tìm hiểu và đề xuất các phương án xử lí nước thải của công nghệ sản xuất bia

Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
MỞ ĐẦU
Hiện nay nhu cầu về bia trên thế giới cũng như ở Việt Nam rất lớn vì bia là
một loại nước uống mát, bổ, có độ cồn thấp, có hương vị đặc trưng…đặc biệt CO
2
bão hòa trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống, nhờ những
ưu điểm này mà bia được sử dụng ở hầu hết các nước trên thế giới và sản lượng ngày
càng tăng.
Ở Việt Nam cùng với sự phát triển của nền kinh tế dẫn đến thu nhập của
người dân ngày càng cao nên nhu cầu sử dụng các loại nước giải khát cũng như bia
càng tăng. Trong những năm qua, các nhà máy bia được đấu tư xây dựng ngày càng
nhiều bằng kinh phí của nhà nước, tư nhân và nước ngoài, đáp ứng được nhu cầu của
người tiêu dùng.
Tuy nhiên, do vốn đầu tư ít thiếu công nghệ, lại chỉ quan tâm đến lợi
nhuận, nước thải các dây chuyền bia này hầu như không được xử lý mà
đổ thẳng ra sông, đồng ruộng, góp phần đáng kể vào nạn ô nhiễm môi
trường ở nước ta Nước thải do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung
là ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thuỷ
vực đón nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân huỷ của các chất hữu cơ
diễn ra rất nhanh. Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như
CaCO
3
, CaSO
4
, H
3
PO
4
, NaOH, Na
2
CO

3
…Những chất này cùng với các chất hữu cơ
trong nước thải có khả năng đe doạ nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không
được xử lý.
Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế ra các hệ thống xử lí nước thải trong các
ngành công nghiệp sản xuất bia là một yêu cầu cấp thiết cho việc bảo vệ môi trường
cùng với các hoạt động mang tính thiết thực đối với môi trường sẽ đảm bảo cho sự
phát triển bền vững của xã hội loài người và các loài sinh vật sống trên hành tinh
chúng ta. Vìa những li do trên chúng tôi chọn đề tài “ Tìm hiểu và đề xuất các
phương án xử lí nước thải của công nghệ sản xuất bia”.
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 1
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
CHƯƠNG І: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1.1. Khái niệm và phân loại về nước thải
1.1.1. Khái niệm
Nước thải là nước sau khi đã được sử dụng với các mục đích khác nhau hay là
nước hết giá trị sử dụng của một quá trình nào đó.
1.1.2. Phân loại nước thải
Một trong các cách phân loại nước thải là có thể phân loại nước thải theo
nguồn gốc phát sinh ra chúng. Theo cách phân loại này, có các loại nước thải sau:
1.1.2.1. Nước thải sinh hoạt
Là nước thải được thải từ các khu dân cư, khu hoạt động thương mại, khu vực
công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác. Nói chung, nước thải sinh hoạt được
hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người. Cơ sở xác định lượng nước thải
sinh hoạt là từ nước cấp
Lượng nước thải sinh hoạt từ tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ
thuộc vào loại công trình, chức năng, số lượng người.
Đặc điểm của nước thải sinh hoạt: chứa hàm lượng chất hữu cơ cao (55- 65%
tổng lượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật có cả vi sinh vật gây bệnh, vi khuẩn
phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hóa chất bẩn trong nước

thải.
1.1.2.2. Nước thải công nghiệp và dịch vụ
Là nước thải được thải từ các quá trình công nghệ hay dịch vụ có xử dụng
nước và thành phần của nước thải phụ thuộc vào công nghệ hay dịch vụ.
Trong các xí nghiệp công nghiệp thường tạo thành 3 loại nước thải:
+ Nước được sử dụng như nguyên liệu sản xuất, giải nhiệt, làm sạch bụi và khói thải,
…
+ Nước được sử dụng vệ sinh công nghiệp, nhu cầu tắm rửa, ăn ca của công nhân
+ Nước mưa chảy tràn
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 2
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Nhu cầu về cấp nước và lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào: loại hình,
công nghệ, loại và thành phần nguyên vật liệu, công suất nhà máy……
Công nghệ sản xuất ảnh hưởng lớn đến lượng nước tiêu thụ, lượng nước thải tạo
thành, chế độ xả thải và thành phần tính chất nước thải. Áp dụng công nghệ tiên tiến
và thiết bị càng hiện đại thì lượng nước sử dụng sẽ giảm rất nhiều.
Bảng: Nhu cầu cấp nước và lượng nước thải một số ngành công nghiệp
Ngành công
nghiệp
Đơn vị tính Nhu cầu cấp nước Lượng nước thải
Sản xuất bia L.nước/l.bia 10-20 6-12
Công nghiệp
đường
m
3
nước/tấn
đường
30-60 10-50
Công nghiệp giấy m
3

nước/tấn giấy 300-550 250-450
Dệt nhuộm m
3
nước/tấn vải 400-600 380-580
Nước thải trong các nhà máy được chia ra làm hai nhóm
+ Nước thải sản xuất không bẩn: chủ yếu thải ra do quá trình làm nguội, quá trình
ngưng tụ
+ Nước thải sản xuất bẩn: chứa nhiều tạp chất, cặn bẩn khác nhau, chất hữu cơ, vô
cơ……thành phần đa dạng và phức tạp, một số nước thải chứa nhiều kim loại độc
hại, nhiều vi khuẩn gây bệnh.
Nước thải công nghiệp phụ thuộc vào quá trình sản xuất, quy trình công nghệ.
Xử lí nước thải công nghiệp khó khăn hơn mức độ ô nhiễm phức tạp hơn so với nước
thải sinh hoạt.
Nước thải sản xuất chứa nhiều chất bẩn khác nhau về cả số lượng lẫn thành
phần do đó không thể có tiêu chuẩn về các chỉ tiêu, thành phần hóa lí cho một loại
nước thải nào được.
1.1.2.3. Nước thải của sản xuất nông nghiệp:
Thường là nước tưới tiêu trong trồng trọt hay nước từ các khu vực chăn nuôi và trồng
trọt: chất hữu cơ, phân hoá học, thuốc trừ sâu.
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 3
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
1.1.2.4. Nước thải bệnh viện:
Số lượng vi sinh vật lớn và đa dạng, nhiều vi sinh vật gây bệnh đặc biệt là các bệnh
truyền nhiễm, các hoá chất độc hại, nguy hiểm và có thể có phóng xạ.
1.1.2.5. Nước thải đô thị
Xấp xỉ 50% nước thải sinh hoạt + 14% nước thấm + 36% nước thải công
nghiệp.
Lưu lượng phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu, các tính chất đặc trưng của
đô thị, lưu lượng này đạt max từ 10- 12h và đạt min vào 5h sang
1.1.2.6. Nước mưa nhiễm bẩn

Độ ô nhiễm của nước mưa phụ thuộc vào độ ô nhiễm của môi trường không
khí, bề mặt khu vực có nước chảy tràn.
1.2. Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng nước thải.
1.2.1. Các chất rắn trong nước thải
Nước thải là hệ phân tán bao gồm nước và các chất bẩn. Các nguyên tố chủ
yếu có trong thành phần nước thải sinh hoạt là C, H, O, N với công thức trung bình
là C
12
H
26
O
6
N
Các chất bẩn có trong nước thải gồm cả vô cơ và hữu cơ, tồn tại dưới dạng
cặn lắng, các chất rắn không lắng được là các chất hòa tan và dạng keo.
Gồm cả chất vô cơ và hữu cơ, tồn tại ở dạng cặn lắng, không lắng, các dạng
hòa tan và keo
Có thể mô tả như sau:
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 4
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
NTSH
Các chất rắn không hòa tan sẽ làm thành cặn lắng vào đầu các cống xả gây
cản trở dòng chảy, thay đổi kích thước hệ thống xả thải, thay đổi chế độ thủy lực của
hồ hoặc song kèm theo quá trình hô hấp của vi sinh vật trong các lớp mùn gây thiếu
oxi, xuất hiện quá trình phân hủy yếu khí sinh ra các khí: H
2
S, CO, CH
4
……gây mùi
và làm vùng nước bị đen.

1.2.2. Chất hữu cơ trong nước thải
Trong nước thiên nhiên và nước thải tồn tại nhiều tạp chất hữu cơ nguồn gốc
tự nhiên hay nhân tạo: protein, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, các loại phụ gia thực
phẩm…chất thải của người và động vật.
Các chất hữu cơ có thể tồn tại dưới các: dạng keo, hòa tan, không tan, bay hơi,
không hơi, dễ phân hủy, khó phân hủy………
Phần lớn chất hữu cơ trong nước thải là cơ chất của vi sinh vật vì nó tham gia
vào quá trình dinh dưỡng và tạo năng lượng cho vi sinh vật.
Việc xác định riêng rẽ chất hữu cơ rất khó vì vậy người ta thường xác định
tổng các chất hữu cơ. Các thông số thường được chọn là: TOC, DOC, COD, BOD
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 5
99,9% nước 0,1% chất bẩn
30-50% chất vô cơ:
cát, muối, kim loại
50-70% chất hữu cơ:
65% protein, 25% C,
10% chất béo
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Trong nước thải đô thị và một sô loại nước thải công nghiệp, các chất hữu cơ
chủ yếu là các hydratcacbon (CHO). Việc xác định riêng biệt các thành phần hữu cơ
riêng biệt là khó khăn, người ta thường xác định tổng các chất hữu cơ thông qua chỉ
tiêu: COD, BOD
Thường giá trị COD nhỏ hơn nhiều giá trị BOD do không phải bất kì chất nào
oxy hóa cũng chuyển thành CO
2
Giữa đại lượng COD, BOD có mối quan hệ với nhau và liên hệ theo một tỷ lệ
phụ thuộc vào loại nước thải, nước nguồn và cả quá trình xử lí. Thường COD
Cr2O72-
:
BOD

20
: COD
MnO4-
: BOD
5
= 0,95:0,71:0,65:0,48
1.2.3. Độ bẩn sinh học của nước thải
Nước thải chứa nhiều vi sinh vật đặc biệt là vi sinh vật gây bệnh: trứng giun,
sán…
Chuẩn số coli : Tỉ số thể tích nước thải ít nhất (ml) có 1 coli. Đối với nước
thải sinh hoạt chuẩn số này: 1.10
-7
Tổng số coliform: là số lượng vi khuẩn dạng coli có trong 100 ml dung dịch
nước.
1.3. Các quá trình xảy ra trong nước thải
1.3.1. Quá trình nitrat hóa, nitrit hóa, khử nitrat
Nitơ tồn tại trong nước thải ở các dạng: các hợp chất hữu cơ, NH
4
+
, NO
3
-
, NO
2
-
Chu trình nitơ trong nước thải:
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 6
Nitơ
N_protein
thực vật

N_protein
động vật
NH
3,
NH
4
+
NO
2
-
NO
3
-
Qua quá trình cố định
Nitrit hóa
Vi khuẩn Nitrosomonas
Nitrat hóa
Vi khuẩn nitrobacter
Khử nitrat
NO
3
-
+ 4H
+
+ 5C
→N
2
+ CO
2
+ H

2
O
Vi khuẩn yếm khí
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 7
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Hàm lượng NO
2
-
, NO
3
-
< 0,02 mg/l. Trong điều kiện có NH
3
cao, pH, nhiệt độ cao thì
quá trình nitrit xảy ra thuận lợi tạo ra nhiều NO
2
-
Nguồn nitơ chủ yếu từ nước tiểu. Thống kê thì mỗi người thải
1,2lit/người.ngày.đêm, và trong 12gam nitơ amoni dạng ure la 0,7g còn lại là nitơ
dạng khác
NO
3
-
là sản phẩm cuối cùng của quá trình nitrat hóa các hợp chất hữu cơ chứa nitơ.
Đối với công trình XLNT bằng phương pháp sinh học chỉ có NO
3
-
chứng tỏ sự hoàn
thiện của hệ thống xử lí đó. NO

3
-
là nguồn cung cấp oxi cho vi sinh vật trong điều
kiện nước thải thiếu oxi và xảy ra quá trình khử nitrat hóa.
1.3.2. Quá trình khoáng hóa các hợp chất hữu cơ
Chất hữu cơ trong nước thải là môi trường cho các loại vi khuẩn phát triển.
Quá trình khoáng hóa chất hữu cơ nhờ oxy hóa sinh hóa xảy ra theo hai giai
đoạn:
+ Oxy hóa các hợp chất chứa C thành CO
2
và nước
+ Oxy hóa các hợp chất chứa nitơ thành nitrit sau đó thành nitrat
Quá trình khoáng hóa các hợp chất trong điều kiện hiếu khí thực tế là quá
trình tiêu thụ oxy hòa tan từ khí quyển vào nước thải.
1.3.3. Quá trình tiêu thụ oxy và hòa tan oxy trong nước thải
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 8
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Khi có đủ oxy trong nước thải, tốc độ oxy hóa chất hữu cơ chứa C tỷ lệ thuận
với khối lượng chất hữu cơ có trong nước thải.
1.4. Ảnh hưởng của nước thải gây ra với nguồn tiếp nhận
+ Xuất hiện các chất nổi trên mặt hoặc có cặn lắng: Các hiện tượng nhiễm bẩn
này thường do nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm hoặc nước thải sản
xuất từ các xí nghiệp có chứa dầu mỡ và các sản phẩm dầu mỡ. Chúng tạo nên lớp
màng dầu, mỡ nổi trên mặt nước và nếu cặn nặng thì lắng xuống đáy. Chúng làm cho
nước có mùi vị đặc trưng và làm giảm lượng oxy trong nước nguồn. Với hàm lượng
dầu từ 0,2-0,4 mg/l sẽ làm cho nước có mùi dầu. Khử mùi dầu là một việc làm rất
khó khăn. Tôm, cá sống trong nước bị nhiễm bẩn do các sản phẩm dầu mỡ có tốc độ
sinh trưởng rất kém, thậm chí không sinh trưởng được và thịt của chúng có mùi dầu.
+ Thay đổi tính chất lý học: Nguồn nước tiếp nhận nước thải sẽ bị đục, có
màu, có mùi do các chất thải đưa vào hoặc do sự phát triển của tảo, rong rêu, sinh vật

phù du…… tạo nên
+ Thay đổi thành phần hóa học: Tính chất hóa học của nguồn nước tiếp nhận
sẽ bị thay đổi phụ thuộc vào loại nước thải đổ ra. Hiện tượng này tạo ra là do nước
thải mang tính axit hoặc kiềm hoặc chứa loại hóa chất làm thay đổi thành phần và
hàm lượng các chất có sẵn trong thủy vực.
+ Lượng oxy hòa tan trong nước bị giảm: Hàm lượng oxy hòa tan trong nguồn
nước tiếp nhận sẽ bị giảm là do tiêu hao oxy để oxy hóa các chất hữu cơ do nước thải
đổ vào. Hiện tượng này làm giảm oxy hòa tan(<4 mg/l) trong nước gây ảnh hưởng
xấu cho các loài thủy sinh vật.
+ Xuất hiện hoặc làm tăng các loại vi khuẩn gây bệnh: Nước thải kéo theo các
loại vi khuẩn gây bệnh vào nguồn nước tiếp nhận làm suy giảm chất lượng đối với
việc cung cấp nước cho các mục đích trong đó đặc biệt là mục đích sinh hoạt.
Tóm lại, nếu nước thải bị lưu đọng hoặc xử lý chưa đạt yêu cầu sẽ gây ô
nhiễm môi trường, đặc biệt đối với nguồn tiếp nhận, hậu quả tiếp theo gây ảnh hưởng
xấu đến vệ sinh môi trường và sức khỏe con người.
1.5. Các phương pháp xử lí nước thải
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 9
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Có thể phân loại các phương pháp xử lý nước thải theo đặc tính xử lý như :
Xử lý cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh học.
Tùy tính chất của từng loại nước thải mà trong qui trình xử lý, có thể kết hợp
các phương pháp trên để đạt yêu cầu xử lý với hiệu quả cao.
1.5.1. Phương pháp xử lý cơ học
Nước thải cóa thành phần hết sức phức tạp. Trong nước thải không chỉ chứa
các thành phần hóa học hòa tan, các loại vi sinh vật mà còn chứa các chất không hòa
tan
tan. Những phương pháp loại chất rắn có kích thước lớn và tỉ trọng lớn được goi
chung là phương pháp cơ học. Đay là quá trình xử lí mà khi nước thải đi qua quá
trình đó sẽ không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học có thể
loại bỏ 60% các tạp chất không hòa tan trong nước thải và giảm 20% BOD và nhằm

nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
Các phương pháp và thiết bị sử dụng trong xử lý cơ học :
1.5.1.1. Song chắn rác :
Nước thải sau khi đi vào hệ thống XLNT phải đi qua hệ thống song chắn rác
hoặc lưới chắn rác. Nhờ đó giúp ngăn chặn các vật cứng, vật nổi đi vào máy bơm,
vào các bể xử lý công đoạn sau. Đây là bước xử lí sơ bộ quan trọng nhằm đảm bảo
an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải .
Yêu cầu:
+ Phải tháo gỡ dễ dàng
+ Dễ lấy rác và tổn thất áp lực qua nó nhỏ
Phân loại :
Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung
bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và
song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Theo hình dạng có
thể phân thành song chắn rác và lưới chắn rác. Song chắn rác cũng có thể đặt cố định
hoặc di động. Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn,
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 10
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
nghiêng một góc 45 – 60
O
nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75 – 85
0
nếu
làm sạch bằng máy . Tiết diện của song chắn có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Song
chắn tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật giữ lại. Do đó,
thông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau và cạnh
tròn phía trước hướng đối diện với dòng chảy. Vận tốc nước chảy qua song chắn giới
hạn trong khoảng từ 0,6 -1m/s. Vận tốc cực đại giao động trong khoảng 0,75 -1m/s
nhằm tránh đẩy rác qua khe của song. Vận tốc cực tiểu là 0,4m/s nhằm tránh phân
hủy các chất thải rắn. Rác được vớt 2-3 lần trong ngày và được nghiền để đưa về bể

ủ bùn hoặc xả trực tiếp phía trước thiết bị.
1.5.1.2.Bể điều hòa :
Dùng để duy trì sự ổn định của dòng thải, khắc phục những vấn đề vận hành
do sự dao động của lưu lượng dòng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các
quá trình ở cuối dây chuyền xử lý.
Lợi ích:
-Làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng
quá tải của hệ thống về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được
diện tích xây các bể sinh học (do được tính toán chính xác hơn). Hơn nữa các chất
ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích
hợp cho các hoạt động của vi sinh vật.
-Chất lượng NT sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải
thiện do lưu lượng nạp chất rắn ổn định.
-Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước giảm xuống và hiệu suất
lọc được cải thiện, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn.
1.5.1.3. Bể lắng
Trong XLNT, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền
phù thô ra khỏi nước thải. Theo chức năng, các bể lắng được phân thành: bể lắng
cát , bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp.Yêu cầu: có hiệu suất lắng cao và xả bùn dễ
dàng.
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 11
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Cũng có thể sử dụng bể lắng như công trình xử lý cuối cùng, nếu điều kiện vệ
sinh nơi đó cho phép.
+Bể lắng sơ cấp: đặt trước công trình xử lý sinh học dùng để gữi lại các
chất hữu cơ không tan trong NT trước khi cho NT vào các bể xử lý sinh học và loại
bỏ các chất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi
(tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước). Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại bỏ
50 -70% chất rắn lơ lửng, 25 - 40% BOD của NT.
+Bể lắng thứ cấp: đặt sau công trình xử lý sinh học.

-Căn cứ vào chiều nước chảy phân biệt các loại: bể lắng ngang, đứng, radian
1.5.1.4. Bể tuyển nổi và vớt bọt :
Bể tuyển nổi giúp tách các chất ở dạng rắn hoặc dạng lỏng, phân tán không
tan trong nước thải và có khối lượng riêng nhỏ, tỉ trong nhỏ hơn nước. Ngoài ra còn
giúp loại bỏ dầu mỡ và các chất hoạt động bề mặt gây cản trở cho các quá trình oxy
hóa và khử mầu.Tùy theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi
gồm các dạng sau :
- Tuyển nổi bằng khí phân tán
- Tuyển nổi chân không
- Tuyển nổi bằng khí hòa tan
1.5.1.5. Bể lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước
thải mà các bể lắng không thể loại chúng được, là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi
pha lỏng hoặc pha khí bằng cách cho dòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy
qua lớp ngăn xốp, các hạt rắn sẽ bị gữi lại. Lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp
suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất thấp
sau vách ngăn.
-Vật liệu: bể lọc với lớp vật liệu dạng hạt và dạng vách.
1.6. Phương pháp hoá học và hóa lí
Bản chất của qua trình là áp dụng các quá trình vật lí và hóa học để đưa vào nước
thải chất phản ứng nào đó tác động với các tập chất bẩn, biến đổ hóa học tạo thành
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 12
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
các chất khác dưới dạng cặn hoăc chất tan nhưng không độc hại với môi trường.
Những phương pháp hóa lí kết hợp thường được áp dụng để xử lí nước thải là : keo
tụ, đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấn lọc ngược và siêu lọc…
1.6.1.Phương pháp đông tụ
Mục đích: để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, người
ta dùng phương pháp đông tụ, khi đó nồng độ chất màu, mùi, lơ lửng sẽ giảm xuống.
Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua

Giới hạn sử dụng: chọn lựa hóa chất, liều lượng tối ưu, thứ tự cho vào nước, lượng
cặn tạo thành, phải được tiến hành bằng thực nghiệm, thường dùng 1-5mg/l.
Điều kiện: để phản ứng diễn ra hoàn toàn và tiết kiệm, cần phải: khuấy đều có thể sử
dụng các loại máy trộn khác nhau. Loại hay dùng: cánh quạt cơ giới thì NT sẽ
chuyển động vòng và tạo bông dễ dàng ở toàn bộ thể tích.
1.6.2. Phương pháp trung hòa
NT sản xuất trong nhiều lĩnh vực có chứa nhiều axit hoặc kiềm Để ngăn
ngừa hiện tượng xâm thực ở các công trình thoát nước và tránh cho các quá trình
sinh hóa ở các công trình làm sạch và trong hồ, sông không bị phá hoại, người ta
phải trung hòa các loại NT đó.
Trung hòa còn với mục đích làm cho một số muối kim loại nặng lắng xuống và tách
ra khỏi nước. Việc lựa chọn biện pháp trung hòa phụ thuộc vào lượng NT, chế độ
xả thải, nồng độ, hóa chất có ở địa phương. Phương pháp này có các dạng sau :
- Trung hòa bằng cách trộn NT chứa axit và NT chứa kiềm
- Trung hòa NT bằng cách cho thêm hóa chất
- Trung hòa NT chứa axit bằng cách lọc qua những lớp vật liệu trung hòa
- Dùng khí thải, khói từ lò hơi để trung hòa NT chứa kiềm
1.6.3.Phương pháp oxy hóa khử
Sử dụng tác nhân oxy hóa để XLNT chứa các chất bẩn không thể xử lí bằng
các phương pháp khác. Hiện nay có một số phương pháp được áp dụng sau :
- XLNT chứa xianua bằng phương pháp oxy hóa khử
- XLNT chứa crom bằng phương pháp oxy hóa khử
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 13
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
- Phương pháp oxy hóa điện hóa
1.6.4. Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải
khỏi các chat hữu cơ hòa tan sau xử lí sinh học cũng như xử lí cục bộ khi nước thải
có hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Nhũng chất này không phân hủy bằng con đường
sinh học và thường có độc tính rất cao. Các chất hấp phụ thường dùng như than hoạt

tính, silicagen, các vật liệu tổng hợp, tro, mùn cưa, bã mía…
4.2.5. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp dựa vào sự trao đổi của các ion trên bề mặt chất răn với ion có cùng
điện tích khi dung dịch tiếp xúc với nhau. Phương pháp trao đổi ion thường được
dùng để loại ra khỏi nước các kim loai như : Zn, Cu, Pb, Hg…Các chất trao đổi ion
có thể có nguồn gố tự nhiên hay nhân tạo. Các vật lieu thường dùng như đất sét,
zeolit, kim loại khoáng chất, axit humin, than đá…

1.7. Phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học
1.7.1. Nguyên tắc chung
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của các
vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, có trong nước thải. Quá trình
hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa,
trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước.
Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng
làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng
sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể
là gần như hoàn toàn) các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do
vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các tạp chất thô ra khỏi nước thải
trong các công đoạn xử lý trước đó. Đối với các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì
phương pháp xử lý sinh học có thể khử các chất sunfit, muối amôn, nitrat… - các
chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí
CO2, nước, khí N2, ion sunfat…
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 14
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
1.72. Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh học
Để cho quá trình chuyển hoá vi sinh vật xảy ra được thì vi sinh vật phải tồn tại
được trong môi trường xử lý. Muốn vậy thì được xử lý sinh học phải thoả mãn các
điều kiện sau:
• Nước thải không có chất độc với vi sinh vật như các kim loại nặng, dẫn xuất

phenol và cyanua, các chất thuộc loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ hoặc nước thải không
có hàm lượng axit hay kiềm quá cao, không được chứa dầu mỡ.
• Trong nước thải, hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân huỷ so với các chất
hữu cơ chung phải đủ lớn, điều này thể hiện qua tỷ lệ giá trị hàm lượng BOD/COD
0,5.
1.7.3. Cơ chế của quá trình xử lí sinh học
Quá trình oxi hoá sinh hoá các chất hữu cơ trong môi trường nước thải chính là quá
trình phân huỷ các chất hữu cơ của các vi sinh vật.
Quá trình này gồm 3 giai đoạn, diễn ra với tốc độ khác nhau nhưng có quan hệ chặt
chẽ với nhau:
 Giai đoạn khuyếch tán chất hữu cơ từ nước thải tới bề mặt các tế bào vi sinh vật.
Tốc độ của giai đoạn này do quy luật khuyếch tán và trạng thái thuỷ động của môi
trường quyết định.
 Giai đoạn chuyển các chất hữu cơ đó qua màng bán thấm của tế bào do sự chênh
lệch bên trong và bên ngoài của tế bào.
 Giai đoạn chuyển hoá sinh hoá các chất trong tế bào vi sinh vật để tạo ra năng
lượng, tổng hợp tế bào mới và có thể tạo ra các chất mới.
1.7.4.Tác nhân sinh học trong quá trình xử lý
Vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học là vi sinh vật. Hệ vi sinh vật
trong nước nói chung và trong nước thải nói riêng rất đa dạng và phong phú, phụ
thuộc vào bản chất của nước và nước thải cũng như các điều kiện về môi trường.
Thường tron nước thải có chứa nhiều loài: vi khuẩn, nguyên sinh động vật, prôtza…
Vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải được xử dụng chủ yếu dưới hai
dạng:
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 15
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
• Bùn Hoạt tính:
m. Bông này khi tụ hợp lại vơi nhau thì dễ lắng. Bùn hoạt tính có cấu tạo gồm các vi
sinh vật, vi khuẩn, các nguyên sinh động vật protoza… phát triển thành sinh khối
nhày và chắc.µLà huyền phù vi sinh vật trong nước thải dưới dạng bông màu nâu

vàng có kích thước 3-5
Hoạt tính của vi sinh vật là kết quả của sự vận chuyển oxi vào bông sinh học. Trong
điều kiện khuấy trộn và làm thoáng ở bể với bùn hoạt tính thông thường bông sinh
học có một lớp phủ trên bề mặt được gọi bề mặt hiếu khí. Tính chất lắng và nén của
bùn hoạt tính là hai chỉ tiêu chính để đánh giá sự thành công của phương pháp xử lý
sinh học bằng bùn hoạt tính. Việc tạo bông liên quan chặt chẽ tới tốc độ phát triển
của vi sinh vật và phụ thuộc vào bản chất của chất ô nhiễm, nồng độ oxi hoà tan và
mức độ chảy rối.
• Màng sinh học ( Màng sinh vật)
3 mm. Màng sinh học cũng bao gồm các vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật…
÷Màng sinh học là một hệ thống vi sinh vật phát triển trên bề mặt các vật liệu xốp,
tạo thành màng dày 1
Quá trình xảy ra ở màng sinh học thường được xem như quá trình hiếu khí nhưng
thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu và yếm khí. Khi dòng nước thải chảy trên lớp
màng sinh vật, các chất hữu cơ và oxi hoà tan khuyếch tán qua màng và ở đó diễn ra
các quá trình trao đổi chất. Sản phẩm của quá trình trao đổi chất thải ra ngoài qua
màng. Trong suốt quá trình, oxi hoà tan luôn được bổ sung từ không khí. Theo thời
gian, màng sinh học đầy dần lên, sau một thời gian màng bung ra và được thay thế
bằng một lớp màng khác.
1.7.4. Các phương pháp sinh học xử lý nước thải
1.7.4.1. Phương pháp hiếu khí
Sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí, để đảm bảo hoạt động sống của chúng
cần cung cấp oxi liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20
0
C ÷40
0
C.
Phương trình sinh hoá tổng quát các phản ứng oxi hoá sinh hoá ở điều kiện hiếu khí:
Qúa trình chuyển hóa nội bào:
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 16

Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
+ Qúa trình chuyển hóa chất hữu cơ:
C
x
H
y
O
z
N + O
2
vsv CO
2
+ NH
3
+H
2
O +Q
+ Qúa trình tổng hợp tế bào:
C
x
H
y
O
z
N + NH
3
+O
2
vsv C
5

H
7
NO
2
+ CO
2
+H
2
O +Q
+ Qúa trình oxy hóa nội bào:
C
5
H
7
NO
2
+ O
2
vsv CO
2
+ NH
3
+ H
2
O + Q
Trong quá trình oxy hóa sinh hóa hiếu khí, các chất hữu cơ chưa N, P, S cũng
được chuyển thành NO3
-
, SO
4

2-
, CO
2
, H
2
O
NH
3
+ O
2
vsv HNO
2
+ O
2
+ vsv HNO
3
 Ưu điểm của phương pháp hiếu khí :
• Thời gian xử lý nhanh
• Tải trọng lớn (do tốc độ xử lý nhanh)
• Xử lý triệt để BOD hơn phương pháp yếm khí
• Khử Nitơ trong nước thải tốt hơn phương pháp yếm khí
 Nhược điểm của phương pháp hiếu khí :
• Lượng bùn phát sinh lớn
• Yêu cầu BOD đầu vào nhỏ (≤500 mg/l)
• Khó phân hủy được một số chất béo, Protein, và chất rắn hữu cơ lơ lửng
• Trong điều kiện tự nhiên, xử lý hiệu quả không cao do thiếu oxy
• Trong điều kiện nhân tạo, tốn nhiều năng lượng cho sục khí, khuấy đảo
 Các công nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí :
• Cánh đồng tưới
• Cánh đồng lọc

• Hồ sinh học
• Lọc sinh học hiếu khí
• Bể Aeroten
1.7.4.2. Phương pháp yếm khí
Phương trình sinh hóa tổng quát quá trình phân hủy yếm khí tạo CH4 :
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 17
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Chất hữu cơ + O
2 vsv

CH
4
, H
2
S, NH
3
, CO
2
, H
2
O
 Ưu điểm của phương pháp yếm khí :
• Lượng bùn phát sinh nhỏ
• Có thể xử lý BOD đầu vào lớn (>500 mg/l)
• Phân hủy được các chất béo, Protein, và chất rắn hữu cơ lơ lửng
• Tạo ra khí biogas có thể dùng làm nhiên liệu
 Nhược điểm của phương pháp yếm khí :
• Thời gian xử lý chậm
• Thiết bị xử lý lớn
• Cần duy trì ở dải nhiệt độ phù hợp

• Xử lý không triệt để BOD
• Khử Nitơ trong nước thải kém
• Trong quá trình xử lý có sinh ra một số khí có mùi khó chịu
 Các công nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí :
• Hồ yếm khí
• Lọc sinh học yếm khí
• Bể ủ khí metan
• Bể UASB
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 18
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ CÁC NGUỒN PHÁT SINH
NƯỚC THẢI
2.1.Nước thải của công nghệ sản xuất bia
2.1.1. Tổng quan
Bia được sản xuất lâu đời trên thế giới, là sản phẩm lên men cóa tác dụng giải khát,
tạo sự thoải mái và tăng cường sức lục cho cơ thể. Các nước có sản lượng sản xuất
bia cao là Mỹ, Đức với sản lượng trên 10 tỷ/ năm và còn rất nhiều nước với sản
lượng trên 1 tỉ lít/năm.
Thành phần chính của bia bao gồm :80 - 90% nước, 3 – 6% cồn,
0.3 – 0.4 H
2
CO
3
và 5 – 10% là các chất tan, trong các chất tan thì 80% là gluxit, 8
đến 10% là các hợp chất chứa nito, ngoài ra còn chứa các axit hữu cơ, chất khoáng,
một số vitamin.
2.1.2. Công nghệ sản xuất bia
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 19
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
2.1.1.1.Nguyên liệu :

Các nhà máy bia trên thế giới ngày nay đều dùng nguyên liệu là thóc malt (đại
mạch nảy mầm) khoảng 70% và các loại bột như ngô, gạo, mạch nha(không phải
malt ) khoảng 30%, ngoài ra còn dùng hoa houblon (hoa bia), các loại bột trợ lọc như
diatomit, bentonit, v.v
Nước :nước dùng cho nấu bia phải sạch và tinh khiết.
Mạch nha
Mạch nha là nguồn nguyên liệu chính cho ta chất chiết "Lên men được".
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 20
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Gạo
Gạo là nguyên liệu phụ.được sử dụng là nguồn bổ trợ cho hương vị.
Hoa bia
Được nhập khẩu từ châu Âu, châu Úc, châu Mỹ.
Có tác dụng tăng thêm mùi vị và độ đắng.

Men
Là loại nấm đơn bào, có nhiều dòng men khác nhau, mỗi dòng men có các đặc tính
đặc thù riêng biệt của chúng.
2.1.1.2.Quy trình công nghệ sản xuất bia
Các công đoạn chính của công nghệ sản xuất bia được miêu tả theo sơ đồ sau :
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 21
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 22
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
- Chuẩn bị nguyên liệu : Malt đại mạch và nguyên liệu thay thế (gạo, lúa mì,
ngô ) được làm sạch rồi đưa vào xay, nghiền ươt để tăng bề mặt hoạt động của
enzyme và giảm thời gian nấu.
- Lọc dịch đường để thu nước nha trong và loại bỏ bã malt. Quá trình gồm hai
bước.
+ Bước một lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu.

+ Bước hai dùng nước nóng rửa bả thu nước nha cuối cùng và tách bã malt
- Nấu với hoa houblon để tạo hương vị cho bia và sau đó nước nha được qua
thiết bị tách bã hoa.
- Làm lạnh : Nước nha từ nồi nấu có nhiệt độ xấp xỉ 100
o
C được làm lạnh tới
nhiệt độ thích hợp khoảng 10-16
o
C và qua hai giai đoạn. Giai đoạn 1 dùng
nước lạnh hạ nhiệt độ xuống chừng 60
o
C và giai đoạn hai dùng tác nhân
lanhjglycol để hạ nhiệt độ xuống chừng 14
o
C.
- Lên men chính và lên men phụ : Đây là quá trình quan trọng trong sản xuất
bia. Quá trình lên men nhờ tác dụng nhờ tác của men giống để chuyển hóa
đường thanh alcol etylic và khí cacbonic.
C
6
H
12
O
6
 C
2
H
5
OH + CO
2

- Lọc bia nhằm loại bỏ tạp chất không tan như nấm men, protein, houblon làm
cho bia trong hơn trên máy lọc khung bẩn với chất trợ lọc là diatonit.
- Bão hòa CO
2
và chiết chai : Trước khi chiết chai, bia được bão hòa CO
2
bằng
khí CO
2
thu từ quá trình lên men chứa trong bình áp suất. Các dụng cụ được
rửa và thanh trùng sau đó được chiết chai trong chân không để tránh các yếu
tố ảnh hưởng và đảm bảo chất lượng trong thời gian bảo hành.
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 23
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
 Trong công nghệ sản xuất bia nước nước được dùng với các mục đích :
- Làm nguyên liệu pha trộn theo tỉ lệ nhất định để nghiền ướt malt và gạo và bổ
sung thêm trong quá trình nấu - đường hóa.
- Nước cho quá trình thanh trùng, làm lạnh,lên men, nấu hoa…
- Một lượng nước lớn dùng để rửa chai lon, thiết bị máy móc, nước sinh hoạt
của công nhân…
2.1.2. Nguồn gốc phát sinh nước thải và đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất
bia.
2.1.2.1.Nguồn gốc và đặc tính
Trong công nghệ sản xuất bia thì các nguyên liệu sử dụng sẽ quyết định tính
chất thành phần của nước thải. Nước thải từ quá trình sản xuất bia có thành phần,
tính chất và nhiệt độ không ổn định.Trong các nhà máy bia 30% khối lượng nước
thải là từ quá trình sản xuất bia và 70% là từ quá trình rửa chai lọ. Nước thải của nhà
máy bia gấp khoảng 6 lần so với bia thành phẩm, bao gồm:
- Nước làm lạnh, nước ngưng tụ đây là nguồn nước thải it hoặc hầu như không
bị ô nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại.

- Nước thải từ bộ phận nấu – đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể
chứa, sàn nhà… nên chứa bã malt, tinh bột, các chất hữu cơ
- Nước thải từ hầm lên men là nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa,
sàn nhà, xưởng…có chứa bã men và các chất hữu cơ.
- Nước thải rửa chai : đây là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong
công nghệ sản xuất bia. Về nguyên lí để đóng chai thì phải được rửa qua các
bước : rửa bang nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng (1-3%
NaOH ), tiếp đó rửa sạch bẩn, nhãn bên ngoài và cuối cùng là phun kiềm nóng
rửa bên ngoài và trong và rửa sạch lại bằng nước nóng và nước lạnh. Do đó,
dòng thải của quá trình có độ PH cao làm cho dòng thải chung có tính kiềm.
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 24
Nhóm 5 – 08CHP GVHD : Th.s Nguyễn Thị Hường
Kiểm tra nước thải từ các máy rửa chai (loại 0.5lit ) cho thấy mức độ ô nhiễm
ở bảng sau :
Thông số
Hàm lượng (mg/l)
Thấp Cao Trung bình
COD 810 4480 2490
BOD
5
330 3850 1723
Nito NH
4
+
2,05 6,15 4
P tổng 7,9 32 12, 8
Cu 0,11 2 0,52
Zn 0,2 0,54 0,35
pH 8,3 đến 11,2
Nước tiêu thụ để rửa 1 chai = 0,3 đến 0,5 lít

2.1.2.2.Một số thành phần trong nước thải có tác hại tới môi trường:
Trong nước thải có một số thành phần khi đưa ra ngoài, sẽ có tác động đáng
kể đối với môi trường xung quanh.

Các chất có thể oxy hóa: những chất này có thể bị chuyển hóa nếu có mặt
O
2
. Nếu những chất này không qua xử lý mà đi thẳng vào hệ thống thoát nước,trong
trường hợp không được thông khí đầy đủ, chúng có thể oxy hóa một phần và gây
thối rữa và tạo mùi hôi thối, đồng thời tiêu diệt các vi sinh vật có mặt trong môi
trường nước. Tổng số các chấ có thể oxy hóa được thể hiện bằng giá trị COD (lượng
oxy yêu cầu cho phản ứng hóa học) tính bằng mg O
2
/l hoặc giá trị BOD
5
(lượ ng O
2
yêu cầu cho quá trình hóa sinh) đơn vị mg O
2
/l.

Photpho dưới dạng photphat : hợp chất photpho cùng với nitơ bậc cao kích thích
cho sự phát triển của tảo trên mặt nước, cũng được cọi là chất có hại cho môi trường.
Do đó, trong những năm gần đây, các nhà công nghệ đang cố gắng chuyển sang sử
dụng các chất làm sạch không chứa photpho.

Nitơ dưới dạng nitrat : ảnh hưởng của nitrat tới môi trường đã thu hút nhiều sự
quan tâm. Sự thẩm thấu nitrat vào nước ngầm làm tăng sự ô nhiễm của đất. Trong
khi đó,ở các nhà máy bia, axit nitric được sử dụng trong hệ thống CIP để hòa tan cặn


Hợp chất halogen hữu cơ (Adsorbable organically bound halogens− ADN) trong
sản xuất bia, các hợp chất clo được sử dụng trong công đoạn tẩy trắng, sát trắng.
Xử lí nước thải công nghệ sản xuất bia Trang : 25