Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư
-----------------------------------------------------------------------------------------
Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất kem và nguồn nước thải
cần xử lý
1. Giới thiệu chung
Ngày nay, kem đã trở thành sản phẩm quen thuộc với người tiêu dùng và
được yêu thích bởi các lứa tuổi khác nhau. Có nhiều loại kem. Bylund Gosta
(1995) đề nghò phân loại kem bốn nhóm như sau:
- Kem được sản xuất từ sữa.
- Kem được sản xuất từ chất khô không béo của sữa và dầu thực vật.
- Kem được sản xuất từ nước ép trái cây có bổ sung thêm thành phần
chất béo và chất khô không béo của sữa.
- Kem được sản xuất từ nước ép trái cây và đường.
Hai nhóm sản xuất đầu tiên là phổ biến nhất và chiếm khoảng 80÷90%
tổng sản lượng kem trên toàn thế giới.
2. Nguyên liệu trong sản xuất kem
 Sữa và các sản phẩm từ sữa
Trong sản xuất kem người ta có thể sử dụng các dạng nguyên liệu như
sữa tươi, sữa cô đặc, sữa bột nguyên cream, sữa bột gầy, chất béo từ sữa như
cream, bơ hay chất béo khan…Việc lựa chọn dạng nguyên liệu thích hợp cho sản
xuất sẽ phụ thuộc vào dạng sản phẩm kem, giá thành nguyên liệu và nguồn
cung ứng. Mỗi loại nguyên liệu sẽ dược bảo quản trong những điều kiện thích
hợp tương ứng.
 Dầu thực vật
Người ta có thể sử dụng dầu đậu nành, dầu dừa, dầu hướng dương hoặc
dầu cải làm nguyên liệu sản xuất một số loại kem. Các chỉ tiêu hóa lý quan
trọng của dầu thực vật: chỉ số acid, chỉ số peroxude, chỉ số iod. Hàm lượng dầu
thực vật có thể chiếm từ 6 – 10% khối lượng kem thành phẩm. Dầu thực vật
cũng cần được bảo quản trong các điều kiện thích hợp.
 Đường
Đường được dùng để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô và vò ngọt của sản

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất kem
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551
------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------
2
Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư
-----------------------------------------------------------------------------------------
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551
------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------
Nguyên liệu phụ:
Chất tạo nhũ,chất ổn
đònh, mùi,…
Chuẩn bò
Nguyên liệu chính:
sữa, cream,…
Chuẩn bò
Phối trộn
Đồng hóa
chín
Thanh trùng
Lạnh đông sơ bộ
Rót hộp/ly
Lạnh đông
kết thúc
Xếp vào thùng
Hộp/ly
Thùng
Kem hộp/ly
Đổ khuôn
Lạnh đông (giai
đoạn trung gian)

Do hỗn hợp nguyên liệu có chứa chất béo với hàm lượng cao, quá trình
đồng hóa sẽ làm giảm kích thước các hạt béo và phân bố đều chúng trong hỗn
hợp. p lực ở giai đoạn đầu thường chọn 200bar. Hỗn hợp được gia nhiệt lên 65-
75
o
C trước khi vào thiết bò đồng hóa.
 Thanh trùng
Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt hoặc ức chế hệ vi sinh vật và
enzym trong nguyên liệu. Nhiệt độ 83-85
o
C trong thời gian 15 giây.
Trong thực tế sản xuất, quá trình đồng và thanh trùng được tiến hành xen
kẽ nhau. Đầu tiên hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào thiết bò trao đổi nhiệt để
hiệu chỉnh nhiệt độ, sau đó được dẫn vào thiết bò đồng hóa. Tiếp theo, hỗn hợp
nguyên liệu được quay trở về thiết bò trao đổi nhiệt để thanh trùng và làm nguội.
 chín
Các biến đổi quan trọng diễn ra trong quá trình ủ chín bao gồm:
- Các chất ổn đònh protein sẽ được hydrate hóa hoàn toàn
- Một phần chất béo sẽ kết tinh
- Một số phân tử protein sẽ hấp thụ lên bề mặt tiếp xúc giữa các hạt
béo và pha liên tục trong hỗn hợp.
Kết quả là kem thu được sau quá trình lạnh đông sẽ có cấu trúc mòn và
đồng nhất.
Nhiệt độ từ 2-4
o
C. thời gian từ 4-24 giờ. Hỗn hợp nguyên liệu phải được
làm lạnh về 2-4
o
C trước khi đưa vào thiết bò ủ chín.
 Lạnh đông sơ bộ

Sản xuất kem hộp
Kem bán thành phẩm sẽ được một thiết bò đònh lượng theo phương pháp
thể tích cho vào hộp chứa. Tiếp theo các hộp kem sẽ được đóng nắp rồi đưa vào
thiết bò lạnh đông. Ngoài phương pháp lạnh đông bằng cách nhúng các hộp kem
trong bồn chứa tác nhân lạnh, người ta có thể thực thiện quá trình trong phòng
lạnh đông hoặc sử dụng phương pháp lạnh đông tiếp xúc.
 Kem thành phẩm
Kem thành được bảo quản trong phòng lạnh -30
o
C. sản phẩm kem phải
được bảo quản trong điều kiện đúng qui đòmh để tránh những biến đổi và hư
hỏng về mặt chất lượng.
Tại cơ sở sản xuất, nhiệt độ bảo quản kem tốt nhất là -30
o
C. Trong quá
trình vận chuyển sản phẩm từ nhà máy đến đại lý bán hàng hoặc siêu thò, người
ta cần sử dụng các xe lạnh có nhiệt độ -25
o
C. Riêng người tiêu dùng nên trữ
kem trong tủ đông có nhiệt độ không lớn hơn - 18
o
C. Người ta đánh giá chất
lượng kem thông qua các chỉ tiêu cảm quan, vi sinh và hóa lý
4. Các nguồn phát sinh nước thải
Các nguồn gây ô nhiễm gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt trộn
lẫn vào nhau.
Lưu lượng nước thải: 500 m
3
/ngày đêm
Bảng I.1: Tính chất và thành phần nước thải

SS 100
BOD 50
COD 100
Dầu mỡ 10
TKN 60
Tổng P 6
Chương 2: Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải
Để xử lý nước thải thường ứng dụng các phương pháp xử lý như sau: xử
lý cơ học, hóa học, hóa – lý và sinh học. Nếu việc xả nước thải vào nguồn nước
với yêu cầu xử lý cao thì tiến hành bước xử lý bổ sung sau khi đã xử lý sinh học.
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551
------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------
6
Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư
-----------------------------------------------------------------------------------------
Trong quá trình xử nước thải ở các công xử lý khác nhau có tạo ra một
lượng lớn các loại cặn: rác ở song chắn rác, cát ở bể lắng cát, cặn tươi ở bể lắng
đợt 1, bùn hoạt tính dư (hoặc màng sinh vật) ở bể lắng đợt 2, cặn ở bể tiếp xúc…
cặn cần xử lý hợp lý để không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
1. Xử lý nước thải bằng các phương pháp cơ học
Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hòa tan chứa trong nước
thải. Xử lý cơ họa nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý
tiếp theo. Các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các
loại.
 Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn
kích thước lớn có nguồn gốc hữu cơ.
 Bể lắng cát nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát có
trong nước thải.
 Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất
nổi chứa trong nước thải. Để xử lý nước thải của một vài dạng công nghiệp, sử

Các phương pháp xử lý gồm có: Lọc, tuyển nổi, keo tụ, hấp phụ bằng
than hoạt tính, phương pháp sinh học (quá trình nitrat hóa và khử nitrat), trao đổi
ion, phương pháp hóa học (dùng vôi, sunfat nhôm, sufat sắt).

5. Khử trùng bằng nước thải
Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước
thải nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước.
Để khử trùng có thể dùng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành
khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc,…nhưng cần phải cân nhắc kỹ về
mặt kinh tế.
6. Xử lý cặn của nước thải
Nhiệm vụ của xử lý cặn là: Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn; ổn đònh
cặn; khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau
Tất cả các loại cặn có thể có ở các công trình xử lý gần như được dẫn
đến bể mêtan. Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96% đến 97%. Để giảm thể tích
cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự
nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thiết bò lọc
chân không, thiết bò lọc ép, thiết bò ly tâm cặn…. Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt
55% đến 75%.
Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với
nhiều dạng thiết bò khác nhau: thiết bò sấy dạng khí nén, băng tải…. Sau khi sấy,
độ ẩm còn 25% đến 30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển.
Đối với các trạm xử lý nước thải công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể
tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551
------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------
8
Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư
-----------------------------------------------------------------------------------------
Chương 3: Lựa chọn quá trình công nghệ xử lý nước thải

3
-
và SO
4
2-
)
So sánh giữa UASB và các công nghệ xử lý kỵ khí khác
Trong phương pháp xử lý kỵ khí có các công nghệ như: hồ sinh họa kỵ
khí, lọc sinh học kỵ khí, bể với lớp vật liệu trương nở, bể với lớp bùn lơ lững
dòng hướng lên UASB… đều đạt hiệu quả khá cao. Mỗi thiết bò có những ưu
nhược điểm riêng của nó.
Bảng III.1: So sánh giữa các phương pháp xử lý kỵ khí
Quá trình Thuận lợi Bất lợi
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551
------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------
9
Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư
-----------------------------------------------------------------------------------------
Hồ kỵ khí
- Rẻ
- Hầu như không đòi hỏi quản
lý thường xuyên, bảo trì, vận
hành đơn giản
- Cần có một diện tích rất lớn .
- Gây mùi thối rất khó chòu.
- Không thu hồi được khí sinh
học sinh ra .
Phân hủy kỵ khí
xáo trộn hoàn
toàn

thải có hàm lượng COD từ
thấp đến cao .
- Có thể đạt được tải trọng rất
cao .
-Không phù hợp với loại nước
thải có hàm lương SS cao .
Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ
khác do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất. Mặt khác
UASB được quan tâm hơn cả là vì đối với nước thải khoai mì:
- UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọng cao,
nhưng ít tốn năng lượng. Hiệu quả xử lý cao từ 60 – 90 % theo
COD.
- Thiết bò đơn giản, chiếm ít diện tích.
- Lượng bùn sinh ra ít.
- Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không
hoạt động.
- Hàm lượng cặn lơ lững thấp sau khi qua bể tuyển nổi, nên không
ảnh hưởng đến UASB.
3. Cơ sở lựa chọn xử lý hiếu khí aerotank
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551
------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------
10
Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư
-----------------------------------------------------------------------------------------
Sau khi xử lý kỵ khí, nước thải được tiếp tục xử lý sinh học hiếu khí
(nồng độ BOD/COD = 0,87). Trong xử lý hiếu khí có nhiều công trình khác
nhau. Chọn quá trình xử lý sục khí trong bể Aerotank hoặc quá trình xử lý hiếu
khí trong bể Biophin
So sánh về mặt kỹ thuật bể Aerotank và bể Biophin
Bể Aerotank (phương án 1) Bể Biophin (phương án 2)

bể Biophin
- Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về
mùa hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có
thể xâm nhập và phá hoại trong bể.
Ruồi, muỗi sinh sôi gây ảnh hưởng
đến công trình và môi trường sống
xung quanh.
- Hiệu quả xử lý COD, BOD , SS
không bằng bể Aerotank
Một cách tổng quát, thì cả hai phương án trên đều là những mô hình xử
lý nước thải đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Hai phương án đều có thể
quản lý và vận hành dễ dàng trong điều kiện của nước ta. Đối với dây chuyền
xử lý nước thải sử dụng bể Aerotank thì ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng
khí ….Còn đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể Biophin thì ta chú ý
đến khả năng xử lý của lớp vật liệu lọc, vê sinh và thay thế lớp vật liệu lọc.
So sánh về diện tích xây dựng: diện tích xây dựng bể Aerotank tương đối
nhỏ hơn diện tích xây dựng bể Biophin. Thi công dễ.
Điều kiện quản lý, vận hành và sửa chữa bể Aerotank dễ hơn bể lọc sinh
học
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551
------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------
11
Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư
-----------------------------------------------------------------------------------------
Phương án 1 dễ dàng nâng công suất của trạm xử lý nước thải khi cần
thiết
Như vậy: Sau khi phân tích và so sánh, thì ta chọn phương án 1
II. Quy trình xử lý nước thải
1. Phương án 1:
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551

Bùn dư
Bùn tuần
hoàn
Bể
nén
bùn
Máy
ép
bùn
Bánh bùn
Nước tách bùn
Chú thích
Đường ống dẫn nước thải
Đường ống dẫn bùn
Đường ống dẫn khí
Đường ống dẫn nước tách bùn
13
Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư
-----------------------------------------------------------------------------------------
2. Phương án 2
SVTH: Hồ Thò Minh Đào MSSV: 90100551
------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------
Máy thổi khí
Nguồn tiếp nhận
Song chắn rác
Hầm tiếp nhận
Bể tuyển nổi
Bể điều hòa
Bể UASB
Bể Biophin

-----------------------------------------------------------------------------------------
Hình III.2: Qui trình xử lý nước thải 2
3. Thuyết minh qui trình công nghệ 1 và giới thiệu các công trình xử lý
Toàn bộ nước thải từ các công đoạn sản xuất, khu sinh hoạt của công
nhân, nhà vệ sinh sẽ được tập trung đến trạm xử lý.
Nước thải qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước to
như bao nilong, giấy, vải vụn…vào ngăn tiếp nhận. Các tạp chất này có thể gây
ra sự cố trong quá rình vận hành hệ thống như làm hư hỏng bơm tắc nghẽn
đường ống mương dẫn. Công nhân thường xuyên lấy rác bằng kẹp gắp hay cào
tay.
Từ ngăn tiếp nhận nước thải được bơm vào bể tuyển nổi khí hòa tan.
- Tại bể tuyển nổi cặn nhẹ khó lắng,dầu, mỡ được tách ra khỏi
nước. Quá trình tách cặn, dầu, mỡ xảy ra khi hòa tan vào nước những
bọt khí nhỏ, các bọt này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng của tổ
hợp cặn khí giảm, và lực đẩy nổi đủ lớn đẩy hỗn hợp cặn, khí nổi lên
mặt nước và được gạt ra ngoài.
- Quá trình tuyển nổi phụ thuộc rất nhiều vào loại hạt bề mặt lơ
lững, vì vậy thí nghiệm qui mô phòng thí nhiệm và qui mô vừa (pilot
scale) cần được xây dựng để tìm các thông số thiết kế hợp lý. Yếu tố
cần quan tâm trong thiết kế công trình tuyển nỗi bao gồm: hàm lượng
chất lơ lững, lượng khí sử dụng, vận tốc nổi của hạt và tải trọng chất
rắn.
- Trong tuyển nổi khí hòa tan, không khí hòa tan trong nước thải ở
áp suất vài atmosphere (275 – 350 kPa), sau đó áp suất giảm xuống
áp suất khí quyển, khí hòa tan tách ra khỏi nước thành những bọt khí
mòn. Hiệu quả của quá trình tuyển nổi này phụ thuộc vào tỉ số thể
tích khí trên khối lượng chất rắn (A/S). Tỉ số này phụ thuộc nhiều vào
loại chất lơ lững, và phải được xác đònh bằng thực nghiệm.
Nước thải từ bể tuyển nổi chảy sang bể điều hòa
- Lưu lượng và chất lượng nước thải thường xuyên dao động theo

hữu cơ thành các dạng khí sinh học. Chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước
thải là các chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật.
Sự phát triển của vi sinh vật trong bể thường qua 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp
chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như
Monosacarit, amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh
hoạt động.
- Giai đoạn 2 : Nhóm vi khuẩn tạo men axít biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn
giản thành các axít hữu cơ thường là axít acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo
axít là nhóm vi khuẩn axit focmo.
- Giai đoạn 3: Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hóa hydro và axit acetic
thành khí mêtan và cacbonic. Nhóm vi khuẩn này gọi là Mêtan Focmo. Vai
trò quan trọng của nhóm vi khuẩn mêtanfocmo là tiêu thụ hydro và axit
acetic, chúng tăng trưởng rấtchậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được
thực hiện khi khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ
pH… Các yếu tố sinh vật như : số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của
quần thể vi sinh vật có trong bể. Hiệu quả xử lý theo COD từ 60 ÷ 80 %.
Bể Aerotank
Tại bể AEROTANK ,các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy
bởi các vi sinh vật hiếu khí .Trong điều kiện hiếu khí ,phản ứng oxi hóa có thể
biểu diễn như sau :
C
X
H
Y
O
Z
N + (x +
4

X
H
Y
O
Z
N + O
2
+ NH
3
 →
VSV
C
5
H
7
NO
2
+ H
2
O + CO
2
+ ∆H
C
5
H
7
NO
2
+ 5O
2

Z
N đặt trưng cho chất thải hữu cơ , C
5
H
7
NO
2
là công thức cấu tạo
của tế bào vi sinh.Các vi sinh vật tham gia phân hủy tồn tại dưới dang bùn hoạt
tính.
Nếu quá trình oxi hóa kéo dài thì sau khi sử dụng heat những chất hữu cơ
sẵn có là quá trình oxi hóa các tế bào vi sinh.
Quá trình oxi hóa trong bể AEROTANK xảy ra qua 3 giai đoạn :
Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hóa xác đònh bằng tốc độ tiêu thụ oxi .
Giai đoạn 2 : Bùn họat tính khôi phục khả năng oxi hóa ,đồng thời oxi
hóa những chất hữu cơ còn lại .Ở giai đoạn này , tốc độ oxy hóa cũng xác đònh
bằng tốc độ tiêu thụ oxi nhưng nhỏ hơn giai đoạn 1 ( tốc độ oxy hóa giai đoạn 2
bằng 1/3 tốc độ oxy hóa giai đoạn 1 ).
Giai đoạn 3 : giai đoạn nitrô hóa các amon .Xảy ra sau một thời gian
dài , tốc độ oxy hóa cầm chừng.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy
hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải .Để giữ cho bùn hoạt tính
ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo cho oxi dùng cho các quá trình oxi hóa các chất
hữu cơ thì phải luôn luôn duy trì việc cung cấp khí .Số lượng quần thể vi sinh vật
trong bùn hoạt tính phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần chất thải ,hàm
lượng các chất thải,lượng oxy hòa tan,chế độ thủy động học của bể.Số lượng vi
khuẩn trong bùn hoạt tíhh dao động trong khoảng 10
8
: 10
12