1. Công nghê ̣ sản xuất bia
Hình 12. Sơ đồ công nghê ̣ sản xuất bia Kim Bài
Các công đoạn chính của công nghệ sản xuất bia được miêu tả ở hình, bao gồm: Chuẩn bi ̣ nguyên liê ̣u : Malt đại ma ̣ch và nguyên liê ̣u thay thế (gạo, lúa mì, ngô) được làm sa ̣ch rồi đưa vào xay, nghiền để tăng bề mă ̣t hoa ̣t đô ̣ng của enzym và giảm thời gian nấu.
Quá trình nấu và đƣờng hoá: Nguyên liệu malt và thế liệu được dịch hoá và đường hoá. Bột gạo được hồ hoá và dịch hoá trong nồi nấu cháo. Để tránh khê khét, 10% enzym được bổ sung vào công đo ạn này. Quá trình hồ hoá malt và hồ tinh bột
Chử Văn Sơn – CNSH 2 – K50 37
có bổ sung enzym được thực hiện trong nồi đường hoá ở nhiệt độ 750C trong 2h. Sản phẩm của quá trình này là dịch đường.
Lọc dịch đƣờng, nấu hoa, lắng cặn, làm lạnh: Dịch đường được bổ sung hoa houblon và nâng nhiệt độ lên 1000C. Bã lọc được rửa bằng nước nóng ở nhiệt độ 75 – 800
C. Sau nấu hoa, dịch đường được bơm sang thùng xoáy lốc để tách bã hoa và cặn lắng. Sau đó được làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 8 – 100C và được bổ sung oxy với lượng 30 – 35ml khí/lit dịch (tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển) rồi chuyển vào thiết bị lên men.
Quá trình lên men: Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia, gồm 2 quá trình:
Lên men chính: Thường 6 – 10 ngày, nhiệt độ duy trì trong giai đoạn lên men chính từ 8 – 100C. Khi lên men, nhiệt độ của dịch đường trong thùng tăng cho phép lên đến 14 – 160
C với áp suất khống chế ở mức 1.3 – 1.5 bar.
Lên men phụ: Sau khi quá trình lên men chính kết thúc, nhiệt độ hạ xuống 40C, giữ tiếp trong một ngày nữa rồi tiếp tục làm lạnh bia trong thùng xuống -10C. Khi làm lạnh men lắng xuống phía dưới đáy thùng và sẽ được lấy ra và chuyển vào thùng chứa men. Lượng men thu hồi được có thể sử dụng lại nhiều lần và theo tỷ lệ do bộ phận kỹ thuật công nghệ quyết định. Khi nhiệt độ trong thùng hạ xuống tới -10C giữ thêm 1 – 3 ngày nữa sau đó đem đi lọc.
Lọc bia: Nhằm tách các h ạt cặn, tạp chất còn sót lại trong bia, làm tăng độ trong của bia và làm tăng thời gian bảo quản. Thiết bị lọc có thể là lọc khung bản với chất trợ lọc là diatomit.
Bão hoà CO2 và chiết bia: Từ thùng chứa bia trong, bia có thể được bão hoà thêm CO2 để tăng nồng độ CO2 trong bia rồi đưa đi chiết chai, chiết bom hoặc đóng lon.
2. Nƣớ c thải của nhà máy bia Kim Bài
Nước thải của nhà máy chủ yếu là nước thải sản xuất:
Nướ c làm la ̣nh , nước ngưng, đây là nguồn nước ít bi ̣ ô nhiễm có thể tái sử dụng lại.
Chử Văn Sơn – CNSH 2 – K50 38
Nướ c từ bô ̣ phâ ̣n nấu – đường hóa , chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu , bể chứa, sàn nhà, … nên chứa bã malt, tinh bô ̣t, bã hoa, các chất hữu cơ…
Nướ c thải từ vê ̣ sinh các thiết thiết bi ̣ lên men ,thùng chứa , đườ ng ống …có chứa bã men và các chất hữu cơ.
Nướ c rửa chai, chiết chai là mô ̣t trong dòng thải có ô nhiễm lớn của nhà máy.
Bảng 3. Thành phần nƣớc thải nhà máy bia Kim Bài
STT Thông số Đầu vào Đầu ra
1 pH 5 7.2 2 COD (mg/l) 2500 100 3 BOD5(mg/l) 1800 50 4 SS(mg/l) 350 100 5 Tổng N(mg/l) 52 30 6 Tổng P(mg/l) 10 6
Chử Văn Sơn – CNSH 2 – K50 39
3. Quy trình xƣ̉ lý nƣớc thải của nhà máy bia Kim Bài
Hình 13. Sơ đồ hệ thống xử lý của nhà máy bia Kim Bài
Thuyết minh quy trình
Dòng nước thải từ nhà máy được đưa qua thiết bị lọc rác trước khi thu vào hố gom. Đây là bước loại bỏ các tạp vật có lẫn trong nước thải của nhà máy có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống như làm tắc máy bơm, đường ống.
Từ bể gom , nước thải được bơm vào bể điều hòa . Tại đây, nước thải đươ ̣c điều hòa về lưu lượng , sau đó đưa sang bể khuấy để ổn định thành phần nước thải . Tiếp đến nước thải được đưa sang bể điều chỉnh để ổn đi ̣nh độ pH để pH đạt khoảng 6.8-7.2 rồi đưa vào bể ky ̣ khí . Sau khi được ổn định các thành phần, nước thải được bơm sang 2 bể ky ̣ khí.
Sau khi qua bể ky ̣ khí thì các chất hữu cơ chưa bị phân hủy và tiếp tục được phân hủy tiếp bởi hệ hiếu khí . Hệ thống có máy né n khí và các hệ thống phân tán khí được sử dụng để cung cấp oxy cho quá trình xử lý hiếu khí. Lượng oxy đưa vào trong quá trình xử lý hiếu khí phụ thuộc vào lượng oxy hòa tan trong nước .
Chử Văn Sơn – CNSH 2 – K50 40
Tại bể lắng, bùn hoạt tính sẽ được lắng xuống đáy bể nhờ tác dụng của trọng lực. Một phần bùn được đưa quay trở lại bể hiếu khí đầu tiên để bảo đảm đủ lượng vi sinh cần thiết cho quá trình xử lý hiếu khí. Phần bùn dư tách ra được đưa về hệ thống xử lý bùn. Bể lắng có thể tích thiết kế đủ lớn để nước được lưu trong đó vài giờ, đủ thời gian cho quá trình lắng. Trước khi vào bể lắng, nước được bổ sung polyme để tạo kết bông, tăng khả năng lắng. Nước sau bể lắng sẽ thoát ra ao sinh học, kết thúc chu trình công nghệ.
4. Đề xuất cả i ta ̣o hê ̣ thống xƣ̉ lý nƣớc thả i nhà máy bia Kim Bài
Trong hê ̣ thống xử lý nước thải của nhà máy, có những chỗ không hợp lí:
Hệ thống xử lý vẫn chưa có song chắn rác , bể lắng 1 và không cần có bể khuấy, bể điều chỉnh sau bể điều hòa, vì vậy ta có thể gộp thành bể điều hòa.
Hệ thống gồm 2 bể ky ̣ khí nhưng vẫn chưa đa ̣t được hiê ̣u quả cao vâ ̣y nên em đề xuất dùng bể UASB với dòng chảy ngược.
Bể lắng có cấu ta ̣o hình t ròn nhưng hệ thống đưa nước từ bể aeroten ngang thành bể, hiê ̣u quả lắng không cao do đó cần cải ta ̣o bể với dòng vào đi từ tâm bể theo hướng bán kính.
Bể aeroten củ a hê ̣ thống đươ ̣c chia thành 5 ngăn nhưng đường dẫn n ước từ ngăn này sang ngăn kia chưa hợp lí.
Chử Văn Sơn – CNSH 2 – K50 41
Quy trình xƣ̉ lý mới
Hình 14. Sơ đồ hê ̣ thống xử lý nước thải nhà máy bia
Thuyết minh quy trình
Nước thải của nhà máy tử các cống , rãnh có thiết bị chắn rác đến hố gom . Đây là bước loại bỏ các tạp vật có lẫn trong nước thải của nhà máy có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống như làm tắc máy bơm, đường ống.
Từ bể gom, nước thải được bơm vào bể điều hòa . Tại đây , nước thải được điều hòa về lưu lư ợng, ổn định thành phần nước thải nhờ máy khuấy được đặt tại bể. Sau đó, nước thải được dẫn sang bể lắng sơ cấp để loa ̣i bỏ các chất rắn lơ lửng rồi đưa sang bể ki ̣ khí UASB.
Ở bể UASB, nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt. Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt. Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể.
Chử Văn Sơn – CNSH 2 – K50 42
Tại đây, quá trình tách pha khí - lỏng - rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha. Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống. Nước thải theo má ng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý hiếu khí.
Hệ thống có máy nén khí và các hệ thống phân tán khí trong bể hiếu khí được sử dụng để cung cấp oxy cho quá trình xử lý hiếu khí. Lượng oxy đưa vào trong quá trình xử lý hiếu khí phụ thuộc vào lượng oxy hòa tan trong nước . Sau đó , nước thải được đưa sang bể lắng.
Tại bể lắng, nướ c thải đươ ̣c dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và đươ ̣c thu vào máng rồi dẫn ra ngoài . Bùn hoạt tính trong bể sẽ được lắng xuống đáy bể nhờ tác dụng của trọng lực. Một phần bùn được đưa quay trở lại bể hiếu khí đầu tiên để bảo đảm đủ lượng vi sinh cần thiết cho quá trình xử lý hiếu khí. Phần bùn dư tách ra được đưa về hệ thống xử lý bùn. Bể lắng có thể tích thiết kế đủ lớn để nước được lưu trong đó vài giờ, đủ thời gian cho quá trình lắng. Trước khi vào bể lắng, nước được bổ sung polyme để tạo kết bông, tăng khả năng lắng. Nước sau bể lắng sẽ thoát ra ao sinh học, kết thúc chu trình công nghệ.