1) Khỏi quỏt chung về xử lý nước nấu bia.
Xử lý nước trong cụng nghiệp bao gồm hai hỡnh thức: xử lý nước sạch (nước đầu vào) và xử lý nước thải (nước đầu ra ). Xử lý nước đầu vào cú vai trũ cung cấp nước đó được xử lý đảm bảo chất lượng quy định của quy trỡnh cụng nghệ để sử dụng. Xử lý nước thải nhằm đảm bảo cho nước thải ra mụi trường đạt cỏc yờu cầu sạch, khụng chứa cỏc chất độc hại và thõn thiện với mụi trường. Tất cả cỏc hệ thống xử lý nước nhỡn chung đều cú sự giống nhau về nguyờn tắc, nước chưa được xử lý sẽ được xử lý bằng cỏch được đưa qua một hệ thống xử lý nước, đầu ra của hệ thống xử lý nước đú thường cú cỏc thiết bị đo để đảm bảo chắc chắn nước đầu ra đó được xử lý đỳng theo yờu cầu. Như vậy, hệ thống xử lý nước cũng cú đầu vào và đầu ra. Đầu vào của hệ thống xử lý nước là nước chưa được xử lý. Đầu ra của hệ thống xử lý nước là nước đạt tiờu chuẩn theo yờu cầu sử dụng.
Trong quỏ trỡnh sản xuất bia, nước được sử dụng rộng rói trong mọi khõu, từ cỏc cụng đoạn chớnh như nấu, lọc ... đến cỏc khõu vệ sinh. Trong thành phần bia,
nước cũng chiếm một lượng lớn (80 – 90%), gúp phần hỡnh thành nờn hương vị
của bia. Bởi vậy, nước dựng trong sản xuất bia phải cú chất lượng tốt, đỏp ứng
được cỏc chỉ tiờu quan trong cơ bản. Nước sử dụng để nấu bia phải đạt tiờu
chuẩn sau: - Khụng màu, khụng mựi, khụng vị - Độđục NTV 0,7 - pH : 6,5- 7,5 - Kiềm tổng (oF) 2 - Độ cứng tổng(oF) 2 - Hàm lượng Ca2+(mg/l): 30-60 - Hàm lượng Mg2+(mg/l) < 20 - Hàm lượng Na+(mg/l): 23-28 - Hàm lượng K+(mg/l) 4 - Hàm lượng NH4+(mg/l) 0.5 - hàm lượng Fe(mg/l) 0,05 - hàm lượng Mn(mg/l) 0,05
- hàm lượng Cl2dư(mg/l): 0 mg/l - Hàm lượng NO 3 (mg/l) 15 - Hàm lượng NO2 mg/l) 0,1 - Hàm lượng SO24 mg/l) 3 - Al(mg/l): 0
- Hàm lượng kim loại nặng: Theo quy định của Bộ Y tế - Vi sinh vật: Theo quy định của Bộ Y tế
Nước sử dụng của nhà mỏy được lấy từ nước ngầm hoặc nước sinh hoạt sau
đú qua một hệ thống xử lý nước đểđạt đến tiờu chuẩn.
2) Một số hệ thống xử lý nước
a) Hệ thống xử lý nước cấp nhà mỏy bia Sài Gũn- Hà Nội
Hệ thống gồm cú 2 bầu lọc tinh, 2 tank lọc cỏt, 2 tank lọc than, 1 tank lọc Anion và 1 tank lọc Cation. Như vậy sẽ cú 2 dóy lọc cỏt và than làm việc độc lập, dóy này làm việc thỡ dóy kia nghỉ và ngược lại nhưng hệ thống chỉ cú 1 tank lọc Anion và 1 tank lọc Cation nờn khi 2 tank này cần hoàn nguyờn thỡ hệ thống cũng dừng làm việc, nước đầu ra sẽ bị ngưng.
Hỡnh 2.1. Hệ thống xử lý nước cấp nhà mỏy bia Sài Gũn –Hà Nội b) Hệ thống xử lý nước sản xuất nhà mỏy bia SABECO Sụng Lam
Hệ thống gồm 1 bỡnh lọc cỏt, 1 bỡnh lọc than, 1 bỡnh lọc Anion, 1 bỡnh lọc Cation. Trong hệ thống này mỗi khi 1 trong cỏc tank cần rửa ngược, tỏi sinh
ngược, tỏi sinh, hoàn nguyờn, cỏc tank sau tank đú thỡ dừng hoạt động, lỳc này nước đầu ra của hệ thống khụng cú.
Hỡnh 2.2.Hệ thống xử lý nước sản xuất nhà mỏy bia SABECO Sụng Lam
3) Quy trỡnh cụng nghệ xử lý nước nấu bia
Do yờu cầu về chất lượng nước nấu bia, do vậy cỏc hệ thống xử lý nước nấu núi chung thường xử dụng nguồn nước đầu vào từ giếng khoan hay dựng nước cấp thành phố sau đú qua hệ thống lọc để đạt tiờu chuẩn sử dụng. Thụng thường hệ thống lọc nước qua cỏc khõu lọc cỏt, than hoạt tớnh, hệ thống làm mềm nước.
-Khõu lọc cỏt:
Cỏt thạch anh được sử dụng để lọc cỏc thành phần lơ lửng cú kớch thước hạt nhỏ khụng cú khả năng kết tủa khi để lắng tự nhiờn. Trong quỏ trỡnh lọc, trờn bề mặt cỏt thạch anh sẽ tạo ra lớp màng lọc hỗ trợ cho quỏ trỡnh lọc, đặc biệt khi hydroxớt sắt III kết tủa trờn bề mặt cỏt thạch anh sẽ giỳp hấp phụ Asen khi nguồn nước cú nguy cơ bị nhiễm Asen. Cỏt thạch anh là tỏc nhõn rất tốt trong việc giữ cỏc kết tủa dạng bụng cú độ nhớt cao rất khú tỏch và khú lọc. Sử dụng cỏt thạch Tank lọc Cỏt Tank lọc Than Tank lọc Anion Tank lọc Canion Nước đầu
vào Nước đầu ra
anh cú nhiều ưu điểm, khụng tham gia phản ứng với cỏc tỏc nhõn hoỏ học cú trong nước và khụng làm ảnh hưởng đến chất lượng nước. Cỏt thạch anh cú thể sử dụng lõu dài, cú thể rửa lọc thường xuyờn khi bề mặt lọc lắng cặn thành những lớp dày. Cỏt thạch anh cú kớch thước hạt nhỏ, nờn cú bề mặt riờng lớn nờn hiệu quả lọc cao. Sau một thời gian làm việc nhất định cỏt này phải được rửa sạch hay thay thế. Thời gian rửa hay thay thế phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào.
- Khõu lọc thanhoạt tớnh:
Than hoạt tớnh là vật liệu vụ cơ cú khả năng hấp thu rất tốt cỏc hợp chất màu, mựi làm cho nước sau khi lọc trong hơn và khụng cú mựi lạ. Ngoài ra than hoạt tớnh cũn cú khả năng hấp thu cỏc hợp chất hữu cơ như dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, cỏc thành phần hữu cơ từ động thực vật phõn hủy. Túm lại than hoạt tớnh hấp thu rất nhiều hợp chất độc hại đến sức khoẻ con người, nờn than hoạt tớnh được ứng dụng rộng rói trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong xử lý nước sinh hoạt. Than hoạt tớnh là vật liệu hấp thu đa năng, khụng làm thay đổi cỏc tớnh chất hoỏ lý của nước, là vật liệu lọc được bỏn rộng rói ở thị trường, cú giỏ thành hợp lý và đó sản xuất được ở trong nước. Sau một thời gian sử dụng cú thể tỏi chế để sửdụng lại, khụng gõy ụ nhiễm mụi trường khi thải loại.
Hỡnh 2.4. Hỡnh ảnh than hoạt tớnh Bảng 2.1: Thụng số kỹ thuật than hoạt tớnh
Độ hấp phụ (Mmol/g) Bề mặt riờng (m2/g) Tổng lỗ xốp (cm3/g) Thể tớch lỗ bộ (cm3/g) Thể tớch lỗ trung (cm3/g) Thể tớch lỗ to (cm3/g) % Tẩy màu Độ ẩm (%) Độ tro (%) Độ bền (%) 4,11- 800- 1,25- 0,34- 0,027- 0,36- 42- 5-8 5 >96
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. Sau một thời gian làm việc quỏ trỡnh này cần phải được dừng làm việc để vệ sinh, khử trựng nhả hấp thụ của than hoạt tớnh . 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 đo kiểm soỏt hàm lượng clo dư sau bỡnh lọc than).
- Khõu lọc làm mềm nước (hệ thống trao đổi Cation/Anion): Nhằm mục đớch khử cứng, kiềm và cỏc muối khỏc trong nước nhằm đạt yờu cầu cho nước nấu
bia.
Cation thụng thường thuộc gốc axớt mạnh, dạng hạt keo, được sản xuất từ quỏ trỡnh sunfon hoỏ hợp chất cao phõn tử trựng hợp từ polystyrene. Loại hay sử dụng như Indion 220Na cú cở hạt đồng đều, độ xốp đảm bảo khả năng trao đổi cation cao nhất. Với cỏc đặc tớnh lý húa tối ưu và độ bền nhiệt, lọc Cation được dựng để làm mềm nước, khử chất ụ nhiễm amụni hoặc khử khoỏng. Khi độ trao đổi bóo hũa cú thể tỏi sinh bằng dung dịch NaCl, HCl hoặc H2SO4 (tựy theo mục đớch sử dụng để làm mềm hay khử khoỏng) theo cựng chiều hoặc ngược chiều dũng nước.
Anion điển hỡnh như Indion FFIP là loại nhựa trao đổi Anion gốc bazơ mạnh dạng 1 (tớnh kiềm mạnh nhất), dạng hạt, được sản xuất từ Polystyrene Copolymer với nhúm chức Trimethyl Benzyl Ammonium (-N+R3). Indion FFIP
là loại nhựa cú dung lượng trao đổi, độ thẩm thấu và độ bền cơ học cao, cú khả năng tỏi sinh nhanh. Với cấu trỳc lổ đồng nhất, Indion FFIP ớt bị nhiễm bẫn bởi
cỏc chất hữu cơ và dễ dàng rửa sạch khi tỏi sinh. Indion FFIP thường được sử dụng trong cỏc thiết bị sản xuất nước siờu tinh khiết vỡ cú khả năng khử cỏc axớt yếu như Silic và Cabonic. Cú thể dựng trong bể lọc Anion hoặc bể lọc cation-
anion hỗn hợp.Khi độ trao đổi bóo hũa cú thể tỏi sinh bằng dung dịch NaOH theo cựng chiều hoặc ngược chiều dũng nước. Độ bền sử dụng: ớt nhất 3 năm nếu thực hiện theo đỳng quy trỡnh của nhà sản xuất.