Thiết kế HTXLNT sản xuất bia công suất 3000m3/ngày đêm

Chia sẻ: Nguyen Nghiem | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

423
lượt xem 162
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bia là một loại nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công nguyên đã có ghi chép về sản xuất bia. Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon. Ngoài khả năng làm thỏa mãn nhu cầu giải khát, bia còn cung cấp một lượng lớn năng lượng cho cơ thể con người. Bia được đưavào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài Gòn và nhà máy Bia Hà Nội, ngành Bia Việt Nam đã có lịch sử...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế HTXLNT sản xuất bia công suất 3000m3/ngày đêm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HOC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ---  --- ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Đề tài: THIẾT KẾ HTXL NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA CÔNG SUẤT 3000M3/ngày đêm GVHD: ThS.Nguyễn Thái Anh SVTH: Nguyễn Minh Đại MSSV: 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020 Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2011
MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 1 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH SẢN XUẤT BIA Ở VIỆT NAM .............................. 1 1.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT ................................................................................... 2 1.2.1.Phương pháp sản xuất .......................................................................... 2 1.2.2.Nguyên liệu sản xuất bia ...................................................................... 2 1.2.3.Quy trình sản xuất bia .......................................................................... 4 Chương 2: NƯỚC THẢI BIA ................................................................................... 8 2.1. CÁC NGUỒN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA .......................................................... 8 2.2. THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI ........................................................................... 10 Chương 3: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ .......................................................................... 10 3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI .................................................. 11 3.1.1.Phương pháp cơ học ........................................................................... 11 3.1.2.Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý .......................................... 12 3.1.3.Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học ....................................... 13 3.1.4.Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học....................................... 14 3.1.5.Một vài phương pháp xử lý nước thải Bia .......................................... 16 3.2. LỰA CHỌN QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI ............................................ 17 3.2.1.Cơ sở lựa chọn quy trình công nghệ ................................................... 17 3.2.2.Các thông số ảnh hướng chính đến việc lựa chọn công nghệ XLNT ... 17 3.3. MỘT SỐ QUY TRÌNH XLNT NHÀ MÁY BIA ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG: ........ 18 3.4. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XLNT NHÀ MÁY BIA ........................................... 21 3.4.1.Thông số ô nhiễm nước ...................................................................... 21 3.4.2.Đề xuất sơ đồ công nghệ .................................................................... 21 Chương 4: TÍNH TOÁN CHI TIẾT ....................................................................... 25 4.1. SONG CHẮN RÁC THÔ .................................................................................. 25 4.1.1.Nhiệm vụ ........................................................................................... 25 4.1.2.Tính toán ............................................................................................ 26 4.2. HẦM TIẾP NHẬN ............................................................................................. 29 4.2.1.Nhiệm vụ ........................................................................................... 29
4.2.2.Tính toán ............................................................................................ 29 4.3. SONG CHẮN RÁC TINH ................................................................................. 31 4.3.1.Nhiệm vụ: .......................................................................................... 31 4.3.2.Tính toán: ........................................................................................... 31 4.4. BỂ ĐIỀU HÒA ................................................................................................... 33 4.4.1.Nhiệm vụ: .......................................................................................... 33 4.4.2.Tính toán: ........................................................................................... 33 4.5. BỂ TUYỂN NỔI................................................................................................. 36 4.5.1.Nhiệm vụ: .......................................................................................... 36 4.5.2.Tính toán thiết kế ............................................................................... 37 4.6. BỂ TRUNG HÒA............................................................................................... 40 4.6.1.Nhiệm vụ: .......................................................................................... 40 4.6.2.Tính toán: ........................................................................................... 40 4.7. BỂ UASB ........................................................................................................... 41 4.7.1.Nhiệm vụ của bể: ............................................................................... 41 4.7.2.Tính toán bể: ...................................................................................... 41 4.8. BỂ AEROTANK ................................................................................................ 55 4.8.1.Nhiệm vụ của bể ................................................................................ 55 4.8.2.Tính toán bể ....................................................................................... 56 4.9. BỂ LẮNG 2 ........................................................................................................ 71 4.9.1.Nhiệm vụ bể lắng ............................................................................... 71 4.9.2.Tính toán bể ....................................................................................... 72 4.10.MƯƠNG KHỬ TRÙNG ................................................................................... 76 4.10.1.Nhiệm vụ ......................................................................................... 76 4.10.2.Tính toán .......................................................................................... 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 79 Trang 1
LỜI CẢM ƠN  Trong suốt thời gian thực hiện đồ án môn học này nhóm chúng em đã được quý Thầy Cô, đặc biệt là các Thầy Cô Bộ môn Công nghệ Môi trường giúp đỡ tận tụy và trao đổi những kinh nghiệm hết sức quý báu. Chúng em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Sức đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức hữu ích giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án này. Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến ThS. Nguyễn Thái Anh đã tận tình hướng dẫn, quan tâm sâu sắc trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Cảm ơn các bạn thật nhiều với những trao đổi, giúp đỡ và góp ý hữu ích để đồ án được hoàn thành. Trong quá trình thực hiện đồ án không sao tránh khỏi những sai sót, chúng em rất cảm ơn những nhận xét, đóng góp ý kiến của quý thầy cô để đề tài của nhóm được tốt hơn. Nhóm thực hiện Trang 2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM --- oOo --- BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 1. Đồ án môn học: Thiết kế HTXLNT sản xuất bia công suất 3000 m3/ngày đêm 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): - Số liệu ban đầu: do GVHD cung cấp - Nhiệm vụ: + Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia công suất 3000m3/ng.đ + Tính toán các công trình đơn vị + Vẽ sơ đồ công nghệ và bể UASB + Thể hiện kết quả bằng bản vẽ kỹ thuật trên bản A3 và A1 3. Ngày giao đồán: 01/11/2011 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 31/12/2011 5. Giáo viên hướng dẫn:….....ThS. Nguyễn Thái Anh……………………………. Nội dung và yêu cầu Đồ án đã được thông qua Bộ môn NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) Ngày ........ tháng ....... năm 2012 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Thái Anh PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): ........................................................................................ Đơn vị: ............................................................................ Ngày bảo vệ: ................................................................... Điểm tổng kết:.................................................................
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... Điểm bằng số: .................................. Điểm ghi bằng chữ: .......................................... Tp.HCM, ngày………….tháng……….năm 2012 (GV hướng dẫn ký tên và ghi rõ họ tên)
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... Điểm bằng số: .................................. Điểm ghi bằng chữ: .......................................... Tp.HCM, ngày………….tháng……….năm 2012 (GV ký tên và ghi rõ họ tên)
Trang i
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Tổng hợp tính chất nước thải một số nhà máy Bia. ................................. 10 Bảng 3.1. Tính chất nước thải vào và ra nhà máy bia công suất 3000m3 /d. ........... 21 Bảng 4.1.Hệ số điều hòa chung (TCXDVN 51:2008) .............................................. 25 Bảng 4.2. Thông số nước thải đầu vào ..................................................................... 25 Bảng 4.3: Hình dáng thanh chắn rác ....................................................................... 27 Bảng 4.4.Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác: ................................... 29 Bảng 4.5 :Bảng tổng kết số liệu thiết kế hầm tiếp nhận ........................................... 31 Bảng 4.6:Thông số thiết kế lưới chắn rác tinh (hình nêm) ...................................... 31 Bảng 4.7 : Các dạng xáo trộn ở bể điều hòa............................................................. 34 Bảng 4.8 : Mối quan hệ giữa vận tốc và đường kính ống dẫn khí ........................... 34 Bảng 4.9: Các thông số thiết kế cho bể điều hòa ...................................................... 36 Bảng 4.10. Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi ......................................................... 37 Bảng 4.11. Các thông số thiết kế cho tuyển nổi. ....................................................... 39 Bảng 4.12. Các thông số thiết kế cho bể điều hòa .................................................... 40 Bảng 4.13: Thông số đầu vào bể UASB ................................................................... 41 Bảng 4.14 Tải trọng chât hữu cơ dựa vào nồng độ nước thải .................................. 43 Bảng 4.15. Thông số thiết kế bể UASB..................................................................... 54 Bảng 4.16: Thông số đầu vào bể Aerotank ............................................................... 56 Bảng 4.17. Các thông số thiết kế cơ bản của bể Aerotank khuấy trộn hoàn toàn .... 56 Bảng 4.19: Công suất hoà tan oxy vào nước của thiết bị phân phối khí với bọt khí mịn ............................................................................................................................ 66 Bảng 4.20 Thông số tổng kết bể Aerotank ................................................................ 71 Bảng 4.21 Chỉ tiêu thiết kế bể lắng đợt 2 .................................................................. 72 Trang ii
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH SẢN XUẤT BIA Ở VIỆT NAM Bia là một loại nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công nguyên đã có ghi chép về sản xuất bia. Bia là loại nước uống có độ cồn thấp, có mùi thơm đặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon. Ngoài khả năng làm thỏa mãn nhu cầu giải khát, bia còn cung cấp một lượng lớn năng lượng cho cơ thể con người. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam Bia được đưavào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài Gòn và nhà máy Bia Hà Nội, ngành Bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm. Hiện nay do nhu cầu thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc trung ương và địa phương quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng nước ngoài. Công nghiệp bia phát triển kéo theo sự phát triển của ngành sản xuất khác. Tình hình sản xuất Nămnăm trở lại đây, do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư… mà ngành công nghiệp bia đã phát triển với tốc độ tăng trưởng cao. Năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16 lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng. Hai tổng công ty Bia – rượu – nước giải khát Hà Nội và Sài Gòn là hai đơn vị đóng góp tích cực và giữ vai trò chủ đạo trong ngành Bia. Năng lực sản xuất bia chủ yếu tập trung vào các thành phố lớn: Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh, Hải phòng… nhưng nay các nhà máy sản xuất Bia càng phổ biến ở tất cả mọi tỉnh thành. Do nhu cầu tiêu thụ bia ngày càng gia tăng, do mức sống ngày càng tăng Truyền thống văn hóa dân tộc và lối sống tác động mức tiêu thụ bia, rượu. ở các nước có cộng đồng dân tộc theo đạo hồi, không cho phép giáo dân uống rượu, bia nên tiêu thụ bình quân đầu người thấp. Việt Nam không bị ảnh hưởng tín ngưỡng tôn giáo, thị trường nhu cầu tiêu thụ ngày càng gia tăng. Trang 1 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 1.2.1. Phương pháp sản xuất Bia được sản xuất theo hai phương pháp lên men cơ bản: - Phương pháp sản xuất truyền thống - Phương pháp sản xuất hiện đại. Theo phương pháp lên men truyền thống, quá trình sản xuất bắt buộc phải qua những giai đoạn chủ yếu sau đây: - Đường hoá tinh bột thành đường nhờ enzym amylase của malt hoặc amylase của vi sinh vật(nếu sử dụng nguồn tinh bột thay thế malt). - Lên men chính. - Lên men phụ, tạo sản phẩm. Theo phương pháp lên men hiện đại, các quá trình cũng tương tự như trên.Tuy nhiên, có điều khác cơ bản là người ta tiến hành quá trình lên men chính và lên men phụ trong cùng một thiết bị. Điều khiển quá trình lên men này bằng hệ thống làm lạnh cục bộ. Bằng hệ thống lạnh được lắp đặt trong thiết bị lên men, người ta điều khiển quá trình lên men chính, phụ xen kẽ và cuối cùng toàn bộ hệ thống được lên men phụ. Hiện nay, phương pháp lên men truyền thống vẫn được áp dụng trong sản xuất và vẫn được phát triển rất mạnh ở nhiều nước trên thế giới 1.2.2. Nguyên liệu sản xuất bia Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia gồm 3 thành phần cơ bản: Malt đại mạch, hoa houblon và nước. Ngoài ra, nhằm mục đích hạ giá thành và đa dạng hóa sản phẩm các nhà máy sản xuất thường dùng nguyên liệu thay thế là gạo, để tăng hiệu xuất của quá trình sản xuất người ta thường sử dụng thêm một số chế phẩm enzyme. a. Nước: Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia. Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia. Mặc dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước mềm là phù hợp cho sản xuất các loại bia sáng màu. Do đó, để đảm bảo sự ổn định về chất lượng và mùi vi của sản phẩm, nước cần được xử lý trước khi tham gia vào quá trình sản xuất bia nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định. Trang 2 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI b. Malt đại mạch Malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa là nguyên liệu đặc trưng dụng sản xuất bia, bia sản xuất từ malt đại mạch có mùi vị và tính chất công nghệ hơn hẳn so với bia được sản xuất từ malt của các loại hạt hoa thảo khác. Bằng cách ngâmhạt lúa mạch vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm đến một giai đoạn nhất định và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy để thu được hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa (malt). Mục tiêu chủ yếu của quy trình này giúp hoạt hoá, tích luỹ về khối lượng và hoạt lực của hệ enzym trong đại mạch. Hệ enzym này giúp chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường hoà tan bền vững vào nướctham gia vào quá trình lên men. Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu malt khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc. Các loại mạch nha sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn. Malt dùng trongsảnxuấtbiavới2mụcđích,vừalàtácnhân đườnghóa vừalànguyênliệu. Trong sảnxuấtbiachủyếu làdùngmaltđạimạchvì: - Đạimạchdễ điều khiểnquátrìnhươm mầ m. - Đạimạchcho tỉlệenzym cânđối thíchhợpchocôngnghệ bia. - Vỏđại mạch dai nênnghiền ít nát và tạolớptrợlọcrất xốp. - Malt đại mạch cho biacóhương vị đặc trưng hơn so với cácloạimaltkhác. - Riêng đối vớimộtsốnướcthì đạimạch dễ trồnghơn so với các loạilúamạch khác. c. Hoa houblon Hoa houblon được con người biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm TCN, là nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất bia. Làm cho bia có vị đắng dễ chịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm. Trong sản xuất bia người ta sử dụng hoa cái chưa thụ phấn và hoa đã thụ phấn sẽ tạo hạt làm giảm chất lượng bia. Hoa được sử dụng dưới nhiều dạng khac nhau: dạng hoa nguyên cánh, hoa viên, cao hoa,… Tuy nhiên, không sử dụng 100% cao hoa vì sẽ làm cho mùi, vị của bia bị giảm sút. Trang 3 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nhà máy sử dụng hoa houblon ở dạng hoa nguyên và dạng viên. Sử dụnghoa nguyên có ưu điểm là bảo toàn được chất lượng, nhưng đồng thời cũng có nhược điểm là giá thành cao, khó bảo quản. d. Nguyên liệu thay thế: Trongcôngnghiệpsảnxuất bia,vớimụcđíchgiảm giá thànhvàđa dạng hóasảnphẩm, ngườita đãsử dụngmộtsố nguyênliệuthaythế maltđạimạch.  Nguyên liệugiàutinh bột: Người ta có thể sử dụng các nguyên liệu dạng hạt như đại mạch chưa nẩy mầm, tiểu mạch, gạo, ngô đã tách phôi để thay thế malt đại mạch. Lượng nguyên liệu thay thế được sử dụng tùy theo từng nước và từng loại bia. Có những nước cấm sử dụng nguyên liệu thay thế nhưng cũng có những nước sử dụng với tỉ lệ cao (trên 50%). Khi sử dụng nguyên liệu thay thế để nấu bia với tỉ lệ cao cần phải sử dụng thêm các chế phẩm enzym.  Các nguyên liệugiàu đường: Các loại nguyên liệu giàu đường được bổ sung trực tiếp vào dịch đường ở giai đoạn houblon hóa. Có thể sử dụng các loại nguyên liệu sau để bổ sung: đường mía, đường củ cải, đường glucose, đường nghịch đảo, mật tinh bột,... Không nên sử dụng đường với tỉ lệ lớn để thay malt trong nấu bia vì khi đó sẽ làm thay đổi lớn tỉ số giữa các chất đường và không đường, kết quả sẽ làm giảm chất lượng của bia. e. Men Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường. Các giống men bia cụ thể được lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, Men bia sẽ chuyển hoá đường thu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn và carbon đioxit (CO2). Bia Sài Gòn, với công nghệ sản xuất hiện đại hiện sử dụng loại men được nuôi cấy có độ tinh khiết cao, đảm bảo sự ổn định và đồng bộ trong sản phẩm của mình. 1.2.3. Quy trình sản xuất bia Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu được bằng cách lên men bia ở nhiệt độ thấp dịch đường ( chế biến từ malt đại mạch và các hạt giàu tinh bột như gạo, bắp…) cùng với nước và hoa houblon. Tất cả các loại bia đều chứa một lượng cồn từ 1,8-7% so với thể tích và khoảng 0.3-0.5% khí CO2 tính theo trọng lượng. Đây là hai sản phẩm chính của quá trình lên men bia từ các loại dịch đường đã được houblon hoá , được tiến hành do một số chủng đặc hiệu của nấm men saccharomyces. Ngoài ra trong bia còn chứa các hợp chất khác, một số là sản phẩ m phụ của quá trình lên men, một số là sản phẩm của quá trình tương tác hoá học, phần còn lại là những cấu tử, hợp phần của dịch đường không bị biến đổi trong suốt quá Trang 4 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI trình công nghệ. Tất cả những cấu tử này tuỳ vào mức độ và vai trò đều trực tiếp tham gia vào việc định hình hương vị và nhiều chỉ tiêu chất lượng của bia thành phẩm. Với hương thơm dặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon, các chất khoáng, chất tạo hương… ở tỷ lệ cân đối đã tạo cho bia có một hương vị đậm đà mà không hề thấy ở các sản phẩm khác. Nhân tố tạo ra tính độc đáo của bia trước hết là do đặc tính của nguyên liệu sau đó là do tính chất của quá trình công nghệ. Công nghệ sản xuất bia là quá trình phức tạp dù được thực hiện thủ công hay tự động hoá thì đều phải trải qua các giai đoạn : - Chế biến dịch đường, houblon hoá - Lên men chính để chuyển hoá dịch đường thành bia non , lên men phụ và tang trữ bia non thành bia tiêu chuẩn - Lọc trong bia , đóng bao bì , hoàn thiện sản phẩm … A/ Sản xuất dịch đường houblon hoá : Sơ đồ công nghệ sản xuất dịch đường houblon hoá bao gồm :  Làm sạch và đánh bóng malt .  Nghiền malt :  Đập nhỏ hạt ra thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước , thúc đẩy quá trình đường hoá và các quá trình thuỷ phân nhanh và triệt để hơn.  Có 3 cách tiến hành nghiền malt: nghiền khô, nghiền ẩm, nghiền nước.  Đường hóa nguyên liệu  Nguyên liệu sau khi đã nghiền nhỏ sẽ được hoà trộn với nước ở trong thiết bị đường hoá . Lượng nước phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia và đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị .  Trong môi trường giàu nước các hợp chất thấp phân tử sẽ hoà tan vào nước trở thành chất chiết của dịch đường sau này, các hợp chất cao phân tử như tinh bột, protein sẽ bị tác động bởi các nhóm enzyme tương ứng khi nhiệt độkhối dịch được nâng đến điểm thích hợp dưới sự xúc tác của hệ enzyme thuỷ phân các hợp chất cao phân tử sẽ bị cắt thành sản phẩm thấp phân tử và hoà tan vào nước trở thành chất chiết của dịch đường.  Ở phân đoạn sản xuất dịch đường thường được bố trí các loại thiết bị chính sau: thiết bị phối trộn, thiết bị đường hoá, thiết bị lọc, thiết bị đun dịch đường với hoa houlon, thiết bị tách bã hoa …  Lọc bã malt: sau khi đường hoá kết thúc , bao gồm 2 hợp phần: pha rắn và pha lỏng. Trang 5 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI  Thành phần pha rắn bao gồm các cấu tử không hoà tan của bột nghiền còn pha lỏng bao gồm nước và các hợp chất thấp phân tử được trích ly từ malt hoà tan trong đó. Pha rắn gọi là bã malt còn pha lỏng gọi là dịch đường .  Mục đích của quá trình này là tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước tiếp theo của quá trình còn pha rắn loại bỏ ra ngoài.  Thiết bị lọc bã malt: thùng lọc đáy bằng, máy ép khung bản…  Nấu dịch đường với hoa houblon:  Trích ly chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường để làm nó có vị đắng và hương thơm dịu của hoa – đặc trưng của bia .  Polyphenol khi hoà tan vào dịch đường ở nhiệt độcao sẽ tác dụng với với các hợp chất protein tạo thành các phức chất màng nhầy dễ kết lắng sẽ kéo theo các phần tử cặn lắng theo.  Trường độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lượng nguyên liệu, cường độ đun, nồng độ chất hoà tan… và nằm trong khoảng từ 1,5-2,5h.  Làm lạnh và tách cặn dịch đường. ( Dịch đường: bao gồm nước và các cấu tử hoà tan, chất chiết: cấu tửhoà tan chứa 93% chất hữu cơ 7% chất vô cơ) B/ Lên men chính lên men phụ và tàng trữ bia: Lên men là giai đoạn quyết định đề chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động của chúng  Lên men chính: một lượng lớn cơ chất trong dịch đường bị nấm men hấp thụ tạo thành rượu etylic, khí CO2các hợp chất dễ bay hơi… một phần nhỏ bị kết lắng và phải loại bỏ ra ngoài .  Lên men phụ và tàng trữ bia: ở giai đoạn này các quá trình sinh hoá lý xảy ra hoàn toàn giống quá trình lên men chính nhưng với tốc độ chậm hơn vì nhiệt độ thấp hơn và lượng nấm men cũng ít hơn, đây là quá trình nhằm chuyển hoá hết phần đường có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non .  Làm trong bia: sự hiện diện của các hạt dạng keo, nấm men, nhựa đắng… góp phần làm giảm độ bền của bia do đó làm trong giúp tăng thời gian bảo quản khi lưu hành trên thị trường .  Chiết bia vào chai: chai đựng bia phải làm từ thuỷ tinh chất lượng cao có màu caphe hoặc xanh nhạt. Trang 6 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Quy trình sản xuất bia: Xay nghiền Malt khô Phế liệu Ngâm nấu Nước Xử lý đường hóa Lọc trong Hơi nước Dịch đường Đun sôi Hoa houblon Lắng trong Không khí Làm nguộ i Nén Xử lý Lên men chính Lên men phụ và tàng trữ Lọc trong CO2 Chai, lon Xuất xưởng Bia tươi Rửa khử trùng Chiết chai, lon Thanh trùng Dán nhãn Trang 7 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Chương 2: NƯỚC THẢI BIA 2.1. CÁC NGUỒN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không bị ô nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại. Nước thải từ bộ phận nấu - đường hoá, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể chứa, sàn nhà … nên chứa bã malt, tinh bột, bã hoa, các chất hữu cơ, … Nước thải từ hầm lên men là nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa, đường ống, sàn nhà, xưởng, … có chứa bã men và chất hữu cơ. Nước thải rửa chai, đây cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong công nghệ sản xuất bia. Về nguyên lý để đóng chai thì phải được rửa qua các bước: rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1 -3 % NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng và nước lạnh. Do đó, dòng thải của quá trình rửa chai có độ ph cao vào làm cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính. Tính chất nước thải nhà máy bia Đặc trưng nước thải nhà máy Bia: hàm lượng các chất hữu cơ protein và cacbonate cao, tỉ số BOD5/COD cao, hàm lượng N, P cao. Nước thải từ quá trình sản xuất Bia có thành phần, tính chất và nhiệt độ không ổn định phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau. Các nguồn nước thải chủ yếu:  Nước thải lọc bã hèm trong công nghệ: Đây là loại nước thải ô nhiễm nặng. Nước thải phát sinh từ công nghệ lọc phèn nên chúng bị nhiễm bẩn bởi các chất hữu cơ, cặn bã hèm, các vi sinh vật.  Nước thải lọc dịch đường: Nước thải này thường bị nhiễm bẩn hữu cơ, lượng Gluco trong nước này cũng ở mức cao, là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của các loại vi sinh vật. Ngoài ra nước thải lọc dịch đường có độ đục và độ màu khá cao.  Nước thải từ các thiết bị goải nhiệt được xem như là sạch nhưng có nhiệt độ cao khoảng 45- 500C có thể có một lượng dầu mỡ nhưng không đáng kể.  Nước rửa chai: đây là dòng thải có độ kiềm cao. Trang 8 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Gạo Malt Hồ hoá Đường hoá Bã malt Lọc dịch đường Nước thải Đường Nước thải Houblon hoá Houblon Bã hoa Lắng cặn Nước thải Làm lạnh nhanh Nước thải O2 + men Lên men Nước thải Vỏ chai Lọc bia Rửa chai Chiết chai Nước thải Nước thải Thanh trùng Dán nhãn Trạm XLNT Bia thành phẩm Sơ đồ dòng thải trong nhà máy Trang 9 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.2. THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI Tải lượng ô nhiễm trong nước thải bia là 6-8 kgBOD5, 9-30 kgCOD, 2-4 kg cặn lơ lửng… cho 1000 lít bia. Các nghiên cứu về thành phần, tính chất nước thải sản xuất bia cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải tại cơ sở sản xuất bia lớn hơn quy chuẩn cho phép rất nhiều lần. Kết quả phân tích được tại một số nhà máy bia: Thông Đơn A B C D E F G số vị PH - 6.8 – 6.7- 9.5 - 9 – 14 8.5 5.8- 8 5.7- 9.4 11.7 BOD5 mg/l 1800 - 1100 - - 1000 3500- 185- 1500 4000 2400 COD mg/l 2400 1960- 1800 - 2000- 1600 1800- 310- 2690 3000 3400 2800 3500 N mg/l 60 75 30 - - 20- 40 48- 100 348 P mg/l 3.2 - 10 - 30 - 12- 15 1.4- 9.09 SS mg/l 420 - - 600 - 250- 158- 1000 300 1530 Bảng 2.1. Tổng hợp tính chất nước thải một số nhà máy Bia.  Chú thích: A:Lâm Minh Triết- Kỹ thuật môi trường- bảng 7.5. B: Nhà máy Bia Sài Gòn- Bình Dương, KCN Tân Đông Hiệp B, Dĩ An, Bình Dương. C, G: Trần Văn Nhân- Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử lý nướ thải. D: Công ty TNHH Bia Huế- Thừa Thiên Huế. E: Lê Gia Huy, Giáo trình công nghệ vi sinh vật xử lý nước thải. F: Công ty Bia Hà Nội- Vũng Tàu. Trang 10 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020
GVHD: ThS. Nguyễn Thái Anh ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Chương 3: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1.1. Phương pháp cơ học Đây là một trong những phương pháp rẻ tiền mà hiệuquả chấp nhận được. Các công trình tiêu biểu trong phương pháp cơ học chủ yếu như: Song chắn rác, máy nghiền rác, lưới lọc rác, bể điều hòa, bể lắng cát, bể lọc nhanh, bể tuyển nổi… 3.1.1.1. Song chắn rác Mục đích: Song chắn rác được sử dụng nhằm mục đích tách các loại rác rưởi và tạp chất không tan có kích thước lớn ra khỏi nước thải. Song chắn rác giúp bảo vệ các thiết bị máy móc như bơm, hệ thống đường ống, các công trình thuộc các công đoạn xử lý tiếp theo. Phân loại: Theo kích thước khe hở giữa các thanh song chắn thì có 3 loại là: loại lớn, loại trung bình và loại nhỏ.Theo đặc điểm cấu tạo thì chia làm 3 loại: loại cố định, loại di động, loại hợp nhất với máy nghiền rác.Theo phương pháp lấy rác thì chia thành 2 loại: loại thủ công khi lượng rác nhỏ hơn 0,1 m3/ng.đ và loại cơ giới khi lượng rác lớn hơn 0,1 m3/ng.đ 3.1.1.2. Máy nghiền rác Mục đích: Nghiền chất thải rắn có kích thước lớn không cần loại khỏi dòng nước thải. Tạo kích thước đồng đều. Vị trí đặt máy nghiền rác: Đặt máy nghiền rác song song với song chắn rác. Chỉ sử dụng máy nghiền rác và luôn luôn đặt ở mương dẫn nước vào. 3.1.1.3. Bể điều hòa Mục đích: Chức năng của bể điều hòa là điều hòa lưu lượng và/hoặc nồng độ các chất bẩn trong nước thải. Kiểm soát và pha loãng các chất độc hại nhằm tránh ảnh hưởng tới các công trình xử lý sinh học phía sau. Làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng “shock” của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng chất hữu cơ. Ngoài chức năng điều hòa, việc khuấy trộn trong bể điều hòa còn giúp tránh lắng cặn, tham gia làm thoáng sơ bộ, tăng hiệu suất lắng ở bể lắng đợt 1, oxy hóa một phần các chất hữu cơ. Phân loại: Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng. Vị trí nằm trực tiếp trên đường chuyển động của dòng chảy.Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu. Vị trí có thể nằm trực tiếp trên đường vận chuyển của dòng chảy hoặc ngoài đường đi của dòng chảy. Trang 11 SVTH: Nguyễn Minh Đại 08115055 Nguyễn Văn Nghiểm 08115020