CẤP NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CHỦ ĐỀ: PHÂN TÍCH YẾU TỐ TÁC ĐỘNG CƠ BẢN TỚI VIỆC CHỌN CÔNG NGHỆ
XỬ LÝ NƯỚC CẤP TRONG LĨNH VỰC SXTP Ở VN HIỆN NAY VỚI NGÀNH CÔNG
NGHỆ SẢN XUẤT BIA
MỤC LỤC
A. TỔNG QUAN
B. CÁC NGUỒN NƯỚC CẤP VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NGUỒN NƯỚC CẤP TRONG CÔNG
NGHIỆP SX BIA
I. Các nguồn nước cấp thường sử dụng trong công nghệ sản xuất bia
II. Đặc tính của nước cấp trong công nghiệp sản xuất bia
C. CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP HIỆN NAY
D. KẾT LUẬN
A. TỔNG QUAN
Bia được sản xuất lâu đời trên thế giới, là sản phẩm lên men có tác dụng giải khát, tạo sự
thoải mái và tăng cường sức lực cho cơ thể.
Thành phần chính của bia bao gồm:80-90% nước, 3-6% cồn; 0,3-0,4% H
2
CO
3
; 5-10% là
các chất tan, trong các chất tan thì 80% là gluxit, 8-10% là các hợp chất chứa nito, ngoài ra còn
chứa các axit hữu cơ, chất khoáng và một số vitamin.
Nguyên liệu chính để sản xuất bia bao gồm: malt đại mạch, nguyên liệu thay thế như gạo,
lúa mì, ngô,…, hoa Houblon, men, nước.
Trong đó, nước chiếm thành phần chủ yếu, nước dùng để sản xuất bia phải là nước mềm,
hàm lượng sắt, mangan càng thấp càng tốt, nước phải được khử trùng trước khi đưa vào nấu,
đường hóa. Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình công
nghệ và chất lượng của bia thành phẩm sau này. Nước trong nhà máy sản xuất bia dùng vơi
nhiều mục đích khác nhau: nước trực tiếp sản xuất bia ( dùng trong quá trình hồ hóa, đường hóa,
lọc rửa bã, ngâm Malt và gạo, nước pha thêm trong quá trình điều chỉnh nồng độ dịch đường lên
men), nước dùng để vệ sinh thiết bị, nhà xưởng, dùng trong sinh hoạt của công nhân trong nhà

F
14 Độ đục Không quá 20NP
2. Đặc tính của nguồn nước cấp ảnh hưởng đến quá trình sản xuất bia
- Nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt: yêu cầu quan trọng nhất là nước không
được chứa nhiều tạp chất và vi sinh vật.
-
Nước dùng để nấu bia:
+
Các muối cacbonat và bicacbonat sẽ hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt (nhất là
Na
2
CO
3
) gây cho bia có vị đắng khó chịu.
+ Những cacbonat và bicacbonat trong nước sẽ làm hạ độ acid của hồ malt làm cản trở hoạt
động của hệ enzim trong malt
2KH
2
PO
4
+ Ca(HCO
3
)
2
= CaHPO
4
+ K
2
HPO
4

2
O +
2CO
2

nhận thấy rằng từ hai phân tử có tính acid KH
2
PO
4
sẽ thu được 2 phân tử có

tính kiềm
K
2
HPO
4
,
Na
2
HPO
4
-
Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị:
+
Nước dùng để rửa nấm men cần phải sạch, không chứa nhiều hợp chất hữu
cơ, và đặc
biệt không chứa vi sinh vật.
+

Nước rửa thiết bị nên có độ cứng thấp đến trung bình, đặc biệt không chứa các muối

- Các chất vô cơ hòa tan: Fe
2+
, Ca
2+
, Mg
2+
, NH
4
+
,….
- Các chất hữu cơ hòa tan
- Màu
- Các vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, protozoa,…)
Các quá trình xử lý nước cấp có thể là cơ học, hóa lý, hóa học, sinh học. kết hợp các quá trình
xử lý theo trình tự nhất đinh thì có được một quy trình công nghệ xử lý.Để lựa chọn được công
nghệ xử lý phụ thuộc vào:
- Loại nguồn nước
- Đặc điểm chất lượng nguồn nước
- Yêu cầu chất lượng nước cấp (theo tiêu chuẩn, quy chuẩn)
Tùy theo từng chất lượng nguồn nước cấp đầu vào mà có những công nghệ xử lý khác nhau,
bao gồm các phương pháp sau:
a. Xử lý nước cấp bằng phương pháp vật lý
b. Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa học
c. Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý.
d. Xử lý nước cấp bằng phương pháp nano
I. Phương pháp vật lý
Các yêu cầu thông thường đối với nước dùng trong sản xuất bia là làm trong. Trong trừơng
hợp nước đục, có nhiều cặn ta phải tiến hành lắng trong hay lọc.
I.1. Lắng trong
a. Cơ sở lý thuyết của quá trình lắng:

hiệu quả cao hơn.
- Trong bể lắng ngang tối ưu phải tồn tại 4 vùng riêng biệt: vùng phân phối đảm bảo đưa nước
vào và phân phối đều nước, cặn trên toàn bộ mặt cắt ngang đầu bể; vùng lắng; vùng chứa cặn;
vùng thu nước.
I.2. Lọc
- Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tuỳ thuộc vào yêu cầu
đối với chất lượng nước của đối tượng dùng nước.
- Bể lọc gồm: vỏ bể, lớp vật liệu lọc, hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa , hệ thống
dẫn nước vào bể lọc và thu nước rửa bể lọc.
a. Cơ sở lý thuyết của quá trình lọc:
- Khi lọc nước có chứa các hạt cặn bẩn qua lớp vật liệu lọc có thể xảy ra các quá trình sau:
+ Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng thành màng mỏng trên bề mặt của lớp vật liệu lọc
+ Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc
+ Một phần cặn lắng đọng trên bề mặt tạo thành màng lọc, một phần thì lắng đọng trong
các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc.
b. Một số quá trình lọc
b.1. Quá trình lọc nước qua màng lọc tạo ra trên bề mặt lớp cát (bể lọc chậm)
- Ưu điểm:
+ Hiệu quả làm sạch cao, loại trừ được 95 – 99% cặn bẩn và vi sinh vật có trong nước.
+ Không xử lý hóa chất, không đòi hỏi thiết bị phức tạp.
+ Tách được các hạt bẩn kích thước rất nhỏ
- Nhược điểm:
+ Khó khăn cho vấn đề cơ giới hóa và và tự động hóa quá trình rửa lọc.
+ Tốc độ thấp nên không có tính kinh tế
 Ít được sử dụng trong cho các nhà máy có công suất lớn

b.2. Quá trình lọc nước qua lớp vật liệu lọc giữ cặn bẩn trong các lỗ rỗng (lọc nhanh)
- Chất lượng nước lọc phụ thuộc vào 2 yếu tố: chiều dày lớp vật liệu lọc và thời gian kể từ khi
bắt đầu lọc.
II.Phương pháp hóa lý

–10
-3
mm (sét, đại Phân tử hữu cơ,
…) thường rất khó lắng lọc(mất thời gian dài); để tách hiệu quả thường sử dụng biện pháp keo tụ
-tạo bông trước khi lắng, lọc.
d. Quá trình keo tụ và tủa bông:
d.1. keo tụ:
- Các chất keo tụ cung cấp điện tich trái dấu với dấu của các hạt keo nhằm làm giảm điện tích của
các hạt keo (thế zeta)
- Các hạt keo kết hợp lại với nhau thành những hạt lớn hơn (flocs)
- Các chất keo tụ được đưa vào dung dịch bằng cách trộn nhanh
- Tuy nhiện lượng các chất keo tụ không sử dụng quá nhiều vì nó có thể dẫn đến đổi dấu điện tích
của hạt keo, làm cho các hệ keo tải bền vững trở lại
 Các loại chất keo tụ thường được sử dụng:
*Phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
): khi cho vào nước chúng phân ly thành
Al
3+
-> Al(OH)
3
, Al
2
(SO
4
)

2
Fe
2+
+ 2H
2
0 = Fe(OH)
2
+ 2H
+

trong nước có O
2
tạo thành Fe(OH)
3
.
pH thích hợp là từ 8-9, có thể kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn
+ Phèn Fe(III): Fe
3+
+ 3H
2
O = Fe(OH)
3
+ 3H
+
.
Phèn sắt (III) khi thuỷ phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ. Vùng pH tối ưu: 5 – 9.
- Ưu điểm của phèn sắt so với phèn nhôm:
+ Liều lượng phèn sắt(III) dùng để kết tủa chỉ bằng 1/3 – 1/2 liều lượng phèn nhôm.
+ Phèn sắt ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và giới hạn pH rộng.
-Nhược điểm của phèn sắt(III) là ăn mòn đường ống mạnh hơn phèn nhôm (vì trong quá trình

chúng hoàn toàn không tan trong nước
b. Mục đích:
- Được sử dụng để khử các muối, khử cứng, khử khoáng, khử nitrat, khử màu, khử kim loại, và
các ion kim loại nặng và các ion kim loại khác trong nước.
- Loại các kim loại như kẽm, đồng, crom, nikel, chì, thủy ngân, mangan,…), các hợp chất của
asen, phospho, xianua và các chất phóng xạ.
c. Đối tượng: các muối, nitrat, kim loại và các ion kim loại.
d. Cở sở của quá trình trao đổi ion:
+ dựa trên sự tương tác hoá học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn.
+ là quá trình gồm các phản ứng hoá học đổi chỗ (phản ứng thế ) giữa các ion trong pha lỏng
và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi).
e. Các chất trao đổi ion: là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo.
- nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét,
fensat, chất mica khác nhay…
- Các chất chứa nhôm silicat loại: Na
2
O, Al
2
O
3
.nSiO.mH
2
O
- Các chất florua apatit (Ca
5
(PO
4
)
3
)F và hydroxyt apatit (Ca

pha (rắn-khí; rắn- lỏng; rắn-khí)
-Là sự hút các phân tử chất khí, hơi bởi bề mặt chất hấp phụ.
b. Mục đích
-Tách các tạp chất ô nhiễm có nguồn gốc hữu cơ
c. Quá trình hấp phụ
Tính chất của một số vật liệu cố định trên bề mặt các phân tử của một chất có tính thuận
nghịch.
Có sự chuyển dịch các chất từ pha nước hay khí lên bề mặt chất khí. Chất rắn thi được những
tính chất kị nước hay ưa nước, có thể làm thay đổi trạng thái cân bằng của môi trường.
- Khả năng hấp phụ của chất rắn phụ thuộc:
+ diện tích riêng của vật liệu
+ bản chất của mối liên kết chất bị hấp phụ- chất hấp phụ
+thời gian tiếp xúc giữa chất rắn và chất hòa tan.
+ nhiệt độ
+tính tan: mức độ hấp phụ và nước hòa tan có mối quan hệ nghịch đảo với nhau
d. Đối tượng xử lý
- Các chất hữu cơ độc hại không thể dùng ky thuận sinh học
- Các chất hữu cơ hòa tan, trơ với xử lý sinh học
- Các chất hữu cơ không bị không bị phân hủy sinh học tự nhiên, các chất vi ô nhiễm, các chất
định mùi vị,
e. Hóa chất được sử dụng
- Than hoạt tính: dạng rắn, xốp, không phân cực, có bề mặt riêng rất lớn.
+ Đặc tính: bề mặt kỵ nước hấp phụ các chất hữu cơ trong nước và không khí.
+ Ưu điểm:
• giá rẻ
• có khả năng tăng liều lượng trong những giờ ô nhiễm cao điểm
• sử dụng chúng chỉ cần vốn đầu tư nhỏ khi xử lí chỉ có một tầng kết bông- lắng gạn.
• hấp phụ động lực rất nhanh, diện tích rộng có thể đạt được trược tiếp.
• thích hợp cho lắng bằng cách làm nặng thêm các cục đông tụ.
+nhược điểm:

- Cơ chế bao gồm 5 cấp lọc:
+ Cấp lọc số 1 (lõi sợi Nano): Bằng sợi bông ép thành khối đường kính 67 mm, 5 micron.
+ Cấp lọc số 2 (lõi sợi Nano): Bằng sợi bông ép thành khối đường kính 65 mm, 5 micron.
+ Cấp lọc số 3 (Than diệt khuẩn): Than hoạt tính được ép thành khối bằng công nghệ cao, bên
ngoài được bao bọc lớp màng sợi tráng bạc diệt khuẩn.
+ Cấp lọc số 4 (Màng Nano Silver): Than hoạt tính được ép thành khối, bên ngoài bao bọc lớp
Nano silver với các kết cấu Nanometer dầy đặc. Xuất xứ Mĩ
• Chức năng: Loại bỏ 100% vi khuẩn và các kim loại nặng, loại bỏ thuốc trừ sâu, hủy bỏ các chất ô
nhiễm hữu cơ, vi khuẩn, vi rút các loại
+ Cấp lọc số 5 (Lõi Kation): Hạt Kation và đá khoáng.
• Chức năng: Làm mềm nước và cân bằng độ PH trong nước
4. Các loại công nghệ nano hiện nay.
4.1 Công nghệ lọc nước Nano, dạng màng Nano U.S.A
+ Là công nghệ dùng màng lọc, có khe lọc kích thước 1nm, sử dụng màng lọc có khe hở nhỏ,
có khả năng dễ dàng loại bỏ tới 100% vi khuẩn, vi rút, ion kim loại, tỷ lệ loại bỏ đạt khoảng 40,
50% hoặc 90%.
+ Màng Nano được dùng trong các nhà máy sản xuất nước đóng bình, trong các khu vực nước
lợ, và cung cấp nước sạch sinh hoạt.
+ Ưu điểm: áp lực thẩm thấu thấp hơn nhiều so với màng R/O, tiết kiệm năng lượng hơn.
+ Đây là một dạng công nghệ lọc nước Nano có ứng dụng rộng rãi nhất và hiệu quả nhất trên
thế giới hiện nay
4.2 Công nghệ Lọc nước sử dụng phân tử Bạc (sử dụng phân tử bạc: Ag+ làm nhân tố diệt vi khuẩn -
kiểu do Nga sản xuất):
+ Được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
+ Cơ chế: Các phân tử nano bạc được kết hợp trong các lõi
than hoạt tính, hoặc các lõi lọc có kết hợp với các vật liệu hấp
phụ khác.
• Nguyên lý của lõi lọc: các lõi lọc có khe lọc rộng từ
0.01micron tới 0.1micron, (ngăn vi khuẩn không đi
xuyên qua lõi lọc. Khi vi khuẩn đi vào lõi lọc, nó bị