguồn nhân tạo: do quá trình thải các chất độc dưới dạng lỏng là chủ yếu
như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải vào môi
trường nước, nước chảy tràn trên mặt đất do mưa, rửa đường sá hoặc do tháo nước
từ các đồng ruộng cuốn theo chất rắn, thuốc trừ sâu, phân bón, dầu mỡ, hóa chất, vi
trùng...
Nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp...
chứa nhiều chất hữu cơ. Các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học như:
hydratecarbon, protein, lipide... gây ô nhiễm nặng các khu dân cư, khu công nghiệp

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc



Xử lý nước thải nhà máy bia

6

Đồ án tốt nghiệp

chế biến thực phẩm, làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước và làm giảm lượng
thủy sản, giảm độ trong của nước. Cịn các hợp chất khó bị phân hủy sinh học có
khả năng tồn tại lâu dài trong mơi trường và cơ thể sinh vật, có độc tính cao gây tác
hại lâu dài đến đời sống của người và các sinh vật khác.
1.1.3.3 Ô nhiễm đất:
Ô nhiễm đất phần lớn do rác thải rắn và các chất hóa học gây ra. Chất thải rắn
từ các ngành cơng nghiệp: hóa chất, luyện kim, khai thác dầu mỏ, giấy... như xỉ, bụi
than, hóa chất...; từ các trang trại nơng nghiệp như phân súc vật, rơm rạ, thóc lép,
trấu... Các loại thuốc bảo vệ thực vật phun vào đất gây ảnh hưởng lớn đến động vật
và thực vật, phá hủy sự cấu thành của chúng. Trong hệ sinh thái rừng, các chất ô
nhiễm này sẽ hạn chế các quá trình hình thành mùn đất và giảm khả năng duy trì sự
màu mỡ của đất. Quá trình phân hủy xác của động - thực vật cũng một phần đưa
vào đất các loại VSV có khả năng gây bệnh, ảnh hưởng đến môi trường đất và hoạt
động của con người cũng như các loài sinh vật khác.
Có những chất ơ nhiễm sau khi thấm vào đất sẽ lưu lại trong đó mà đất khơng
có khả năng tự vận động để tống khứ chất nhiễm ra khỏi nó nên nếu thành phần
chất ơ nhiễm q nhiều, con người muốn khử ô nhiễm cho đất sẽ gặp rất nhiều khó
khăn, tốn nhiều cơng sức.
Các loại chất thải sinh hoạt, rác đô thị, chất thải nông nghiệp cũng là nơi cư trú
của chuột bọ, ruồi muỗi, côn trùng, các loại vi trùng, vi khuẩn... mà phần lớn chúng
là vật chủ trung gian truyền bệnh cho người và động vật.


[7, tr 85 ÷ 86]

1.1.3.4 Các loại ơ nhiễm khác:
Phóng xạ, tiếng ồn, nhiệt cũng gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
Các bức xạ ion hóa có thể trực tiếp phá vỡ các phân tử sinh học quan trọng
như các DNA trong nhân tế bào. Nếu gây nguy hại cho DNA thì tế bào có thể bị
chết. Nếu bức xạ gây tác động đến nguyên sinh chất tế bào thì sẽ gây ra những dị tật
trong thế hệ con cháu, tác động vào bên trong các mô tế bào sẽ làm tăng thêm các
khối u gây ung thư. Thảm họa Trecnoburn ngày 29/4/1986 một lò phản ứng hạt

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

7

Đồ án tốt nghiệp

nhân bị nóng chảy và nổ tại nhà máy điện nguyên tử làm khoảng 2000 người chết
và nhiều người khác phải tản cư.

[7, tr 93]

Các tia bức xạ có thể gây ung thư da, phổi, niêm mạc…
Ô nhiễm tiếng ồn và nhiệt cũng là vấn đề của ÔNMT. Ô nhiễm nhiệt không
gây hậu quả trực tiếp đến sức khỏe con người nhưng sẽ gây ra những biến đổi về
thời tiết, có thể dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của hệ Trái Đất - khí quyển, làm biến

đổi về sinh lí đối với một số lồi sinh vật.
Ơ nhiễm tiếng ồn có thể gây ảnh hưởng đến giấc ngủ con người, giảm khả
năng nghe của tai và khả năng tập trung tinh thần, ảnh hưởng đến độ thông tin liên
lạc, gây hậu quả lớn đối với hệ thần kinh, sức khỏe và hiệu quả công tác. [7, tr 102]
1.2 Các thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước:
1.2.1 Độ pH:
Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải.
Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hồ hay khơng và tính lượng hố chất cần
thiết trong q trình xử lý đơng keo tụ, khử khuẩn…
Sự thay đổi pH làm thay đổi các q trình hịa tan hoặc keo tụ, làm tăng hoặc
giảm vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước.
1.2.2 Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS):
SS (Suspended Solids) là trọng lượng khơ của chất rắn cịn lại trên giấy lọc sợi
thuỷ tinh khi lọc 1 lít nước qua phểu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 ÷ 105 oC tới khi
trọng lượng không đổi. Đơn vị tính thường dùng là mg/l.

[12, tr 36]

1.2.3 Chỉ số BOD:
BOD (Biochemical Oxygen Demand) là nhu cầu oxy sinh hóa tức là lượng
oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật.
Xác định BOD được dùng rộng rãi trong kỹ thuật môi trường để:
- Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy
có trong nước thải.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc



Xử lý nước thải nhà máy bia

8

Đồ án tốt nghiệp

- Làm cơ sở tính tốn kích thước các cơng trình xử lý.
- Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình.
- Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nước.
Hạn chế của phương pháp xác định BOD:
- Yêu cầu VSV trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủ
lớn và các vi sinh vật bổ sung phải được thích nghi với mơi trường.
- Nếu nước thải có các chất độc hại phải xử lý sơ bộ để loại bỏ các chất đó, sau
đó mới tiến hành phân tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn
nitrat hóa.
- Thời gian phân tích q dài.
Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy
hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học mà chỉ xác định chỉ số BOD 5.
BOD5: là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ bằng VSV trong 5
ngày đầu ở nhiệt độ 20oC.
1.2.4 Chỉ số COD:
COD (Chemical Oxygen Demand) là nhu cầu oxy hóa học tức là lượng oxy
cần thiết cho q trình oxy hóa tồn bộ các chất hữu cơ có trong nước thành CO 2 và
H2O.
COD và BOD đều là các thông số định lượng chất hữu cơ có trong nước có
khả năng bị oxy hóa nhưng BOD chỉ thể hiện các chất hữu cơ có thể bị oxy hóa
bằng VSV có trong nước, cịn COD cho thấy tồn bộ chất hữu cơ có trong nước bị
oxy hóa bằng tác nhân hóa học. Do đó tỉ số COD/BOD ln lớn hơn 1, tỉ số này
càng cao thì mức độ ô nhiễm của nước càng nặng.
1.2.5 Chỉ số Nitơ, Phospho:

Trong xử lý nước thải, người ta cũng thường hay xác định chỉ số tổng nitơ và
tổng phospho để chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân đối dinh dưỡng
trong kỹ thuật bùn hoạt tính.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

9

Đồ án tốt nghiệp

1.3 Các phương pháp xử lý nước thải:
Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của q trình xử lý nước
thải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mức
chấp nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra.
Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác nhau. Thơng thường q
trình được bắt đầu bằng phương pháp cơ học. Việc lựa chọn phương pháp tiếp theo
để xử lý tuỳ thuộc vào đặc tính, lưu lượng nước thải, các tiêu chuẩn chất lượng cũng
như mức độ làm sạch cần thiết. Các phương pháp xử lý nước thải thường dùng:
1.3.1 Phương pháp xử lý cơ học:
Nước thải thường chứa các chất tan và không tan ở dạng hạt lơ lửng ở dạng
rắn và lỏng tạo với nước thành hệ huyền phù. Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước
thải, thường sử dụng các quá trình thủy cơ (gián đoạn hay liên tục): lọc qua song
chắn hoặc lưới chắn, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực ly tâm và lọc.
Phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡ khác
nhau có trong nước thải như rơm cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo, giấy, dầu mỡ nổi, cát sỏi,

các vụn gạch ngói… và các hạt lơ lửng huyền phù khó lắng. Các phương pháp xử lý
cơ học thường dùng:
1.3.1.1 Lọc:
Lọc qua song chắn, lưới chắn: nhằm mục đích loại bỏ những tạp chất, vật thơ
và các chất lơ lửng có kích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong
quá trình vận hành xử lý nước thải. Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố
định hay di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ. Thông dụng hơn
là các song chắn cố định.
Lọc qua vách lọc: được áp dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước
nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng. Tiến hành quá trình
nhờ vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại. Q trình có
thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước
vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách ngăn.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

10

Đồ án tốt nghiệp

1.3.1.2 Lắng:
Lắng dưới tác dụng của trọng lực: nhằm để loại các tạp chất ở dạng huyền phù
thô ra khỏi nước. Để tiến hành quá trình này, thường dùng các loại bể lắng khác
nhau. Trong công nghệ xử lý nước, theo chức năng các loại bể lắng được phân chia
thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I, bể lắng cấp II. Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các

chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác, còn bể lắng II có nhiệm vụ tách bùn
sinh học ra khỏi nước thải. Bể lắng cát dùng để tách các tạp chất rắn vơ cơ khơng
tan có kích thước 0,2 ÷ 2 mm ra khỏi nước thải.
Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén: những hạt lơ lửng cịn được
tách bằng q trình lắng chúng dưới tác dụng của lực ly tâm trong các cyclon thuỷ
lực hoặc máy ly tâm.
Ngồi ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựa
nhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng để thu hồi những chất này trước khi
xả vào hệ thống nước sinh hoạt và sản xuất.
1.3.2 Phương pháp xử lý hóa học:
Các phương pháp hóa học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hịa, oxy
hóa và khử. Tất cả các chúng đều dùng các tác nhân hóa học nên là các phương
pháp đắt tiền. Phương pháp hóa học được dùng để khử các chất hòa tan và trong các
hệ thống cấp nước khép kín. Đơi khi nó cịn được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử
lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối
để thải vào nguồn nước.
1.3.2.1 Phương pháp trung hoà:
Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa acid hoặc kiềm. Để nước thải
được xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học phải tiến hành trung hịa và điều chỉnh pH
về vùng 6,5 ÷ 7,6. Trung hịa cịn có mục đích làm cho một số kim loại nặng lắng
xuống và tách khỏi nước thải.
Trung hòa nước thải bằng cách dùng các dung dịch acid hoặc muối acid, các
dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hịa dịch nước thải, dùng vật liệu có tác
dụng trung hịa hoặc bổ sung tác nhân hóa học…

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc



Xử lý nước thải nhà máy bia

11

Đồ án tốt nghiệp

1.3.2.2 Phương pháp oxy hóa - khử:
Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: Clo ở
dạng khí và lỏng trong mơi trường kiềm, Clorua vôi (CaOCl 2), hypochlorit,
permanganate, ozone… và các chất khử như: Natri sunfua (Na 2S), Natri sunfit
(Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4), khí Sunfurơ (SO2)… Trong q trình oxy hóa, các chất
độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước
bằng lắng hoặc lọc. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học nên
chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước
thải có tính chất độc hại và khơng thể tách bằng những phương pháp khác.
Làm sạch nước thải bằng quá trình khử được áp dụng trong các trường hợp khi
nước thải chứa các chất dễ bị khử (Hg, Cr, Ag). Thường sử dụng các chất khử:
Na2SO3, NaHSO3, Ca(OH)2, NaOH, khí sunfurơ, sắt sunfat…
1.3.3 Phương pháp xử lý hóa lý:
Trên cơ sở là các q trình lý hóa diễn ra giữa các chất bẩn với hóa chất cho
thêm vào. Bao gồm các quá trình: đơng tụ và keo tụ, hấp phụ, trích ly, bay hơi,
tuyển nổi, trao đổi ion, tinh thể hóa, màng bán thấm, cơ đặc, khử hoạt tính chất
phóng xạ, khử khí, khử màu…
1.3.3.1 Đơng tụ và keo tụ:
Q trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù có kích thước lớn
hơn hoặc bằng 10-2 mm nhưng khơng thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng
keo và hịa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước q nhỏ. Để tách các hạt rắn
đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ
sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành các tập hợp các hạt, nhằm
làm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng

đòi hỏi trước hết cần trung hịa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng lại với
nhau. Q trình trung hịa điện tích thường được gọi là q trình đơng tụ cịn q
trình tạo thành các bơng lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là q trình keo tụ.
Các chất đơng tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng
được lựa chọn phụ thuộc vào các tính chất hóa lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

12

Đồ án tốt nghiệp

nước, độ pH và thành phần muối trong nước. Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối
ưu của chúng, thứ tự cho vào nước, lượng cặn tạo thành… phải được thực hiện bằng
thực nghiệm. Thực tế, chất đông tụ được sử dụng rộng rãi nhất là Al 2(SO4)3 vì nó
hịa tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động hiệu quả cao trong khoảng pH
từ 5 ÷ 7,5.
Q trình làm sạch nước thải bằng đông tụ và keo tụ gồm các giai đoạn: định
lượng, khuấy trộn hóa chất với nước thải, tọa thành bông keo và lắng bông keo.
Việc khuấy trộn đều hóa chất với nước thải nhằm làm cho phản ứng diễn ra hoàn
toàn và tiết kiệm.

[10, tr 118 ÷ 123]

1.3.3.2 Tuyển nổi:

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các hợp chất (ở dạng rắn
hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong một số trường
hợp, quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động
bề mặt. Quá trình này được gọi là quá trình tách bọt hoặc làm đặc bọt. Trong xử lý
nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn
sinh học.

[10, tr 125]

Quá trình tuyển nổi được thực hiện nhờ tác nhân tuyển nổi là khơng khí bằng
cách sục các bọt khí nhỏ vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi
lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt,
sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao
hơn trong chất lỏng ban đầu. Lúc này, có thể thu gom chúng bằng bộ phận vớt bọt.
1.3.3.3 Hấp phụ:
Đây là phương pháp được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi
các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ trong khi xử
lý nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Thơng thường đây là các
chất hịa tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó chịu.
Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một
số chất thải của sản xuất như tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ bằng khống chất
như đất sét, silicagen, keo nhơm… trong đó than hoạt tính là chất thơng dụng nhất.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia


13

Đồ án tốt nghiệp

Ngoài ra, các chất hấp phụ sau quá trình làm sạch nước hay nước thải có thể
được tái sinh lại nhằm mục đích kinh tế. Tuy nhiên, việc ứng dụng vào thực tế cịn
bị hạn chế do chi phí của phương pháp này cịn q cao.

[10, tr 132 ÷ 139]

1.3.3.4 Trao đổi ion:
Đây là phương pháp được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các
kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn… cũng như các hợp chất của Asen,
phosphor, cyanua và chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có
giá trị và đạt được mức độ làm sạch cao nên nó được ứng dụng rộng rãi để tách
muối trong xử lý nước và nước thải, thu hồi các cation và anion bằng các chất trao
đổi ion (ionit). Đây là 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 nhau. Các chất trao đổi ion là
các chất vơ cơ hay hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp nhân tạo. Chúng
khơng hịa tan trong nước và trong dung mơi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion.
Động lực các quá trình trong phản ứng trao đổi ion cũng tương tự như trong hấp
phụ các chất từ dung dịch và ở đây cũng thực hiện việc tái sinh các ionit.[10, tr 141]
1.3.3.5 Các quá trình tách bằng màng:
Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình
tương tự khác ngày càng đóng vai trị quan trọng trong xử lý nước thải. Màng chỉ
cho phân tử nước đi qua và giữ lại các chất hòa tan trên bề mặt.
Việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm qua của các hợp
chất đó qua màng. Để tiến hành quá trình, người ta sử dụng các màng không xốp –
các màng xốp ở dạng màng mỏng làm từ vật liệu polymer trong đó thơng dụng nhất
là acetate cellulose.


[10, tr 151]

1.3.3.6 Các phương pháp điện hóa:
Người ta sử dụng các q trình oxy hóa của anode và khử của kathode, đông
tụ điện, tuyển nổi bằng điện… để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hòa tan và
phân tán. Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện
một chiều đi qua nước thải.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

14

Đồ án tốt nghiệp

Các phương pháp điện hóa cho phép lấy ra từ nước thải các sản phẩm có giá
trị bằng các sơ đồ cơng nghệ tương đối đơn giản và tự động hóa, khơng cần sử dụng
các tác nhân hóa học. Tuy nhiên, các phương pháp này tiêu hao điện năng lớn.
Trong quá trình oxy hóa điện hóa, các chất trong nước thải bị phân rã hoàn
toàn tạo thành CO2, NH3 và nước hay tạo trành các chất không độc và đơn giản hơn
để có thể tách ra bằng các phương pháp khác.
1.3.3.7 Các phương pháp khác:
Ngồi các phương pháp hóa lý kể trên, để xử lý, khử các chất bẩn trong nước
thải, người ta cịn dùng các phương pháp: khử chất phóng xạ, khử khí, khử mùi, khử
muối trong nước thải.

Trích ly: tách các chất bẩn hòa tan khỏi nước thải bằng dung mơi nào đó với
điều kiện dung mơi đó khơng tan trong nước và độ hòa tan chất bẩn trong dung môi
cao hơn trong nước.
Chưng bay hơi: chưng nước thải để các chất hịa tan trong đó cùng bay lên
theo hơi nước.
Tinh thể hóa: loại các chất bẩn ra khỏi nước ở trạng thái tinh thể.
1.3.4 Phương pháp sinh học:
Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạt
cũng như nước thải sản xuất khỏi nhiều chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ
như H2S, các sunfit, amoniac, nitơ…
Các phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của VSV (chủ yếu là
vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, có trong nước thải) để phân hủy các chất hữu cơ gây
nhiễm bẩn trong nước thải. Các VSV sử dụng các chất hữu cơ và một số chất
khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng,
chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản làm
gia tăng sinh khối. Kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khống hóa và
trở thành những chất vơ cơ, các chất đơn giản và nước. Quá trình phân hủy các chất
hữu cơ nhờ VSV được gọi là q trình oxy hóa sinh hóa.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

15

Đồ án tốt nghiệp


Đến nay người ta đã xác định được rằng, các VSV có thể phân hủy tất cả các
chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Mức
độ và thời gian phân hủy phụ thuộc vào cấu tạo của chất hữu cơ đó, độ hoà tan
trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác.
Như vậy, nước thải xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi
các chỉ tiêu BOD, COD, SS… Để có thể xử lý bằng phương pháp này, nước thải cần
không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của
chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5.
Những cơng trình xử lý sinh học chia thành hai nhóm:
- Những cơng trình trong đó q trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự
nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học... Quá trình xử lý diễn ra chậm, dựa chủ
yếu vào nguồn oxy và VSV có trong nước và đất.
- Những cơng trình xử lý trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học
(Biofilter), bể làm thoáng sinh học (Aeroten),... do các điều kiện tạo nên bằng nhân
tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn.
Căn cứ vào tính chất hoạt động của VSV có thể chia phương pháp sinh học ra
thành 3 nhóm chính như sau:
- Phương pháp hiếu khí (aerobic)
- Phương pháp thiếu khí (anoxic)
- Phương pháp kỵ khí (anaerobic)
1.3.4.1 Nguyên lý chung của q trình oxy hóa sinh hóa:
- Các phương pháp hiếu khí:
Các q trình hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều
kiện nhân tạo. Q trình xử lý bằng hiếu khí nhân tạo, người ta đã tạo ra các điều
kiện tối ưu cho quá trình oxy hố nên q trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn
rất nhiều.
Các phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các VSV hiếu khí phân hủy
các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hoà tan
Chất hữu cơ + O2


GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

vi sinh vật

H2O + CO2 + NH3 + ...

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


16

Xử lý nước thải nhà máy bia

Đồ án tốt nghiệp

Ở điều kiện hiếu khí, NH4+ cũng được sử dụng nhờ q trình nitrat hố của
VSV tự dưỡng để cung cấp năng lượng:
NH4+ + 2O2

VSV tự dưỡng

NO3- + 2H+ + H2O + năng lượng

- Các phương pháp thiếu khí: Các phương pháp xử lý thiếu khí thường được
áp dụng để loại các chất dinh dưỡng như nitơ, phospho, các yếu tố gây hiện tượng
bùng nổ tảo trên bề mặt nước thải.
Nguyên lý của phương pháp là trong điều kiện thiếu oxy hoà tan (hàm lượng
oxy hoà tan trong hệ thống xử lý được giữ ở mức xấp xỉ 1 mg/l), quá trình khử
nitrat hóa sẽ xảy ra:
VSV


NO

3

NO2- + chất hữu cơ

VSV

NO2N2 + CO2 + H2O

- Các phương pháp kỵ khí (lên men):
Thường được sử dụng để chuyển hoá các chất hữu cơ trong phần cặn của nước
thải bằng VSV hô hấp tùy tiện hoặc VSV kỵ khí, trong đó ưu thế là VSV kỵ khí.
Q trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ thường xảy ra theo hai hướng
chính:
+ Lên men acid: là q trình thủy phân và chuyển hố các sản phẩm thủy phân
(như acid béo, đường ...) thành các acid có phân tử lượng thấp và rượu mạch ngắn
hơn và cuối cùng thành khí carbonic (CO2).
+ Lên men methane:
Phân hủy các chất hữu cơ thành khí methane (CH4) và carbonic (CO2).
Một số ứng dụng của phương pháp kỵ khí: hầm biogas (xử lý phân, rác, nước
thải cơng nghiệp thực phẩm), hệ thống UASB,...
1.3.4.2 Làm sạch hiếu khí nước thải trong điều kiện tự nhiên:
Q trình hiếu khí trong xử lý sinh học có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên và
trong các cơng trình nhân tạo. Q trình làm sạch nước thải ở điều kiện tự nhiên
được tiến hành bằng cách tưới nước thải ở dạng phun mưa trên các cánh đồng được

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền


SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

17

Đồ án tốt nghiệp

chuẩn bị riêng cho mục đích này đồng thời cho cả canh tác, hoặc lọc nước thải qua
cánh đồng lọc và trong các hồ sinh học.
1.3.4.2.1 Hồ sinh học:
Hồ sinh học hay cịn gọi là hồ oxy hóa hoặc hồ ổn định. Đó là một chuỗi từ 3
đến 5 hồ. Nước thải chảy qua hệ thống hồ trên với một vận tốc khơng lớn. Q trình
này diễn ra tương tự như q trình tự làm sạch trong các sơng hồ tự nhiên với vai
trò chủ yếu là các vi khuẩn và rong, tảo. Các VSV sử dụng oxy sinh ra trong quá
trình quang hợp của tảo và oxy được hấp thu từ khơng khí để phân hủy các chất thải
hữu cơ. Cịn tảo đến lượt mình sử dụng CO 2, NH4+, phosphate được giải phóng ra
trong q trình phân hủy các chất hữu cơ để thực hiện quá trình quang hợp. Để hồ
sinh học làm việc bình thường, cần duy trì pH và nhiệt độ ở giá trị tối ưu.
Hồ sinh học được áp dụng rộng rãi hơn cả trong số những cơng trình xử lý
sinh học trong điều kiện tự nhiên và được phân thành các loại sau:
- Hồ hiếu khí: là loại hồ nơng 0,3 ÷ 0,5 m có q trình oxy hóa các chất bẩn
hữu cơ chủ yếu nhờ các VSV hiếu khí. Loại hồ này gồm có: hồ làm thoáng tự nhiên
và hồ làm thoáng nhân tạo. Hiệu quả làm sạch có thể tới 80 ÷ 95%BOD. Tuy nhiên,
thời gian lưu nước trong hồ tương đối lâu.
- Hồ kỵ khí (hồ yếm khí): là loại hồ sâu, ít có hoặc khơng có điều kiện hiếu
khí. Hồ kỵ khí thường dùng để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy bằng phương
pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của các VSV kỵ khí mà
khơng cần vai trị quang hợp của tảo. Nước thải lưu ở hồ kỵ khí thường sinh ra mùi

hơi thối khó chịu nên cần bố trí xa các khu dân cư và xí nghiệp chế biến thực phẩm.
Hồ kỵ khí thường sâu 2,5 ÷ 3,5 m, thời gian lưu nước có thể dài nhưng cần tính tốn
sao cho mùa hè chỉ cần lưu nước từ 1,5 ÷ 2 ngày và mùa đông là 5 ngày. Hiệu quả
khử BOD mùa hè có thể đạt 65 ÷ 80%, mùa đơng 45 ÷ 65%.
- Hồ hiếu – kỵ khí (hồ oxy hóa tùy tiện): là loại hồ thường gặp nhất trong thực
tế xử lý nước thải, trong hồ diễn ra các q trình song song nhau:
+ Oxy hóa các chất bẩn hữu cơ bởi các ví sinh vật kỵ khí tùy tiện (VSV
tùy nghi hoạt động) ở vùng giữa.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

18

Đồ án tốt nghiệp

+ Quang hợp của tảo và các VSV hiếu khí ở vùng nước phía trên mặt hồ
+ Phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ và cặn lắng bởi các VSV kỵ khí ở
vùng phía đáy sâu của hồ tạo sản phẩm chủ yếu là CH4.
- Hồ ổn định xử lý cấp ba: cịn gọi là hồ oxy hóa cấp ba hoặc hồ làm sạch lần
cuối. Đây là các hồ dùng để xử lý dòng thải từ xử lý thứ cấp như các bể hoạt hóa
bùn (Aeroten), lọc sinh học hay xử lý kỵ khí hoặc qua các thiết bị xử lý hóa lý, vật
lý… nhưng chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để xả vào nguồn. Tiêu biểu nhất của
loại hồ này là hồ ổn định sinh học kết hợp với thả bèo, nuôi cá. Đây là loại hồ tùy
tiện, nông sâu, rộng hẹp tùy điều kiện cho phép.
1.3.4.2.2 Cánh đồng tưới và bãi lọc:

Việc xử lý sinh học được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc (cánh
đồng lọc) là dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất
như đi qua lọc nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV
hoạt động hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng
oxy càng ít và q trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần. Do đó, cánh
đồng tưới và bãi lọc chỉ được xây dựng ở những nơi có mạch nước nguồn thấp hơn
1,5 m so với mặt đất. Loại này có thể áp dụng cho những vùng dân cư lớn.
Cánh đồng tưới có hai chức năng: xử lý nước thải và bón tưới cây trồng. Nước
thải trước khi đưa vào cánh đồng tưới hoặc bãi lọc cần phải qua xử lý sơ bộ. Hiệu
quả xử lý: BOD20 cịn 10 ÷ 15mg/l, NO3- cịn 25mg/l, vi khuẩn giảm đến 99,9%.
Nước thu được không cần khử khuẩn có thể đưa vào các thủy vực.

[12, tr 146]

1.3.4.3 Xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí nhân tạo:
1.3.4.3.1 Bể thơng khí sinh học Aeroten:
Q trình hoạt động sống của quần thể VSV trong aeroten thực chất là quá
trình ni VSV trong các bình phản ứng hay bình lên men thu sinh khối. Sinh khối
VSV trong công nghệ vi sinh là từ một giống thuần chủng, còn trong xử lý nước
thải là quần thể VSV (chủ yếu là vi khuẩn) có sẵn trong nước thải.
Bể aeroten là cơng trình bê tơng cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình trịn,
cũng có trường hợp bằng sắt thép hình khối trụ. Thông dụng nhất hiện nay là các

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia


19

Đồ án tốt nghiệp

aeroten hình bể khối chữ nhật. Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được
sục khí khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy
hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước.
Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng
hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn
và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan. Các chất này là nơi vi khuẩn
bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần hình thành các hạt cặn bông. Các hạt
này to dần và lơ lửng trong nước. Các hạt bơng này chính là bùn hoạt tính.
Trong nước thải có những hợp chất hữu cơ hịa tan - loại hợp chất dễ bị phân
hủy nhất. Còn loại hợp chất khó bị phân hủy, các hợp chất chưa hịa tan, khó hịa tan
ở dạng keo có cấu trúc phức tạp, cần được vi khuẩn tiết ra enzyme ngoại bào phân
hủy thành những chất đơn giản, rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hóa tiếp
thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO 2 và
H2O.
Quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong aeroten qua 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy. Giai đoạn này bùn
hoạt tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxy cần cho VSV sinh trưởng, đặc
biệt là ở thời gian đầu thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh
khối trong thời gian này rất ít. Khi VSV đã thích nghi với mơi trường, chúng sinh
trưởng rất mạnh theo cấp số nhân nên lượng oxy tiêu thụ tăng dần.
- Giai đoạn 2: VSV phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ở mức ít
thay đổi. Ở giai đoạn này chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Hoạt lực enzyme
của bùn cũng đạt đến mức cực đại và kéo dài một thời gian. Tốc độ tiêu thụ oxy ở
giai đoạn này thấp hơn giai đoạn đầu rất nhiều.
- Giai đoạn 3: Sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa hầu như khơng
thay đổi và có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụ oxy lại tăng lên. Sau cùng nhu cầu

oxy lại giảm và cần kết thúc quá trình làm việc của aeroten. Cần phải tách bùn ra
khỏi nước sau khi oxy hóa được 80 ÷ 95% BOD trong nước. Nếu không nước sẽ bị
ô nhiễm do VSV tự phân.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

[12, tr 152 ÷ 153]

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

20

Đồ án tốt nghiệp

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước của aeroten:
- Lượng oxy hòa tan trong nước.
- Thành phần dinh dưỡng đối với VSV.
- Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nước thải để đảm bảo
cho aeroten làm việc có hiệu quả.
- Các chất có độc tính trong nước thải ức chế VSV.
- pH của nước thải
- Nhiệt độ
- Nồng độ các chất lơ lửng
Quá trình thơng khí sinh học được tiến hành trong các bể thơng khí với u
cầu chung của các bể aeroten là bảo đảm bề mặt tiếp xúc lớn giữa không khí, nước
thải và bùn. Các loại bể Aeroten thường dùng trong xử lý nước thải là: aeroten
truyền thống, aeroten tải trọng cao, aeroten được cấp khí giảm dần theo dịng chảy,

aeroten một bậc, hai bậc hay nhiều bậc, aeroten có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính
đã ổn định (aeroten ổn định – tiếp xúc), aeroten thơng khí kéo dài, aeroten thơng khí
cao có khuấy đảo hồn chỉnh.

[12, tr 155]

1.3.4.3.2 Mương oxy hóa:
Đây là một dạng cải tiến của aeroten khuấy trộn hồn chỉnh làm việc trong
điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động tuần hồn trong mương.
Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD 20 = 1000 ÷ 5000 mg/l có thể đưa vào xử
lý ở mương oxy hoá. Đối với nước thải sinh hoạt thì chỉ cần qua chắn rác, lắng cát
và khơng cần qua lắng I là có thể cho ln vào mương. Một phần bùn được khống
hóa ngay trong mương nên số lượng bùn giảm khoảng 2,8 lần, thời gian xử lý hiếu
khí là 1 ÷ 3 ngày

[12, tr 175]

1.3.4.3.3 Lọc sinh học:
Bể lọc sinh học (Biofilter) là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các VSV
sinh trưởng cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu lọc, oxy hố các chất bẩn
hữu cơ có trong nước. Lọc sinh học được ứng dụng để làm sạch một phần hay toàn
bộ chất bẩn hữu cơ phân hủy sinh học trong nước thải và có thể đạt chất lượng dịng

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


21


Xử lý nước thải nhà máy bia

Đồ án tốt nghiệp

ra đạt nồng độ BOD là 15 mg/l.
Các màng sinh học là tập thể các VSV bao gồm vi khuẩn (là chủ yếu), nấm và
động vật bậc thấp được nạp vào hệ thống cùng với nước thải. Các vi khuẩn hiếu khí
được tập trung ở phần lớp ngồi của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn
với giá mang là các vật liệu lọc.
Khi chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hoá đến cạn kiệt, VSV ở
màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm dần
bị vỡ và cuốn theo nước lọc gọi là hiện tượng tróc màng. Sau đó lớp màng mới lại
xuất hiện.
Các loại lọc sinh học đang được dùng hiện nay:
- Lọc sinh học khối vật liệu tiếp xúc không ngập nước (lọc nhỏ giọt)
- Lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước
- Lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc là các hạt cố định
- Đĩa quay sinh học RBC (Rotating Biological Contactors)

[12, tr 178]

1.3.4.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí sinh học:
Q trình phân huỷ các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí do một quần thể
VSV (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy khơng khí, sản
phẩm cuối cùng là hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2,... Trong đó có tới 70% là CH4.
Vì vậy q trình này được gọi là lên men methane và quần thể VSV được gọi tên
chung là các VSV sinh methane. Chúng sống kỵ khí hội sinh là tác nhân phân huỷ
các chất hữu cơ như protein, chất béo, hydratcarbon (kể cả cellulose và
hemicellulose) thành các sản phẩm có phân tử lượng thấp qua ba giai đoạn sau:
Pha phân huỷ

Pha axit
Các chất hữu cơ
Các hợp chất dễ tan trong nước
Các acid hữu cơ, acid béo, rượu

Pha kiềm

CH4 + CO2 + N2 + H2

Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men methane:
- Nhiệt độ: toopt = 35 ÷ 55oC
- Nguyên liệu: các loại nước thải có độ ơ nhiễm cao (BOD từ 4000 ÷
5000 mg/l), cácloại cặn phân rác thải.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

22

Đồ án tốt nghiệp

- pH môi trường: pHopt = 6,4  7,5. Thực tế có những biện pháp kỹ thuật
cho lên men ở độ pH = 7,5 ÷ 7,8 vẫn hiệu quả.
- Các ion kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến hệ VSV sinh methane.
Sản phẩm khí lên men thu được chủ yếu là CH 4 có thể dùng làm nhiên liệu,
thắp sáng, phát điện.

Các loại xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí sinh học:
- Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí với sinh trưởng lơ lửng.
- Xử lý bằng phương pháp “tiếp xúc kỵ khí”.
- Xử lý nước thải với lớp bùn kỵ khí với dịng hướng lên hay còn gọi là
lên men ở lớp bùn.
- Phương pháp kỵ khí với sinh trưởng gắn kết.

[12, tr 201 ÷ 202]

1.4 Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất bia:
1.4.1 Hướng phát triển về ngành công nghiệp sản xuất bia:
Bia là một loại thức uống giàu dinh dưỡng, có độ cồn thấp, giúp ta tiêu hóa tốt
nhờ chứa hệ enzyme tiêu hóa rất phong phú nhất là hệ enzyme amylase và trên hết
đáp ứng nhu cầu giải khát của con người, ngồi ra bia cịn cung cấp một lượng năng
lượng khá lớn.
Được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa houblon,
nước và một số nguyên liệu thay thế như gạo, ngơ, lúa mì… với quy trình cơng
nghệ đặc biệt nên bia có tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: hương
thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn với hàm lượng CO 2 khá cao giúp con
người giải khát khi uống.
Với tốc độ phát triển kinh tế ngày càng tăng của đất nước, trong khoảng mười
năm trở lại đây, các ngành công nghiệp từng bước chiếm lĩnh trong nền kinh tế
nước nhà dẫn đến một nền kinh tế công nghiệp hóa cao. Ngành cơng nghiệp phát
triển, trong đó có ngành công nghiệp sản xuất bia, đã mang một diện mạo mới.
Lượng bia sản xuất được ngày càng tăng.
Theo chiến lược quy hoạch tổng thể phát triển ngành bia của Bộ Cơng nghiệp
Việt Nam thì sản lượng bia ở nước ta có thể đạt 3 tỷ lít vào năm 2010.

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền


SVTH: Trần Nguyên Ngọc


Xử lý nước thải nhà máy bia

23

Đồ án tốt nghiệp

Công nghiệp phát triển dẫn đến sự suy thối về mơi trường nghiêm trọng do
các chất thải từ các nhà máy thải vào môi trường. Như chúng ta đã biết, bia là một
loại thức uống giải khát chứa chủ yếu là nước (hơn 90%) cịn lại là cồn (3 ÷ 6%),
CO2 (0,3 ÷ 0,4%) và các chất hịa tan khác. Với sự phát triển mạnh mẽ và rộng lớn
như hiện nay của ngành công nghiệp bia trong cả nước, mà hầu như mỗi tỉnh đều có
nhà máy sản xuất bia thì rõ ràng lượng nước cấp và thải của ngành bia là rất lớn.
Hơn nữa, phần lớn các nhà máy bia lại được xây dựng ngay ở khu dân cư hoặc gần
khu dân cư, gây ra tình trạng ơ nhiễm khá nghiêm trọng cho khu vực xung quanh.
Trong khơng khí cạnh tranh mạnh mẽ giữa các nhãn hiệu bia như hiện nay,
liệu các nhà sản xuất có quan tâm nhiều đến chất lượng nước thải của nhà máy
trong bài toán tăng sản lượng sản xuất? Sau đây tôi xin chọn nhà máy bia Huế trực
thuộc Công ty bia Huế làm địa điểm để đưa ra hướng xử lý nước thải cho nhà máy
bia nói chung.
1.4.2 Giới thiệu chung về nhà máy bia Huế:
1.4.2.1 Giới thiệu về nhà máy bia Huế:
Nhà máy bia Huế được thành lập năm ngày 20/10/1990 với quyết định của
UBND tỉnh Thừa Thiên – Huế nhằm đáp ứng nhu cầu bia tại khu vực và thay thế
thiết bị thô sơ cho chất lượng bia không cao khác. Nhà máy ra đời theo hình thức xí
nghiệp liên doanh có vốn góp từ các đơn vị kinh tế quốc doanh, ngoài quốc doanh
trong tỉnh và vốn vay ngân hàng với số vốn đầu tư ban đầu là 2,4 triệu USD và cơng
suất ban đầu là 3 triệu lít/năm, đến nay đã đạt 100 triệu lít/năm.

Nhà máy được xây dựng trên khu đất có diện tích 67000 m 2, nằm ở mặt tiền
đường Nguyễn Sinh Cung, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên – Huế, nằm bên cạnh
sông Hương và rất gần trung tâm thành phố Huế, cách cảng Thuận An khoảng

7

km, cạnh quốc lộ 1A nên rất thuận lợi cho việc giao thơng, vận chuyển hàng hóa
cũng như cấp thốt nước.
Bia Huế được sản xuất theo quy trình cơng nghệ tiên tiến nhất của hãng
Danbrew Consult - Đan Mạch cung cấp thiết bị, kỹ thuật và công nghệ. Sự ra đời
của việc liên doanh năm 1994 giữa nhà máy bia Huế với hãng Tuborg International

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


24

Xử lý nước thải nhà máy bia

Đồ án tốt nghiệp

A/S (TIAS) gọi là công ty bia Huế, không những tạo điều kiện cho nhà máy giới
thiệu loại bia có chất lượng và tiêu chuẩn quốc tế mà còn mở rộng phạm vi hoạt
động và nâng cao vị thế của nhà máy bia Huế lên tầm quốc gia và quốc tế.
Hiện cơng ty bia Huế có bốn loại sản phẩm: Huda beer, festival, Hue beer và
bia lon. Bốn loại sản phẩm này có sự khác nhau về nồng độ cồn, kiểu dáng và dung
tích. Trong đó Huda beer là sản phẩm được tiêu thụ mạnh nhất. Nhà máy bia Huda
tại khu công nghiệp Phú Bài đi vào hoạt động cuối năm 2007 với cơng suất 100

triệu lít/năm sẽ góp thêm sản lượng cho ngành bia nước ta.
1.4.2.2 Nguyên liệu sản xuất bia:
Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia gồm: malt đại mạch, gạo, nước, hoa
houblon.
- Malt: là nguyên liệu chính, ở đây sử dụng malt vàng.
- Gạo: là nguyên liệu thay thế cho malt nhằm mục đích hạ giá thành sản phẩm
và cấp một phần tinh bột nhất định cho q trình đường hóa.
- Nước: sử dụng nước của nhà máy nước, sau đó được lọc qua than hoạt tính
và chiếu tia cực tím.
- Hoa houblon: sử dụng hai dạng là cao hoa và hoa viên.
BẢng 1.1 Thành phần nước thải của công nghiệp sản xuất bia (số liệu nhà
máy bia Huế - nghiên cứu thực nghiệm công nghệ xử lý nước thải bia)
Các chỉ tiêu

Đơn vị

Giá trị đo

pH
COD
BOD5 (20oC)
SS
Ntổng
Ptổng

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l


9 ÷ 11
2413
750
464
30 ÷ 100
10 ÷ 30

GVHD: Ths. Trần Thế Truyền

Mức độ xử lý
đạt loại A theo TCVN 5945 - 2005
6,0 ÷ 8,5
50
30
50
15
4

SVTH: Trần Nguyên Ngọc


25

Xử lý nước thải nhà máy bia

Đồ án tốt nghiệp

1.4.2.3 Dây chuyền công nghệ sản xuất bia:


Nghiền
CaCl2 + H2O

Nghiền

Nồi malt

Đường hóa
Lọc bã
Houblon hóa

Lắng
Làm lạnh xuống 160C
Men
Thùng lên men

Thu hồi CO2

O2
Thu men
Hình 1.1 Dây chuyền cơng nghệ sản xuất bia
Làm lạnh 80C
GVHD: Ths. Trần Thế TruyềnLàm lạnh - 1,50C

CO2

SVTH: Trần Nguyên Ngọc

Đất lọc, Na2S2O5