1) Vài nột về nhà mỏy bia Hương sen.
Nhà mỏy Bia cao cấp Hương Sen cú thiết bị tiờn tiến, hiện đại và tự động húa với cụng suất ban đầu15 triệu lớt/năm. Năm 1998 Nhà mỏy đó hoàn thành và đi vào hoạt động, những giọt bia vàng, bia đen, bia tươi đầu tiền đó ra đời, được khỏch hàng trong nước và quốc tế ưa thớch. Sản phẩm đạt chất lượng cao, mẫu mó đẹp gõy ấn tượng cho người tiờu dựng, sản xuất tăng trưởng mạnh. Sau 10 năm đi vào sản xuất nhà mỏy đó nõng cụng suất lờn hơn 100 triệu lớt/năm.
Năm 2006 Cụng ty đó cho ra đời một Cụng ty Thương mại Hương sen - viết tắt là “DABECO” trực thuộc Cụng ty Hương Sen với chức năng chuyờn mua bỏn và tiờu thụ sản phẩm, vật tư nguyờn nhiờn vật liệu, xuất nhập khẩu mỏy múc thiết bị, DABECO đó hoạt động mạnh và thành cụng cú nhiều uy tớn. Nhón hiệu chớnh của cụng ty là bia Hương sen, bia Hương Sen, bia Beyker, nước cam, nước chanh, nước bớ đao, nước cola, vải, sợi cỏc loại được nhiều người ưa thớch.Cụng ty là doanh nghiệp đầu tiờn ở Việt Nam trong ngành Bia rượu - Nước giải khỏt xõy dựng hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001 - 2000 và ỏp dụng phần mềmquản lý trờn toàn hệ thống. Cụng ty đầu tư thiết bị cụng nghệ tiờn tiến, đồng bộ, nhà mỏy sạch sẽ đảm bảo vệ sinh mụi trường, là doanh nghiệp cú hệ thống xử lý nước thải tiờn tiến nhất do Nhật Bản cung cấp, đồng thời ý thức bảo vệ tầng ozon đảm bảo mụi trường sống cho con người được tổ chức JEA
đỏnh giỏ cao. Cụng ty nhận được nhiều giải thưởng cao quý dành cho chất lượng nhưcỳp Sen Vàng, Chõn dung Bạch Thỏi Bưởi, 20 huy chương Vàng, giải thưởng Sao vàng đất việt và gần 20 cỳp vàng cỏc loại .
2) Tự động húa cụng nghệ xử lý nước nấu
Hệ thống xử lý nước nấu bia Hương sen cú cụng suất 70 m3/h. Hệ thống gồm 2 dóy làm việc độc lập. Khi một dóy làm việc thỡ dóy cũn lại nghỉ nờn luụn luụn đảm bảo nước đầu ra cung cấp được liờn tục. Mỗi dóy gồm 1 tank cỏt, 1 tank than, 1 tank Anion và 1 tank Cation, cựng cỏc thiết bị khỏc đi kốm như bơm nước, cỏc loại van, cỏc thiết bị giỏm sỏt, điều khiển ... đảm bảo cho hệ thống làm việc đỳngtheo quy trỡnh cụng nghệ.
Trong 1 chu trỡnh, nước sẽ đi qua tank cỏt đến tank than đến tank Anion đến tank Cation và cuối cựng đi về bể chứa thành phẩm nếu đạt chỉ tiờu chất lượng như quy định, nước khụng đạt tiờu chuẩn thỡ sẽ được đẩy tuần hoàn trở lại để thực hiện lại chu trỡnh cho đến khi nào đạt thỡ sẽ được đi về bể chứa thành phẩm.
Hỡnh 2.5. Hỡnh ảnh dõy chuyền xử lý nước nhà mỏy bia hương sen
Khử trựng
Clo Lọc cỏt Lhoạt tớnhọc than
Bơm và lọc tinh Lọc Anion Lọc Cation Đo kiểm tra nước ra Hơi núng NaCl 35% HCl 30% Nước đó xử lý Nước vào (City water)
a) Hệ thống khử trựng Clo
- Mục đớch: Cung cấp và duy trỡ hàm lượng clo dư 0,1- 0,3 mg/l ở bể chứa trung gian cho mục đớch khử trựng nước và oxy hoỏ Fe, Mn. Sơ đồ điều khiển như hỡnh 2.7
NaOCl 12,5% được định lượng vào hệ thống tại vị trớ đường cấp nước vào bể với hàm lượng 5 g/m3. NaOCl được cấp vào hệ thống thụng qua bơm định lượng tự động điều chỉnh lượng hoỏ chất tuỳ theo sự thay đổi lưu lượng của nước cấp. Tớn hiệu điều khiển bơm 4 - 20 mA được cấp bởi đồng hồ lưu lượng
KROHNE.
Cụng suất tớnh toỏn của bơm định lượng: 2,5 l/h.
b) Hệ thống lọc trong, lọc sắt, mangan - Mục đớch Lọc trong và lọc Fe, Mn Hỡnh 2.8. Sơ đồ cụng nghệ tank lọc cỏt Nước vào Nước ra Nước rửa ngược Nước thải
- Quỏ trỡnh hoạt động như
Hệ thống cú cụng suất lọc 70 m3/h bao gồm 02 bỡnh lọc cỏt thạch anh hoạt động song song. Quỏ trỡnh sục rửa cỏc bỡnh lọc hoàn toàn tự động thụng qua bơm rửa ngược P1101. Một trong 2 bỡnh lọc sẽ được rửa ngược khi một trong cỏc điều kiện sau đạt được:
- Độ chờnh ỏp trước/sau bỡnh PT501- PT502 = 0,5 Bar. - Thời gian hoạt động của bỡnh lọc: 3 –5 ngày.
Chỳ ý:
- Qỳa trỡnh sục rửabỡnh lọc sẽ được thực hiện tuần tự cho cỏc bỡnh A, B.
- Khi ỏp suất nước cấp đầu vào > 2bar thỡ bơm rửa ngược mới hoạt động. Nếu ỏp suất nước đầu vào < 2 bar thỡ quỏ trỡnh rửa ngược sẽ khụng thực hiện và ở chế độ chờ Waiting.
c) Hệ thống lọc than hoạt tớnh
- Mục đớch
Hệ thống lọc than hoạt tớnh được sử dụng để loại trừ clo dư cũng như cỏc tạp chất hữu cơ (THM và cỏc tạp chất) cú trong nước, hệ quả của cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ xử lý nước trước đú.
Nguồn nước đầu vào.
Nước sau quỏ trỡnh lọc Fe, Mn và lọc trong:
ỏp suất P: 3,5 –4 bar, lưu lượng 70 m3/h. pH: 6,5 – 7,5.
Clo dư < 1mg/l.
-Cỏc thụng số kỹ thuật của hệ thống.
Cụng suất: 70m3/h.
ỏp suất nước cấp: 3 – 4 bar.
ỏp suất khớ nộn cho hệ thống van điều khiển 4- 6 bar.
ỏp suất hơi steam cho quỏ trỡnh tỏi sinh: 5 – 6 bar.
Lượng Steam cho một lần tỏi sinh khoảng 125 kg/bỡnh lọc. Đường kớnh bỡnh: 1200 mm.
Chiều cao bỡnh 3500 mm.
- Qui trỡnh làm việc
Hệ thống gồm cú 2 bỡnh lọc hoạt động song song, vật liệu bỡnh lọc bằng inox AISI 316. Quỏ trỡnh tỏi sinh bằng hơi núng trực tiếp.
Nước vào
sau lọc cỏt Hơi núng vào
Nước ra Nước rửa Hơi núng ra
Hỡnh 2.9. Sơ đồ cụng nghệ tank lọc than
Nước sẽ đi từ đỉnh bỡnh xuống đỏy qua lớp vật liệu lọc than hoạt tớnh. Cỏc quỏ trỡnh làm việc của bỡnh lọc gồm cú:
Washing: Quỏ trỡnh này được thực hiện ở giai đoạn đầu khi mới bắt đầu đưa hệ thống vào làm việc.
Service: Là quỏ trỡnh lọc cơ bản của hệ thống.
Flushing: Là quỏ trỡnh sục rửa định kỳ của hệ thống nhằm loại bỏ cỏc tạp chấttrong cỏt. Thời gian thực hiện quỏ
trỡnh này cú thể là 2 hay 3 ngày/lần tuỳ thuộc vào chất lượng nước đầu vào. Quỏ trỡnh này sẽ được thực hiện tự động và luõn phiờn giữa cỏc bỡnh thụng qua bơm rửa ngược P1101.
Disinfection: Quỏ trỡnh này cú mục đớch vệ sinh, khử trựng nhả hấp thụ của than hoạt tớnh sau một khoảng thời gian làm việc. Tuỳ thuộc vào chủng loại của than hoạt tớnh cũng như chất lượng nguồn nước mà định kỳ thời gian thực hiện quỏ trỡnh này cú thể là sau mỗi 1 hoặc 2 tuần/1 lần (căn cứ vào kết quả đo của hệ thống đểkiểm soỏt hàm lượng clo dư sau bỡnh lọc than).Thời gian thực hiện quỏ
trỡnh này khoảng từ 10 – 12h. Quỏ trỡnh này được thực hiện tự động gồm cỏc bước sau:
- Sục rửa (Water loosening) thời gian 5 -10 phỳt.
- Xả rửa xuụi (water discharge) thời gian 60- 90 phỳt.
- Cấp hơi, hõm núng trực tiếp (heating).
- Sau quỏ trỡnh sục rửa, hơi nước núng steam (ỏp suất 5- 6 bar) qua van
giảm ỏp xuống ỏp suất 1,5 bar sẽ được cấp trực tiếp vào bỡnh. Trước đú, hệ thống cấp hơi steam cú quỏ trỡnh chuẩn bị hơi (1- 2 phỳt) cho việc xả nước ngưng trong hệ thống đường ống.
- Hơi steam được cấp từ từ vào bỡnh và dừng lại khi nhiệt độ tại đỏy bỡnh đạt giỏ trị t= 90- 1000 C. Thời gian này thực hiện trong khoảng thời gian từ 1- 3
giờ.
- Duy trỡ nhiệt độ (Retention) tiếp theo hơi steam sẽ cũn được duy trỡ trong bỡnh với một lượng phự hợp nhằm du trỡ nhiệt độ trong bỡnh than trong một thời gian tiếp theo 30- 60 phỳt.
- Xả hơi steam (steam release) sau đú hơi núng được xả ra ngoài nhằm giảm nhiệt độ trong bỡnh, thời gian xả nhiệt độ 30- 60 phỳt.
- Làm nguội tự nhiờn (cooling) tiếp theo hệ thống sẽ chuyển sang giai đoạn làm nguội tự nhiờn. Quỏ trỡnh làm nguội bỡnh tới khi nhiệt độ đỏy bỡnh giảm xuống t= 600 C. Quỏ trỡnh làm nguội tự nhiờn này cú thể cần từ 6 – 8h.
- Làm nguội bằng nước (cooling by water) quỏ trỡnh làm nguội hệ thống bằng nước, nước được cấp từ từ vào bỡnh nhằm làm giảm nhiệt độ tại đỏy bỡnh xuống t= 40 0C trong khoảng thời gian 30- 60 phỳt.
Hỡnh 2.10. Sơ đồ tram bơm trung gian Nước vào
Nước ra
- Cuối cựng là quỏ trỡnh xả rửa (washing) trước khi đưa bỡnh vào sử dụng, thời gian 5- 10 phỳt.
d) Hệ thống trạm bơm trung gian P1201/ P1202 Hệ thống gồm 2 bơm
như hỡnh 2.10 trong đú 1 bơm làm việc 1 bơm dự phũng.
Bơm 4 hoạt động thụng qua biến tần nhằm duy trỡ ỏp suất cần thiết cho hệ trao đổi cation/anion (đặc biệt trong giai đoạn tỏi sinh hỳt hoỏ chất).
Bơm 5 hoạt động bơm tuần hoàn hệ thống khi kết thỳc quỏ trỡnh tỏi sinh
hoặc bể chứa thành phẩm đầy.
e) Hệ thống lọc tinh
Hai hệ thống cột lọc tinh 5 micron (như hỡnh 2.11) sau hệ thống lọc than và hệ thống trao đổi ion cho phộp loại trừ cỏc phần tử hạt lọc của hệ thống trước đú.
Khi độ chờnh ỏp suất đầu vào/ra của hệ thống >0,5 bar thỡ phải tiến hành thay cỏc fil lọc. f) Hệ thống trao đổi anion/cation Mục đớch: Khử cứng, kiềm và cỏc muối khỏc trong nước như
Cl-, Sulphate nhằm đạt được cỏc yờu cầu cho nước nấu bia.
Nguồn nước đầu vào sau bỡnh than và lọc tinh.
Cỏc thụng số cơ bản của hệ thống
-Cụng suất 70 m3/h.
-Lượng nước của một chu kỳ hoạt động 250 Hỡnh 2.11. Sơ đồ cột lọc tinh Nước ra Nước Vào Nước thải
Hỡnh 2.12. Sơ đồcụng nghệ tank lọc Anion N aC l v ào N ướ c và o N ướ c rử a ng ượ c Hồi NaCl
-Hệ thống gồm cú: 4 bỡnh lọc Composite d 1000;Vật liệu lọc Purolite C100, A400; Hệ thống van, đường ống, hệ thống cấp húa chất tỏi sinh HCl 30%,
NaOH 35%; Cỏc hệ thống đo, đầu dũ, kết nối với tủ điều khiển qua trung tõm.
Qui trỡnh hoạt động
Hệ thống cú 2 dóy AB và CD hoạt động song song với nhau. Mỗi dóy gồm cú một bỡnh trao đổi cation và một bỡnh anion nối tiếp nhau . Như vậy một trong 2 dóy sẽ ở chế độ làm việc trong khi dóy kia ở chế độ tỏi sinh hoàn nguyờn hoặc chạy tuần hoàn (Recycle).
Khi bể chứa thành phẩm đầy thỡ cả hai sẽ cựng chạy ở chế độ tuần hoàn.
Chế độ tỏi sinh: Quỏ trỡnh tỏi sinh của dóy đang làm việc được thực hiện khi một trong cỏc điều kiện sau đạt được.
-Độ điện dẫn (CD_conductivity) nước đầu ra (sau bỡnh anion) tăng tới giỏ trị đặt trước (30 micro Siemens/cm).
-Lượng nước đó xử lý đạt giỏ trị đặt trước: 350m3.
Khi đú thỡ hệ thống sẽ tự động chuyển sang chế độ tỏi sinh hoàn nguyờn cho cả hai bỡnh Cation và Anion đồng thời. Khi đú dóy đang ở chế độ tuần hoàn sẽ chuyển sang chế độ làm việc. Tổng thời gian cho quỏ trỡnh tỏi sinh là 120- 150
phỳt bao gồm cỏc bước sau:
- Rửa ngược: 10 phỳt
- Hỳt axit, xỳt: 60 phỳt, lưu lượng HCl 30% cần thiết 220 l/h. Lưu lượng NaOH 35% cần thiết 186 l/h.
- Rửa xuụi chậm: 40- 60 phỳt.
- Rửa xuụi nhanh: 10 phỳt.
Sau khi thực hiện xong quỏ trỡnh tỏi sinh, hệ thống sẽ chuyển sang chế độ chạy tuần hoàn.
Chỳ ý: Trong quỏ trỡnh hệ thống cần thực hiện quỏ trỡnh tỏi sinh, nếu lượng hoỏ chất ở trong bỡnh chứa ở mức thấp thỡ sẽ cú tớn hiệu bỏo alarm trờn màn hỡnh. Khi đú hệ thống sẽ chỉ chuyển sang chế độ tỏi sinh hoàn nguyờn khi hoỏ chất đó được bổ sung vào cỏc bỡnh chứa.
g) Hệ thống phối trộn và kiểm soỏt chất lượng nước
Cỏc thụng số cơ bản của chất lượng nước đầu ra gồm cú: pH, TH, TAC, muối (NaCl).Để kiểm soỏt cỏc thụng số kể trờn, cỏc bộ đo thụng số tự động pH, TH, TA sẽ được gắn trờn đầu ra của hệ thống trước khi cấp vào bể chứa.
Đồng thời, cỏc tớn hiệu điều khiển bộ điện dẫn CD sẽ được đưa tới van điều khiển tuyến tớnh V0801 cho phộp phối trộn nước trước/sau trao đổi cation/anion với một lượng phự hợp nhằm đảm bảo cỏc thụng số đầu ra.
- Bộ đo Clo dư sẽ cho hiển thị giỏ trị tức thời Clo dư sau bỡnh lọc than.
- Bộ đo pH sẽ cho hiển thị giỏ trị tức thời của pH nước sau xử lý.
- Bộ đo TH, TAC cho hiển thị giỏ trị tức thời TH, TAC nước sau xử lý. Nếu đặt ở chế độ tự động cho phộp thiết bị đo TH, TAC sau một khoảng thời gian nhất định (từ 5 –99 phỳt). Khi đặt ở chế độ Standby (đốn Standby sỏng) thỡ thiết bị ở chế độ chờ. Khi cần đo ta phải ấn vào phớm yờu cầu đo.
3) Điều khiển hệ thống xử lý nước nấu
a) Cỏc yờu cầu chung cho việc lắp đặt hệ thống
- Yờu cầu của phũng mỏy: nhiệt độ trong phũng 5- 400C, độ ẩm < 80%, mặt bằng phẳng. Yờu cầu về nguồn nước cấp: T= 5- 40 0C, ỏp suất 3,5 –4 bar. Tất cả cỏc yờu cầu cho việc lắp đặt cần tuõn thủ cỏc quy định, chỉ dẫn của nhà sản xuất.
Yờu cầu về húa chất trong quỏ trỡnh tỏi sinh hệ thống trao đổi Cation và /Anion
- HCl 30%, NaOH 35% với độ tinh khiết cao.
- Hơi Steam sạch cho tỏi sinh bỡnh lọc than.
Hỡnh 2.13. Sơ đồ cỏc bộ đo chất lượng đầu ra Nước vào Nước ra
- Đặc biệt chỳ ý cỏc điều kiện an toàn khi sử dụng cỏc loại húa chất cho quỏ trỡnh tỏi sinh đề phũng tai nạn cỳ thể xảy ra.Tất cả nước của quỏ trỡnh tỏi sinh cần đưa về hệ thống xử lý chung của nhà mỏy.
b) Sơ đồ và nguyờn lý điều khiển hệ thống
Sơ đồ đấu điều khiển hệ thống như hỡnh 2.13
Hỡnh 2.14. Sơ đồ điều khiểnhệ thống xử lý nước nấu bia
- Hệ thống điều khiển thụng qua giao diện điều khiển trờn mỏy tớnh sử dụng phần mềm WinCC đặt tại nơi sản xuất. Mỏy tớnh kết nối PLC thụng qua cổng MPI.
- Hệ thống thực hiện được ở cả 2 chế độ bằng tay và tự động.
- PLC S7-300 điều khiển kết nối trực tiếp với cỏc thiết bị vào ra.
- Cỏc van nước trong hệ thống dựng van khớ nộn điều khiển bằng điện từ
PLC
- Điều khiển nhiệt độ cho quỏ trỡnh làm sạch tank than nhờ van tuyến tớnh điều khiển từ PLC kết hợp cảm biến nhiệt độ.
- Điều khiển cỏc bơm nhờ PLC và biến tần
- Cỏc bộ đo kiểm tra chất lượng nước đặt tại chỗ, đầu ra kết nối PLC Cỏc tớn hiệu vào PLC
- Cỏc nỳt bấm vận hành - Cỏc cảm biến
Cỏc tớn hiệu ra điều khiển - Điều khiển cỏc van - Điều khiển động cơ Mỏy tớnh giỏm sỏt
và điều khiển
c) Hỡnh ảnh giao diện điều khiển giỏm sỏt hệ thống qua dựng WinCC