Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia

1
LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế của đất nước đã gặt hái được nhiều thành
tựu đáng khích lệ. Tuy nhiên, chúng ta đang phải đối mặt với các thách thức về vấn đề
môi trường ngày càng nghiêm trọng. Đặc biệt, chúng ta đã gia nhập WTO (11/1/2007)
thì vấn đề môi trường càng vô cùng quan trọng; nó có thể quyết định đến thành công
hay thất bại của một đất nước phát triển.
Đảng và nhà nước ta đã chú trọng một số ngành công nghiệp chính, trong đó có
ngành công nghiệp thực phẩm. Một trong những ngành công nghiệp thực phẩm là
công nghiệp sản xuất bia. Ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ
thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà
máy bia mới thuộc Trung Ương và địa phương, các nhà máy liên doanh với các hãng
bia nước ngoài.
Song hành với sự phát triển trên, hàng ngày các nhà máy sản xuất bia đã thải ra
một lượng lớn các loại chất thải, đặc biệt là nước thải với hàm lượng ô nhiễm rất cao.
Nếu không giải quyết tốt việc xử lý nước thải của nhà máy sẽ làm giảm đi tính cạnh
tranh của sản phẩm trên thị trường, đồng thời gây ô nhiễm đến nguồn nước và môi
trường xung quanh, làm ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của con người và gây nhiều tác
hại đến xã hội không thể lường hết được.
Trên đây là lý do em chọn đề tài “Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia” để
hoàn thành bài tập tham quan của mình. Do thời gian có hạn nên bài làm của em còn
nhiều thiếu xót mong các thầy cô góp ý. Để bài làm của em được hoàn thiện hơn.
2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ BIA
1.1. Giới thiệu sơ lược về ngành sản xuất bia
- Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và độ cồn
thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích hợp không những
có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi sau một
ngày làm việc mệt nhọc. Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia của
con người ngày càng tăng.
- Công nghiệp Bia được xếp vào các ngành “công nghiệp nông nghiệp” bởi nó tác động

lên các sản phẩm của nông nghiệp.
- Thực tế, ngành công nghiệp bia ở nước ta và cả trên thế giới ngày càng phát triển
mạnh và có những bước tiến đáng kể về số lượng và chất lượng. Thành công của
ngành bia không những đóng góp một tỷ trọng không nhỏ vào ngân sách nhà nước mà
còn góp phần tạo công ăn việc làm cho hàng vạn lao động.
 Nguyên liệu chính để sản xuất bia
+ Malt đại mạch: nhập của các nước Đông Âu, Bỉ, Đan Mạch, Pháp
Malt đại mạch chứa hàm lượng tinh bột lớn. Hạt lúa mạch được xử lý bằng cách ngâm
hạt vào trong nước, để cho chúng nảy mầm đến một giai đoạn nhất định và sau đó làm
khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy nhằm thu hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa (malt) với
mục đích sản xuất bia.
+ Hoa houblon các loại: nhập của cộng hòa liên bang Đức
Hoa houblon: là một loại hoa dùng cho sản xuất bia với tác dụng tạo cho bia có vị
đắng và mùi thơm đặc trưng. Ngoài ra, hoa houblon còn có tính sát trùng đối với các vi
sinh vật, đồng thời tạo bọt và giữ bọt cho bia tốt hơn.
+ Nước
Thành phần chính của bia là nước (80 – 90%) nên nguồn nước và các đặc trưng của
nó có ảnh hưởng rất quan trọng đến các đặc trưng của bia.
Do đó, để đảm bảo sự ổn định về chất lượng và mùi vị của các sản phẩm, nước cần
được xử lý trước khi tham gia vào quá trình sản xuất bia nhằm đạt được chỉ tiêu chất
lượng nhất định.
Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia: là loại nước mềm, trong, không mùi vị và
đạt các chỉ tiêu sau:
Bảng 1.1. Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia.
Thành phần Đơn vị Hàm lượng
3
Độ pH 6,5 – 7
Độ cứng
0
H 5 – 12

Muối cacbonat mg/l 50
Muối Mg
2+
mg/l 100
Muối clorua mg/l 75 – 150
CaSO
4
mg/l 150 – 200
NH
3
và muối NO
2
mg/l Không có
Fe
2+
mg/l < 0,3
Vi sinh vật Tế bào/ ml < 100
+ Nấm men:
Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng
chứa đường, nitơ, photpho, và các chất hữu cơ, vô cơ khác. Chúng là vi sinh vật dị
dưỡng có khả năng sống trong cả hai môi trường hiếu khí và yếm khí.
Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế
bào nấm men bia chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm. Quá trình
chuyển hóa này gắn liền với sự tham gia của hệ enzym trong tế bào nấm men. Do đó,
việc nuôi cấy nấm men để thu được một hệ enzym có hoạt lực cao là một khâu hết sức
quan trọng.
Hai chủng nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia là nấm men nổi
Sacharomyces cerevisiae và nấm men chìm Sacharomyces carlsbergensis.
+ Gạo: mua tại các vùng trong nước
Ở Việt Nam, gạo tẻ thường được dùng làm nguyên liệu thay thế kèm theo malt để hạ

giá thành sản phẩm. Tỷ lệ gạo khoảng 20 – 30%. Gạo tẻ là nguồn nguyên liệu dễ kiếm,
không cần nhập ngoại.
1.2. Quy trình công nghệ sản xuất bia
Gạo
Xay, nghiền
Malt
Nấu – đường hóa
4
Xay, nghiền
Lọc dịch đường
Hồ hóa
Nấu hoa
Tách bã
Làm lạnh nhanh
Lên men chính, phụ
Lọc bia
Bão hòa CO
2
Chiết chai, lon
Đóng nắp
Thanh trùng
Nước mềm
Nước cấp để rửa
Hơi nước
Phụ gia
Hoa houblon
Hơi nước
Nước lạnh 1
o
C và Glycol

Bã malt
Bã hoa houblon
Sục khí
Bã men
Phục hồi men
Men giống
Bột trợ lọc
5
Bã lọc
Nén CO
2
Chai vỡ
Rửa chai
Chai
lon
Hơi Xút
Nắp hỏng
Hơi nước
Nước thải
Kiểm tra, dán nhãn, đóng thùng
xếp keg, nhập kho
Sản phẩm
Thùng carton hỏng
Nhãn hỏng
Nhãn
Hồ
Thùng carton
Nước thải
Tiếng ồn
Bụi

Hình 1.1. Quy trình công nghệ sản xuất bia
• Thuyết minh sơ đồ công nghệ
- Nguyên liệu được kiểm tra chất lượng, số lượng và đưa vào nhập kho. Theo công thức
phối liệu sẽ chuyển sang xay, nghiền nhỏ, tạo điều kiện cho các công đoạn sau được
6
thực hiện dễ dàng và triệt để.
- Bột gạo sau khi được xay nhỏ sẽ hòa trộn với nước và đem gia nhiệt nấu chín. Tiếp
theo cho bột malt vào gia nhiệt, thực hiện đường hóa. Trong môi trường giàu nước, các
hợp chất sẽ được thủy phân dưới sự xúc tác của enzym.
- Lọc bỏ bã, thu hồi dịch đường. Lọc dịch đường để thu nước nha trong và loại bỏ bã.
- Cho hoa vào dịch đường đun sôi; dưới tác dụng của nhiệt, các chất không hòa tan của
hoa được hòa tan chuyển hóa vào dịch đường tạo hương vị đặc trưng.
- Quá trình Houblon hóa nhằm tạo một số yếu tố quan trọng cho bia như trích ly chất
đắng, tinh dầu thơm… biến đổi thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của
hoa – đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này.
- Dịch đường sau houblon hóa được tách cặn, chuyển dịch và men vào Tank lên men
thực hiện quá trình lên men chuyển đường thành rượu. Quá trình lên men được thực
hiện ở nhiệt độ thấp tạo điều kiện cho men hoạt động. Vì vậy, cần phải có giai đoạn
làm lạnh nhanh dịch đường trước khi thực hiện lên men.
- Lên men là giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất bia, quyết định để chuyển hóa
dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác dụng của men.
C
6
H
12
0
6
> 2C
2
H

5
OH + 2CO
2
- Q
R
- Lọc bia nhằm loại bỏ các chất không tan như nấm men, protein, houblon làm cho bia
trong hơn. Tiếp theo bia được bão hòa CO
2
và đưa đi chiết chai, bock, lon…
- Tiếp theo công đoạn chiết bia vào chai, lon…là công đoạn thanh trùng.
- Sau khi thanh trùng, bia hơi được chiết két để vận chuyển đến các cơ sở tiêu thụ ngay
trong ngày, còn bia chai sẽ được chuyển đến khâu dán nhãn, nhập kho chờ xuất xưởng.
1.3. Đặc tính nước thải của ngành sản xuất bia
- Công nghiệp sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu tốn một
lượng nước lớn cho mục đích sản xuất và vì thế sẽ thải ra môi trường một lượng nước
thải lớn. Trung bình lượng nước thải ở nhiều nhà máy bia lớn gấp 10 đến 20 lần lượng
bia sản phẩm.
- Từ quy trình công nghệ sản xuất bia ta thấy hầu hết mọi công đoạn đều phát sinh ra
nước thải.Trong công nghệ sản xuất bia nước thải bao gồm:
+ 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 hóa, 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 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 chất ô nhiễm lớn
trong công nghệ sản xuất bia, dòng thải của quá trình rửa chai có độ pH cao và làm
cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính.
7
+ Công đoạn lên men chính và lên men phụ: nước thải của công đoạn này rất giàu

xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn.
+ Giai đoạn thành phẩm: lọc, bão hòa CO
2
, chiết bock, đóng chai, hấp chai. Nước
thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy trang ra ngoài,…
Ngoài ra nước thải từ quy trình sản xuất còn có:
+ Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường. Để bã trên sàn lưới, nước sẽ
tách ra khỏi bã.
+ Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị
khác.
+ Nước rửa chai và két chứa.
+ Nước rửa sàn, phòng lên men, phòng tàng trữ.
+ Nước thải từ nồi hơi
+ Nước vệ sinh sinh hoạt
+ Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng clorit cao (tới 500 mg/l),
cacbonat thấp.
- Trong sản xuất bia công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác, sự khác
nhau có thể là lên men nổi hay lên men chìm. Nhưng sự khác nhau cơ bản là vấn đề
sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon,máy móc thiết bị, sàn nhà,…Điều đó dẫn
đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của nhà máy bia rất khác
nhau.
- Lưu lượng dòng thải và đặc tính dòng thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi
theo chu kì và mùa sản xuất .
8
Bảng 1.2. Đặc tính nước thải của các nhà máy bia ở địa bàn miền trung
Thông số
Đơn vị
tính
Nhà máy bia
Dung Quất

Công ty CP bia Sài Gòn-Miền
Trung
pH
- 7,8
8,5-11
SS
mg/l 280
400-800
BOD
5
mg/l 1160
1300-1700
COD mg/l 1720 2000-3000
Tổng Photpho
mg/l 4,2
8
Tổng Nitơ
mg/l 64
100
(Nguồn: nhà máy bia Dung Quất, công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền trung, năm
2010)
Qua bảng trên có thể thấy hàm lượng các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải các cơ
sở sản xuất bia đều cao, vượt tiêu chuẩn cho phép vài lần. Do đó chúng ta phải tiến
hành xử lý nguồn nước thải này trước khi thải ra môi trường nếu không xử lý mà thải
ra môi trường sẽ để lại hậu quả nghiêm trọng cho con người, động vật, và hệ sinh thái
trên trái đất này.
9
CHƯƠNG II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA
2.1. Phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia của công ty Cổ Phần Đường Quảng
Ngãi

Nước thải nhà máy
Bể thu gom
Bể điều hòa
Bể trung hòa
Bể UASB
Bể lắng
Bể lọc hiếu khí
Bể khử trùng
Hồ sinh thái
Sông trà khúc
Nước sau khi xử lý đạt loại C theo TCVN 5945-2005
Cánh khuấy
Dung dịch HCl 36%
Hệ thống đốt khí
Bể chứa bùn
10
Hình 2.1. Hệ thống xử lý nước thải tập trung của nhà máy bia
• Thuyết minh về hệ thống xử lý nước thải tập trung
Qui hoạch và xử lý sơ bộ nước thải tại các đơn vị:
Nước thải ô nhiễm tại các đơn vị được phân loại, xử lý sơ bộ để tách các chất rắn
lơ lửng có khả năng gây tắt đường ống và bơm chuyển, tập trung về bể thu. Từ đây,
bơm đến bể chứa tập trung của công ty.
• Thu gom nước thải và xử lý sơ bộ tại hệ thống tập trung của công ty:
+ Nước thải từ các nhà máy có chất ô nhiễm chính là hữu cơ (bánh kẹo,
mạch nha, nước khoáng, bia, sữa) được bơm từ hệ thống thu gom và xử lý sơ bộ của
nhà máy lên bể chứa tập trung của công ty.
+ Nước thải từ phân xưởng lò hơi do có chứa thêm nhiều tạp chất như tro nên
phải bơm ra bể xử lý sơ bộ và lắng trước khi bơm vào bể chứa tập trung.
• Xử lý trong hệ thống:
+ Khuấy trộn: nước thải từ các nhà máy bơm lên là một hỗn tạp rất nhiều thành

phần. Để thuận tiện và ổn định đầu vào, phải thực hiện việc khuấy trộn đều các loại
nước thải này thực hiện tại bể điều hòa.
+ Trung hòa: từ bể điều hòa nước thải tự chảy qua bể trung hòa. Tại đây dùng
axit (HCl hoặc H
3
PO
4
) để điều chỉnh nước thải ở pH = 6,8 – 7,5.
+ Phân hủy kỵ khí ở bể UASB: nước thải sau khi được điều chỉnh pH bằng
dung dịch HCl hoặc H
3
PO
4
, được bơm chìm bơm lên bể UASB, nước được phân phối
vào từ đáy bể thông qua hệ thống phân phối. Phân hủy kỵ khí thực hiện trong bể
UASB. Đây là quá trình phân hủy rất phức tạp, trải qua nhiều giai đoạn, do một hỗn
hợp nhiều loại vi khuẩn (chủ yếu là vi khuẩn kỵ khí đảm nhiệm).

- Nguyên lý chung của quá trình có thể thể hiện qua sơ đồ sau:
Chất hữu cơ đơn giản
Acid béo bay hơi
11
CH
4
+ CO
2
H
2
+CO
2

Acetic
Thủy phân acid hóa
Chất hữu cơ phức tạp
Hình 2.2. Sơ đồ phân hủy kỵ khí trong bể UASB.
Những yếu tố chính ảnh hưởng đến lên men yếm khí:
+ Nhiệt độ: tốt nhất là 35
o
C. Tuy nhiên, một số vi khuẩn hoạt động tốt từ 30 –
35
o
C, một số khác có thể từ 50 – 55
o
C. Khi nhiệt độ < 10
o
C thì quá trình hoạt động của
vi khuẩn mêtan gặp khó khăn.
+ Tỷ lệ C và N: tỷ lệ tốt nhất là C/N từ 25 – 30.
+ Độ pH tốt nhất: tốt nhất dao động từ 6,5 – 7,5.
+Thời gian tồn lưu nước trong bể: đảm bảo tốt nhất tối thiểu là 8h.
Chức năng chính của bể UASB là làm giảm COD của nước thải. Sau khi kết thúc
quá trình phân hủy kỵ khí, đối với nước thải có COD từ 5000 – 20.000 mg/l thì khả
năng phân hủy có thể đạt 75 – 85%.
+ Lắng trong bằng bể Lamelle : bể lắng có nhiệm vụ tách cặn vi sinh ở bể xử
lý sinh học kỵ khí dính bám mang sang.
Sau khi nước thải ra khỏi bể UASB sẽ tiếp tục tự chảy qua bể lắng, bằng cơ chế
của quá trình lắng trọng lực có sử dụng các ống đặt nghiêng khoảng 30 nước thải sẽ
đi từ dưới lên trên bể, việc đặt các ống nhựa trong bể lắng mục đích chống chảy rối
dòng của nước thải, phân dòng, tạo dòng chảy tĩnh.
12
Nước thải ra khỏi bể lắng có hàm lượng cặn giảm đến 80 . Phần nước tách cặn

sẽ chảy vào máng thu và tự chảy qua bể lọc hiếu khí, phần cặn lắng được đưa vào bể
chứa bùn, chuyển đi làm phân bón.
+ Phân hủy hiếu khí bằng hạt lọc: sau khi nước thải ra khỏi bể UASB sẽ tiếp
tục tự chảy qua bể phân hủy hiếu khí. Quá trình xử lý hiếu khí thực hiện theo phương
pháp lọc hiếu khí bằng vật liệu ngập trong nước.
- Mô tả công nghệ: có 04 bể hiếu khí nối liền nhau, cấu trúc thiết bị và vận hành công
nghệ giống nhau, chỉ khác nhau về cao trình. Bên trong bể có chứa hạt lọc, có hệ thống
phân phối oxy, hệ thống ống nước vào, nước ra.
+ Nước thải sẽ tuần tự chảy qua: bể 1 → bể 4 theo nguyên tắc chảy từ dưới đáy lên
trên mặt bể. Không khí sẽ được thổi liên tục để cấp oxy cho vi khuẩn bám trên bề mặt
các hạt lọc thực hiện quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải (quá trình oxy
hóa).
13
2.2. Phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia tiên tiến hiện nay
Nước thải nhà máy
Bể thu gom
Bể điều hòa
Bể UASB
Bể anoxic
Bể MBBR
Bể lắng
Bể trung gian
Bể lọc áp lực
Bể nano dạng khô
Nước sau khi xử lý đạt loại C theo TCVN 5945-2005
Cấp khí
Bể chứa bùn
Máy ép bùn
Xử lý định kỳ

14
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình xử lý nước thải nhà máy bia bằng công nghệ tiên
tiến
15
• Thuyết minh quy trình công nghệ
• Hầm tiếp nhận
Song chắn rác: thường làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn sẽ giữ lại các
tạp chất vật thô như giẻ, rác, bao nilon, và các vật thải khác được giữ lại, để bảo vệ các
thiết bị xử lý như bơm, đường ống, mương dẫn… Dựa vào khoảng cách giữa các
thanh, người ta chia song chắn rác thành hai loại:
+ Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 đến 100mm.
+ Song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 đến 25mm.
+ Chọn song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh là 25mm được đặt cố định,
nghiêng một góc 60
0
đặt ở cửa vào bể gom và được lấy rác vào cuối ngày.
Bể gom: là nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước khi đi vào các công trình xử lý tiếp
theo. Bể gom thường được làm bằng bê tông, xây bằng gạch. Trong quy trình này bể
gom còn có tác dụng điều hòa lưu lượng nước thải.
Lưới lọc: để giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ. Lưới có kích thước lỗ từ 0,5
đến 1mm. Khi tang trống quay với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải được lọc qua bề
mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đường dẫn nước vào. Trong nhà máy bia
là các mẫu trấu, huyền phù… bị trôi ra trong quá trình rửa thùng lên men, thùng nấu,
nước lọc bã hèm, sẽ được giữ lại nhờ hệ thống lưới lọc có kích thước lỗ 1mm. Các vật
thải được lấy ra khỏi bề mặt lưới bằng hệ thống cào.
• Bể điều hòa: được dùng để duy trì lưu lượng dòng thải vào gần như không đổi, quan
trọng là điều chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Trong bể
có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn
trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc
hại nếu có. Ngoài ra còn có thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi. Tại bể điều hòa có

máy định lượng lượng acid cần cho vào bể đảm bảo pH từ 6,6 – 7,6 trước khi đưa vào
bể xử lý UASB.
• Bể UASB: tại đây diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước
thải khi không có oxy. Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được
phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt
nhỏ và các chất hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây.
Quá trình chuyển hóa các chất bẩn trong nước thải bằng vi sinh yếm khí xảy ra theo ba
bước:
16
+ Giai đoạn 1: một nhóm các vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp
chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như
monosacarit, amino acid để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động.
+ Giai đoạn 2: nhóm vi khuẩn tạo men acid biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản
thành các acid hữu cơ thường là acid acetic, acid butyric, acid Propionic. Ở giai đoạn
này pH của dung dịch giảm xuống.
+ Giai đoạn 3: các vi khuẩn tạo metan chuyển hóa hiđrô và acid acetic thành khí metan
và cacbonic pH của môi trường tăng lên.
• Bể sinh học MBBR:
Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động
trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh
vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ phân hủy các chất
hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một
phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO
2
, H
2
O, NO
3
-
, SO

4
2-
,…Vi sinh vật tồn
tại trong bùn hoạt tính của bể sinh học bao gồm Pseudomonas, Zoogloea,
Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại
vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter. Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn
dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồn
tại.
Để thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các
chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo
ba giai đoạn chính như sau:
+ Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật.
+ Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong
và bên ngoài tế bào.
+ Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào
mới.
Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, hàm
lượng các tạp chất, mật độ vi sinh vật và mức độ ổn định lưu lượng của nước
thải ở trạm xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc
độ phản ứng oxy hóa sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải,
nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng… Tải trọng chất hữu cơ của bể
17
sinh học hiếu khí truyền thống thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m
3
.ngày
đêm. Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải ở bể sinh học hiếu khí cần được luôn luôn
duy trì ở giá trị lớn hơn 2,5 mg/l.
Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể sinh học hiếu khí phụ thuộc vào:
+ Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật: tỷ lệ
F/M.

+ Nhiệt độ.
+ Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật (bùn hoạt tính).
+ Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất.
+ Lượng các chất cấu tạo tế bào.
+ Hàm lượng oxy hòa tan.
Các phản ứng sinh hóa cơ bản của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải
gồm có:
+ Oxy hóa các chất hữu cơ:
+ Tổng hợp tế bào mới:
· + Phân hủy nội bào:
• Bể lắng: Nước thải sau khi qua bể MBBR được phân phối vào vùng phân phối nước
của bể lắng sinh học lamella. Cấu tạo và chức năng của bể lắng sinh học lamella tương
tự như bể lắng hóa lý. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thông qua máng
tràn răng cưa.
Hiệu suất bể lắng được tăng cường đáng kể do sử dụng hệ thống tấm lắng
lamella.
Bể lắng lamella được chia làm ba vùng căn bản:
+ Vùng phân phối nước
+ Vùng lắng
+ Vùng tập trung và chứa cặn.
Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của bể là
hệ thống tấm lắng lamella, với nhiều lớp mỏng được sắp xếp theo một trình tự và
18
khoảng cách nhất đinh. Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi qua hệ thống này, các bông
bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng lớn gấp
nhiều lần các bông bùn ban đầu. Các bông bùn này trượt theo các tấm lamella và được
tập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng.
• Bể lọc áp lực:
Bể lọc áp lực sử dụng trong công nghệ này là bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ,
cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ các chất lơ lửng, các chất rắn không hòa tan,

các nguyên tố dạng vết, halogen hữu cơ nhằm đảm bảo độ trong của nước .
Nước sau khi qua cụm lọc áp lực đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo
QCVN 24:2009 cột B.
• Bể nano dạng khô
Nước thải sau khi qua bể lọc áp lực sẽ đi vào bể nano dạng khổ để loại bỏ triệt để
các chất lơ lửng còn sót lại trong nước, và khử trùng nước thải
Nước sau khi qua bể nano dạng khô đạt yêu cầu xả thải theo quy định hiện hành
của pháp luật. Lượng nước này, một phần được sử dụng để làm mát máy móc trong
nhà máy; một phần được đưa tới nguồn tiếp nhận qua mương thoát nước.
2.3. So sánh giữa 2 công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Dung Quất và quy trình
công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia tiên tiến
- Nhà máy xử lý nước thải nhà máy bia sử dụng công nghệ hiếu khí aerotank
- Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia tân tiến sử dụng công nghệ hiếu khí MBBR
• Ưu điểm của công nghệ MBBR so với công nghệ aerotank
– Tất cả mọi thiết kế bể MBBR đều nhằm mục đích là hiệu quả xử lý, tiết kiệm năng
lượng. Với công nghệ sinh học xử lý nước thải, chúng ta cần mật độ vi sinh vật cao
nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình oxy hóa sinh hóa. Nói nôm na là càng nhiều vi
sinh ăn chất hữu cơ có trong nước thì quá trình xử lý sẽ nhanh hơn. Vấn đề ở đây là
làm sao cho bề mặt tiếp xúc giữa nước thải, oxi và vi sinh vật càng cao càng tốt.
– Giá thể lưu động MBBR được ứng dụng rộng rãi trên thế giới vài năm trở lại đây.
Giá thể MBBR dạng hình cầu có kích thước Ø 20 cm, có tỷ trọng nhẹ hơn nước nên
trong quá trình sục khí, giá thể vi sinh bám dính di chuyển khắp nơi trong bể MMBR.
Với mật độ này các quá trình oxy hóa để khử BOD, COD và NH
4
diễn ra nhanh hơn
gần 10 lần so với phương pháp aerotank
Bảng 2.1: So sánh hệ thống MBBR và hệ thống bể sinh học hiếu khí
Hệ thống Tải trọng BOD MLSS(mg/l) Diện tích bề
19
(kgBODm

3
/ngày mặt(m
2
/m
3
)
MBBR 10 8.000 – 20.000 510 – 1.200
Bể lọc sinh học
hiếu khí aerotank
1,5 3.000 – 5.000 100
Điều quan trọng hơn nữa của phương pháp MBBR là chúng ta không cần phải
tuần hoàn bùn hiếu khí lại như phương pháp Aeroten, nhược điểm của việc tuần hoàn
bùn là làm giảm đi sự hoạt động của vi sinh hiếu khí vì vi sinh phải nằm ở bể lắng,
không có dưỡng khí, khi bơm bùn hoàn lưu về bể aeroten làm cho vi sinh bị “shock”
tải trọng, do đó hiệu quả xử lý sẽ không cao bằng phương pháp giá thể MBBR.
Nước thải dệt nhuộm có hàm lượng N, P trong nước khá nhỏ nên chúng ta cũng
không cần phải xây dựng bể thiếu khí Anoxic để khử N, P là do bể MBBR chứa đựng
các giá thể di động cũng là nơi lưu trú cho các chủng vi sinh bám dính khử N, P. Hai
loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosomonas và Nitrobacter.
Ta có phương trình như sau:
Như vậy bể sinh học hiếu khí MBBR có nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ còn lại
trong nước thải. Trong bể MBBR diễn ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan và
dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Tại bể MBBR có
hệ thống sục khí trên khắp diện tích bể nhằm cung cấp ôxy, tạo điều kiện thuận lợi cho
vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm. Vi sinh vật hiếu khí
sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan có trong nước để sinh trưởng. Ở điều
kiện thuận lợi, vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng và tồn tại dưới dạng bông
bùn dễ lắng tạo thành bùn hoạt tính. Sau quá trình oxy hóa (bằng sục không khí) với
đệm vi sinh di động, bùn hoạt tính (tức lượng vi sinh phát triển và hoạt động tham gia
quá trình xử lý) được bám giữ trên các giá thể bám dính di động dạng cầu. Nước thải

sau khi qua bể MBBR sẽ tự chảy vào bể lắng sinh học.
Bảng 2.2. So sánh ưu nhược điểm của 2 phương pháp Aerotank và phương pháp
MBBR
Phương pháp Aerotank Phương pháp MBBR
 Ưu điểm: + Thích hợp với các loại
nước thải ô nhiễm trung bình hoặc nhẹ,
 Ưu điểm: + Công nghệ đề xuất phù
hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn
20
nếu nồng độ các chất nhiễm bẩn cao cần
phải pha loãng.
+ Phương pháp hiếu khí ít phát sinh
mùi hôi thối hơn phương pháp yếm khí.
+ Thời gian xử lý nhanh, loại bỏ
COD, BOD nhiều hơn và còn có thể
loại bỏ nitơ, photpho. Hiệu suất khử
BOD của phương pháp hiếu khí cao
nhất tới 99%.
 Nhược điểm: + Cần phải cung cấp ôxy
nên tiêu tốn nhiều năng lượng.
+ Lượng bùn phát sinh lớn, yêu cầu
BOD, COD đầu vào nhỏ, khó phân hủy
được một số chất béo và rắn lơ lửng.
Trong điều kiện tự nhiên xử lý ít hiệu
quả do thiếu ôxy.
+ Trong xử lý hiếu khí thì lượng
bùn lớn nên cần hệ thống xử lý bùn, cần
kết hợp lắng, lọc, khử trùng sau aeroten.
+ Chất lượng nước đầu ra không
cao, thường thì thải bỏ chứ không tái sử

dụng.
nước thải.
+ Nồng độ các chất ô nhiễm sau quy
trình xử lý đạt quy chuẩn hiện hành.
+ Diện tích đất sử dụng tối thiểu.
+ Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở
rộng, nâng công suất xử lý.
 Nhược điểm: + Nhân viên vận
hành cần được đào tạo về chuyên môn.
+ Chất lượng nước thải sau xử lý có thể bị
ảnh hưởng nếu một trong những công
trình đơn vị trong trạm không được vận
hành đúng các yêu cầu kỹ thuật.
+ Bùn sau quá trình xử lý cần được thu
gom và xử lý định kỳ.
21
KẾT LUẬN
Nước thải từ quy trình sản xuất bia là nước thải có đặc tính ô nhiễm hữu cơ rất cao,
nước thải thường có màu xám đen và nếu thải trực tiếp ra ngoài môi trường sẽ làm cho
môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng. Và nếu thải đổ ra khu thủy vực thì làm cho các
loài thủy sản ở khu vực đó sẽ bị chết.
Sau chuyến thực tập tham quan tại nhà máy bia Dung Quất thuộc công ty Cổ Phần
Đường Quảng Ngãi. Em đã có dịp tiếp xúc và được tham quan quy trình công nghệ
sản xuất cũng như quy trình xử lý nước thải nhà máy bia Dung Quất. Công nghệ tại
nhà máy được thiết kế rất hiện đại, tuy nhiên so với quy trình tiên tiến hiện nay thì quy
trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia còn có nhiều khuyết điểm.
Trong bài báo cáo thực tập tham quan, em đã nêu lên quy trình công nghệ xử lý
nước thải nhà máy bia Dung Quất và công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia tiên tiến
hiện nay, nhằm so sánh hai công nghệ. Từ đó, chúng ta có thể rút ra chúng ta nên chọn
công nghệ nào để xử lý nước thải nhà máy bia nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

22
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình xử lý nước thải của PGS. TS Hoàng Văn Nhuệ
2. Tài liệu quy trình sản xuất bia, quy trình xử lý nước thải tại nhà máy bia Dung Quất
thuộc công ty Cổ Phần Đường Quảng Ngãi.
3. Http://saigonmientrungsabeco.com.vn/?id_pnewsv=410&lg=vn&start=0
4. Lương Đức Phẩm (2007), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB
Giáo dục, Hà Nội.
5. Nguyễn Thị Hiền, Lê Thanh Mai, Lê Thị Lan Chi, Nguyễn Tiến Thành, Lê Viết Thắng
(2007), Khoa học – Công nghệ Malt và Bia, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
6. 1/6/2012.
7. ngày 1/6/2012
8. ngày 30/5/2012
23
MỤC LỤC
24
DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ