Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BÀI TẬP LỚN MÔN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
ĐỀ TÀI : PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CỦA MỘT NHÀ MÁY
.
Lớp: Đại học công nghệ kỹ thuật điện 3.
Khóa:6.
Khoa: Điện.
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Hà.
Thành viên nhóm 6:
o Nguyễn Trung Kiên
o Hoàng Văn Kiên
o Nguyễn Văn Lê
o Hoàng Lam Long
o Nguyễn Phi Long
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 1
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHÀNH BIA…………………
I.1.Giới thiệu sơ lược………………………………………………
I.2 Qui trình sản xuất nhà máy bia……………………………………
I.3 Các dạng chất thải trong sản xuất bia ……………………………
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI………
II.1 Đặc trưng của nước thải nhà máy bia………………………………
II.2 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy ………………
CHƯƠNG 3:ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

phối và tiêu thụ sản phẩm; đồng thời đóng góp một phần không nhỏ cho ngân sách
nhà nước. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, các loại chất thải (đặc biệt là nước
thải) phát sinh từ hoạt động sản xuất tại nhà máy có tác động tiêu cực tới hệ sinh
thái và môi trường xung quanh. Do đó, vấn đề quan tâm nhất là nguồn nước thải từ
quá trình sản xuất bia cần phải được xử lý một cách hiệu quả.

Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 3
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHÀNH BIA
Ι.1.Giới thiệu sơ lược
- Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ít nhất
là từ thiên niên kỷ 5 TCN
- Bia là thức uống phù hợp với mọi người, có độ cồn thấp, bọt mịn xốp, có hương vị
đặc trưng. Có thể dễ dàng nhận ra một sản phẩm bia bởi màu sắc, hương vị (được tạo
ra từ các chất chiết trong nguyên liệu cồn, CO2 và các sản phẩm lên men khác). Đặc
biệt là tác dụng giảm nhanh cơn khát cuả người uống do bia đã bão hòa CO2.
- Ngày nay, bia đã trở nên phổ biến trong cuộc sống. Bất kì lúc nào, ở mọi nơi ta đều
bắt gặp bia với các dạng thành phần khác nhau, hoặc các biểu tượng, chương trình
quảng cáo về bia. Bia được sản xuất ra ngày càng nhiều, đa dạng và rất nhiều biện
pháp công nghệ sản xuất bia đã ra đời mang đặc trưng của từng hãng, từng quốc gia.
- Xét riêng ở Việt Nam sản lượng bia mỗi năm một tăng, hàng năm lại có các nhà máy
bia mới ra đời với công nghệ mới, đó là chưa kể tới các phân xưởng bia cỡ nhỏ hàng
năm cũng góp phần cung cấp bia cho thị trường. Tuy vậy, bình quân lượng bia cho
một người dân mỗi năm của nước ta chỉ đạt khoảng 2-4 lít, một con số khá nhỏ bé so
với bình quân đầu người ở các nước khác : Đức (khoảng 150 lít/người/năm)
- Nhưng sự xuất hiện của nhiều nhà máy sản xuất bia thì các loại chất thải ra trong
qui trình sản xuất bia cũng không ngừng tăng lên gây ô nhiềm nặng nề đối với môi
trường vì vậy việc thiết kế các hệ thống xử lý nước thải trong nghành sản xuất bia là
một trong những vấn đề tất yếu không thể thiếu cho việc bảo vệ môi trường cùng với

$>
;< ?
@#A 
=9

=9
@#
%
%B
% 
4#3!
%
%=
&=
7 ?
C'(
DEFGHI5J, &5K
95
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 5
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Nguyên liệu được chuyển vào kho bảo quản của nhà máy theo số lượng mẻ nấu mỗi ca
về tập kết tại phân xưởng nấu. Malt và gạo được xay nghiền nhỏ đến kích thước tiêu
chuẩn.
Thiết bị dùng để nghiền malt là máy nghiền trục hoặc nghiền búa.
2.Nấu .
Là quá trình phá vỡ các màng tinh bột, thực hiện quá trình thủy phân với điều kiện p =
2-3atm ,t
0

O
6
C
2
H
5
OH + CO
2
Điều kiện lên men :+ ở nhiệt độ thấp :5-10
0
C
+ Thời gian dài: 2 ngày (bia ngắn ngày) – 60 ngày, thời gian lên men càng
dài, chất lượng bia càng cao.
Có hai phương pháp lên men : lên men nổi ( 10-14
0
C) và lên men chìm ( 5-10
0
C):
lên men chính: Thường 1– 2 ngày, nhiệt độ duy trì trong giai đoạn lên men chính từ 8
– 10
0
C. khi lên men, nhiệt độ của dịch đường trong thùng tăng lên cho phép lên đến
14-16
0
C với áp suất khống chế ở mức 1,3-1,5bar. Ở giai đoạn này, tận thu men chính
có chất lượng tốt đê cấp men giống.
Lên men phụ (tàng trữ): nhiệt độ 5 -10
0
C, thời gian:20 – 50 ngày để trong thùng, số
ngày tàng trữ càng lớn, chất lượng bia càng tốt. Chuyển hóa được triệt để đường thành

, CO
2
, CO, bụi than xử lý bằng xyclon bụi sau đó hấp phụ .
- Bụi từ khâu xay, nghiền nguyên liệu có thể khắc phục bằng cách sử dụng phương
pháp xay ướt, lọc bằng túi vải hoặc bao che kín hệ thống nghiền và tải liệu.
- Ngoài ra các khí NH
3
, Freon có thể sinh ra khi hệ thống máy lạnh bị rò rỉ
Chất ô nhiễm
Nồng độ (mg/m
3
)
Nồi hơi than Nồi hơi dầu
Bụi, khói 420 - 620 10.9 – 11.4
SO
2
210.8 – 647.4 925 – 2078
NO
x
225 - 305 148 – 242
CO 12 – 22.1
Bảng 1. Nồng dộ các chất ô nhiễm từ nồi hơi
2.chất thải rắn.
Chất ô nhiễm Đơn vị Lượng
Bã hèm kg 21-27
Nấm men kg 3 -4
Vỏ chai vỡ Chai 0.9
Bùn hoạt tính kg 0.3 – 0.4
Nhãn, giấy kg 1.5
Bột trợ lọc kg 0.2 – 0.5

- Nước thải từ công đoạn sản xuất: là nước thải có độ ô nhiễm hữu cơ cao do đặc trưng
nguyên liệu đầu vào chủ yếu là gạo và malt. Hầu như tất cả các công đoạn sản xuất
đều sinh nước thải.
- Nước từ công đoạn rửa từ bộ phận nấu – đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh thùng
nấu, bể chứa, bồn lên men… có chứa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa và các hợp chất
hưu cơ carbonat do vậy có hàm lượng ô nhiễm hưu cơ cao.
- Công đoạn chiết chai dịch bia rớt trong quá trình chiết.
- Nước rửa chai là một trong những dòng thải có hàm lương ô nhiễm lớn trong sản
xuất bia. Ngoài ra, nước thải từ quá trình rửa chai có độ pH cao.
- Nước sinh hoạt: nước do công nhân sử dụng và thải ra.
- Nước chảy tràn trên bề mặt: lượng nước này chủ yếu là nước mưa, có lưu lượng lớn
vào mùa mưa, còn vào mùa khô thì không đáng kể.Đặc trưng của nước thải này là
cuốn theo các chất rơi vãi trên bề mặt nhà máy. Nhìn chung ham lượng ô nhiễm các
chất hưũ cơ hòa tan là nhỏ.
- Lượng nước thải lớn khoảng 7-10 m
3
/1000 l bia thành phẩm
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 9
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Thông số Đơn vị Mức hiện tại ở Việt Nam
pH
BOD
5
COD
SS
Tổng N
Tổng P
NH
4

ngưng ở các nồi nấu… Đây là nguồn nước quy ước sạch
- Dòng 2 : Nước thải sinh hoạt, được quy thành nước thải xám và nước thải đen.
Trong đó nước thải xám là nước thải phát sinh từ các hoạt động nấu ăn, tắm rửa, giặt
giũ. Nước thải đen là nước thải sinh ra trong việc xả bồn cầu tại các khu vệ sinh. Nước
thải đen bắt buột xử lý trước khi xả vào hệ thống xử lý nước thải chung.
- Dòng 3 : Nước thải sản xuất là dòng thải lớn từ các công đoạn sản xuất. Dòng thải
này có hàm lượng ô nhiễm hữu cơ cao nên cần phải xử lý triệt để.
 Áp dụng sản xuất sạch hơn
- Giảm thiểu lượng nước sử dụng: tuyên truyền, huấn luyện cho công nhân về cách sử
dụng nước tiết kiệm và lợi ích của việc tiết kiệm nước.Sử dụng đúng mức lượng nước
để rửa thiết bị, nhà xưởng, nước vệ sinh…
- Thay đổi các công nghệ cũ bằng các công nghệ mới ít gây ô nhiễm hơn
+ Tránh việc nước rò rỉ thiết bị đổ ra ngoài
+ Tái sử dụng, tái chế các nguồn nước thích hợp
ΙΙ.2 Lựa chọn dây chuyền xử lý nước thải cho nhà máy.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 10
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
- Khi chọn một công nghệ xử lý nước thải phải căn cứ vào các yêu cầu sau:
• Lưu lượng, thành phần và tính chất của nước thải.
• Diện tích mặt bằng hiện có, cũng như các điều kiện mà nhà máy có thể
chấp nhận được.
• Tiêu chuẩn đầu ra của nước thải.
• Đặc tính của nguồn tiếp nhận.
• Kinh phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành.
• Đảm bảo khả năng xử lý khi nhà máy mở rộng sản xuất.
Dựa vào đặc trưng của dòng thải và tiêu chuẩn đầu ra của nhà máy bia công suất 5
triệu lit bia / năm.
Thông số Nước thải đầu vào Nước thải sau xử lý(QCVN 24-
2009)cột B

2. Bể gom.
Lá nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước khi đi vào các công trình xử lý tiếp theo. Bể
gom thường được làm bằng bêtông, xây bằng gạch, nó có tác dụng điều hòa lưu lượng
nước thải.
3.Song chắn rác tinh.
Để giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ. Thiết bị tách rác tinh có hình dạng trống
quay có kích thước khe chắn 1mm. Tại đây, toàn bộ toàn rác có kích thước > 1mm sẽ
được giữ lại trên bề mặt trống và được dao gạt ra ngoài như các mẫu trấu, huyền
phù…
4. Bể điều hòa.
Đựợc dùng để duy trì lưu lượng dòng thải vào gần như không đổi ngoài ra còn điều
chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Trong bể có hệ thống
thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nông độ các chất bẩn trong toàn thể
tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc nếu có. Tại bể
điều hòa nước được điều chỉnh pH về giá trị thích hợp từ 6,6 – 7,6 nhờ bộ pH -
controller.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 12
Nhóm6
4*$G
?
4*$L
%0:&
%0*I="
MN4%
4%;
%03<$,
%0O,
95$I5J
9JP$<


85%) [1].
Kết cấu và vận
hành đơn
giản, năng lượng cần thiết cho hệ thống thấp (dòng thải vào thiết bị phun từ dưới lên
cùng với sự tạo thành khí trong quá trình vận hành cho nên khuấy trộn tôt không cần
tốn năng lượng cho khuấy trộn nữa). Mặc khác tạo sản phẩm khí sinh học CH
4
(65-
70%), đây là nguồn năng lượng sạch nên có thể dùng cho sinh hoạt.
Tại bể UASB diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước mà không cần
có oxy. Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng
đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ và các chất
hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây.
Cấu tạo:
1.vùng phản ứng kị khí
2.vùng lắng cặn
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 14
Nhóm6
V
ù
n
g
p
h
â
n
p
h
ôi
Vùng

)O
2
xCO
2
+
2
y
H
2
O + E
- Oxy hóa các hợp chất hữu cơ chứa nitơ (protein, axitamin ).
C
x
H
y
O
z
N +(x +
4
y
-
2
z
+
4
3
)O
2
xCO
2

7
NO
2
+(x-5)CO
2
+
2
4−y
H
2
O + E
- Quá trình tự hủy của sinh khối.
C
5
H
7
NO
2
+ 5O
2
5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
+ E
- Ngoài ra trong hệ thống còn xảy ra các quá trình nitrit và nitrat hóa.
+ Nitrit hóa: NH
4

3
-
+ 2H
3
O
+
- Oxy hóa các hợp chất vô cơ:
S SO
4
2-
; P PO
4
3-
; Fe
+2
Fe
+3
Nguyên lý hoạt động của bể SBR.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 15
Nhóm6
vsv
vsv
vsv
vsv
vsv
vsv
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Nước thải vào

Bể aeroten hoạt động theo mẻ kế tiếp để xử lý nước thải được thực hiện theo 5 giai

Sục khí
5.
Xả bùn dư
Nước trong
Lắng
3.
Hình 5: Sơ đồ làm việc của bể aeroten hoạt động theo mẻ.
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Nhằm mục đích tiêu diệt các loại vi sinh vật gây bệnh chưa được hoặc không thể tiêu
diệt trong quá trình xử lý nước thải. Trong nước thải của bia có rất nhiều loại nấm và
vi sinh vật.
Để tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật gây bệnh, ta có thê khử trùng bằng các phương
pháp khác nhau như: Clo hóa, ozon hóa, tia cực tím UV … Thông thường, phương
pháp clo hóa được sử dụng rộng rãi hơn. Quá trình cung cấp clo được thực hiện nhờ
hai bơm định lượng (1 dự phòng) và 1 mixer hòa trộn. Bơm định lượng hypoclorit
được điều khiển bằng tín hiệu của thiết bị decanter lấy nước ra từ bể SBR.
9. Bế chứa bùn.
Lượng bùn dư từ xử lý hiếu khí, ki khí và bể lắng bậc 1 được bơm vào bể chứa bùn.
Khi đó bùn sẽ được tách làm hai phần bùn: phần bùn đặc lắng xuống đáy và đưa vào
thiết bị tách bùn còn phần nước trong phía trên được bơm vào hố gom.
10.Thiết bị ép bùn.
Việc xử lý cặn, bùn trong xử lý sinh học là hết sức cần thiết. Nếu xử lý không tốt sẽ
lên men yếm khí sinh mùi hôi thối, gây ô nhiễm môi trường xung quanh. Để tránh tình
trạng này, lượng bùn dư sẽ được làm khô bằng thiết bị ép bùn.
Bùn từ các bể được bơm chuyên dụng loại trục vít bơm vào ngăn hòa trộn cua thiết bị
ép bùn. Tại đây có bổ sung lượng hóa chất polymer bằng hệ thống bơm định lượng.
Bùn hòa trộn với hóa chất keo tụ được định lượng bằng bơm định lượng, sau đó bùn
được bơm lên lưới lọc. Quá trình làm khô bùn được thực hiện tại đây. Phần bùn khô
được giữ lại trên lưới và được dao gạt ra ngoài, phần nước trong chảy xuống máng và
được đưa về hố gom.

= 1628mg/l,
BOD
v
=1248mg/l
N=50mg/l
P=8mg/l
Dựa vào tỉ số COD:N:P=350:5:1 và thành phần của nước thải: COD=1628(mg/l),
N=50(mg/l), P=8(mg/l) tương ứng với chỉ số COD:N:P=350:11:1,69
⇒
có thể kết luận
chất dinh dưỡng đã đủ cho vi sinh vật phát triển.
Hiệu suất xử lý của UASB đạt từ 60 ÷ 85%, chọn hiệu suất xử lý là 70%. [1]
-Hiệu quả xử lý COD.
COD
ra
=1628*(1-0,7) =488,4(mg/l)
-Hiệu quả xử lý BOD.
BOD
ra
=1248*(1-0,75) =312(mg/l)
-Hiệu quả xử lý N, P:
Tỷ lệ BOD:N:P trong bể UASB tốt nhất= 350:5:1
Nồng độ BOD bị khử: 1069*0,75=801,75(mg/l)
Nồng độ N bị khử tương ứng: =
)/(45,11
350
575,801
lmg
=
×

-Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc trong khoảng từ 0,6 - 0,9(m/h) để đảm bảo bùn
trong bể được duy trì ở trạng thái lơ lửng [2], chọn v = 0,88
(m/h)
*Tính toán kích thước UASB:
Lượng COD cần khử trong 1 ngày:
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 19
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội

=
3
10)4,4881628(2000
−
×−×

)/(2,2279 ngàykgCOD=
Do đó thể tích của bể là:

)(88,284
8
2279
3
m
a
G
V ===
Diện tích tiết diện của bể:

)(6,92
2488,0

H
2
: Là chiều cao vùng lắng, chọn H
2
=1,5(m) [2]
H
3
: Chiều cao dự trữ, H
3
= 0,3(m)
Suy ra : H = 3+1,5+0,3=4,8(m)
Chọn H=5(m)
Để UASB hoạt động tốt và dễ vận hành, ta chia hệ thống UASB làm 2 bể, diện tích
mỗi bể là:

)(3,46
2
6,92
2
2
1
m
F
F
===
Chọn F
1
=48(m
2
)

24 h
Q
V
T =×=×=
* Tính toán ngăn lắng:
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 20
Nhóm6
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Trong bể chia làm hai ngăn lắng, nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các
tấm chắn khi đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc α=55
0
, khi đó chiều rộng mỗi
ngăn lắng:
Gọi H
lắng
là chiều cao toàn bộ ngăn lắng:
0
55
4
8
4
tgtg
L
HH
BVL
×=×=+
α
Do đó

)(55

Thời gian lưu trong ngăn lắng thường phải lớn hơn 1 giờ:

)(728,124
1000
368
2
1
ht
L
=×
×××
=
> 1(h) như vậy thỏa mãn
*Trong bể lắp 1 tấm hướng dòng:
Với một tấm hướng dòng lắp 4 tấm chắn khí bằng, đặt theo hình chữ V, mỗi bên
đặt 2 tấm, các tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phương ngang 1 góc
55 độ.
Chọn khe hở các tấm chắn này bằng nhau.
Tổng diện tích các khe hở chiếm 15-20% tổng diện tích bể.
Chọn
bekhe
FF 15,0=
Trong ngăn có 4 khe hở, diện tích mỗi khe.

)(8,1
4
4815,0
4
4815,0
mF


Trường Đại học công nghiệp Hà Nội
Hình III.1. Hình biểu diễn tấm chắn trong UASB
Sau khi tách khí, hỗn hợp bùn nước chảy qua khe giữa các tấm chắn khí với vận tốc 9
– 10 m/h . Ta chọn vận tốc nước qua khe bằng v
k
= 9,5 m/h
Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí ( b
k
) là:

)(37,0
)/(5,9
62
67,41
mb
hm
bS
Q
v
k
kk
k
=⇒
=
××
==
∑
* Tấm chắn khí 1.
Chiều dài l

)(28,2
55sin
258,03,05,1
4,0
50sin
4,0
32
2
m
hHH
b =
−+
+=
−+
+=
*Tấm hướng dòng được đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 55
0
và cách tấm chắn
khí là 450mm.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 24
Nhóm6
+E
(BW
E
(
(
+9&
BW
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội



)(122)(122,0
360024114,3
10004
36002414,3
4
mmm
v
Q
D
òng
ôngchinh
==
×××
×
=
×××
×
=
Vậy chọn ống chính là thép không gỉ có đường kính 125mm
*Hệ thống đầu phân phối nước:
Bể UASB được thiết kế có tổng cộng 15 đầu phân phối nước.
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thu Hà Page 25
Nhóm6