XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC NHÀ MÁY BIA THEO MÔ HÌNH LỌC NGƯỢC KỊ KHÍ – AEROTEN HOẠT ĐỘNG GIÁN ĐOẠN

HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC XÂY DỰNG LẦN THỨ 14
Trang 85-93



XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC NHÀ MÁY BIA THEO MÔ HÌNH
LỌC NGƯỢC KỊ KHÍ – AEROTEN HOẠT ĐỘNG GIÁN ĐOẠN

PGS.TS Trần Đức Hạ
PGS.TS Nguyễn Văn Tín

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm tại nhà máy Bia Sài Gòn
và nhà máy Bia Hà Nội. Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian
ngắn, 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. Hiện nay, cả
nước có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với tổng năng lực sản
xuất đạt trên 800 triệu lít/năm. Trong số đó, bia địa phương sản xuất ở 311 cơ sở (chiếm
97,18% số cơ sở) nhưng sản lượng chỉ chiếm 37,41% sản lượng bia cả nước (đạt 231
triệu lít) và đạt 60,73% công suất thiết kế.
Công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách nhà
nước và có hiệu quả kinh tế, vì vậy trong mấy năm qua sản xuất bia đã có những bước
phát triển khá nhanh. Do mức sống tăng, mức tiêu dùng bia ngày càng cao. Năm 2000
có khoảng 81 triệu người và đến năm 2005 có thể là 89 triệu người dùng bia. Do vậy
mức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2005 dự kiến đạt 17 lít/người/năm (sản
lượng bia đạt khoảng 1.500 triệu lít, tăng gấp 2 lần so với năm 2000). Bình quân lượng
bia tăng 20% mỗi năm.
Công nghiệp sản xuất bia tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường.
Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8-14 l nước thải/
lít bia, phụ thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất. Các loại nước thải này chứa

hàm lượng lớn các chất lơ lửng, COD và BOD dễ gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy các
loại nước thải này cần phải xử lý trước khi xả ra nguồn nước tiếp nhận.
II. NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI BIA ĐỊA PHƯƠNG
Tải lượng ô nhiễm trong nước thải bia thải bia là 6-18 kg BOD
5
, 9-30 kg COD,
2-4 kg cặn lơ lửng... cho 1000 lít bia. Các nghiên cứu về thành phần, tính chất nước thải
sản xuất bia cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải các cơ sở sản xuất bia
địa phương lớn hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần (bảng 1).

85
HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC XÂY DỰNG LẦN THỨ 14
Trang 85-93


Bảng 1.
Thành phần và tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất bia ra nguồn nước mặt

TT Chỉ tiêu Nước thải trước xử lý* Tiêu chuẩn thải **
1 pH 6-9,5 6-9
2 Hàm lượng cặn lơ lửng, mg/l 150-300 100
3 BOD
5
, mg/l 700-1500 50
4 COD, mg/l 850-1950 100
5 Tổng Nitơ (TN) 15-45 60
6 Tổng Phốtpho (TP) 4,9-9,0 6
7 Coliform, MPN/100 ml <10.000 10.000
Ghi chú

:* Theo các số liệu nghiên cứu tại công ty Bia ong Thái Bình, Công ty Bia Nghệ
An, Nhà máy Bia NADA, nhà máy Bia Hạ Long ...
** Cột B theo TCVN 5945-1995, nước thải công nghiệp, Tiêu chuẩn thải ra nguồn
nước mặt loại B.
Do có hàm lượng chất hữu cơ cao, cặn lơ lửng lớn, nước thải sản xuất bia gây
mùi hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước nguồn khi tiếp nhận
chúng. Mặt khác các muối nitơ, phốt pho... trong nước thải bia dễ gây hiện tượng phú
dưỡng cho các thuỷ vực.
Nước thải nhà máy bia cần được xử lý sinh học, đảm bảo yêu cầu xả ra nguồn
nước mặt theo quy định của TCVN 5945-1995. Sau khi nghiên cứu các số liệu về số
lượng, thành phần và tính chất nước thải sản xuất của nhà máy bia địa phương (Công ty
bia ong Thái Bình, Nhà máy bia NADA Nam Định, Nhà máy bia Hạ Long, Công ty bia
Vinh- Nghệ An...) công suất từ 8 triệu đến 20 triệu lít bia/năm, Đề tài “Nghiên cứu xử
lý nước thải các nhà máy bia địa phương “ do trường Đại học Xây dựng triển khai đã đề
xuất nguyên tắc xử lý nước thải bia địa phương với hàm lượng chất hữu cơ dễ oxy hoá
sinh hoá cao được nêu trên hình 1 sau đây.
Với nguyên tắc xử lý nước thải như vậy, đề tài đã nghiên cứu dùng bể lọc dòng
chảy ngược vật liệu nổi (upflow anaerobic filter - UAF) trong khâu xử lý sinh học kị khí
và bể aeroten kết hợp lắng hoạt động theo mẻ (Sequencing Batch Reactor - SBR) trong
khâu xử lý sinh học hiếu khí. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải được nêu
trên hình 2.

86
HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC XÂY DỰNG LẦN THỨ 14
Trang 85-93


Nước thải

Cặn>220 mg/l

BOD>500 mg/l
Ngăn
thu
trạm
bơm
Bể lắng
cát
Song chắn
rác
Giếng
tách
nước






Cặn lơ lửng <150 mg/l
BOD<300 mg/l



Cặn lơ lửng<100mg/l
BOD<50 mg/l
Coliform<10.000

Xử lý bậc hai: xử lý sinh học hiếu khí
Xử lý bậc 1: xử lý hoá lý hoặc xử lý sinh học kị khí

Xả ra môi trường bên
ngoài



Hình 1.
Sơ đồ nguyên lý xử lý nước thải các nhà máy bia địa phương













Xả nước thải ra môi trường bên ngoài
Trạm bơm
nước thải
Bể lọc kị khí
v
ật liệu nổi
Bể aeroten
hoạt động
gián đoạn
(SBR)

Bể ủ bùn
Bể điều hoà
kết hợp lắng
cát và song

chắn rác


Hình 2.
Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bia theo mô hình UAF và SBR.


Các loại bể lọc kỵ khí là các loại bể kín, phía trong chứa vật liệu đóng vai trò như
giá thể của vi sinh vật dính bám. Các giá thể làm bằng các loại vật liệu hình dạng, kích

87
HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC XÂY DỰNG LẦN THỨ 14
Trang 85-93


thước khác nhau, hoạt động như như vật liệu lọc. Các dòng nước thải có thể đi từ dưới
lên hoặc trên xuống. Các chất hữu cơ được vi khuẩn hấp thụ và chuyển hoá để tạo thành
CH
4
và các loại chất khí khác. Các loại khí sinh học được thu gom tại phần trên bể. Khí
CH
4
và các loại khí sinh học tạo thành khác được thu hồi ở phía trên. Nước thải đưa vào
bể có thể phân phối phía dưới hoặc phía trên theo sơ đồ nêu trên hình 3.
KhÝ sinh häc

N−íc vµo
N−íc ra
KhÝ sinh häc
Dßng trµn
N−íc vµo
N−íc tuÇn hoµn N−íc ra

a. b.

Hình 3.
Bể lọc kỵ khí

a - Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược (upflow anaerobic filter - UAF)
b - Bể lọc kỵ khí dòng chảy xuôi (Downflow anaerobic filter - ADF)
Vật liệu lọc của bể lọc kỵ khí là các loại cuội sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm
nhựa hình dạng khác nhau. Kích thước và chủng loại vật liệu lọc, được xác định dựa
vào công suất công trình XLNT, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lực nước cho phép, điều
kiện cung cấp nguyên vật liệu tại chỗ... Các loại vật liệu lọc, cần đảm bảo độ rỗng lớn
(từ 90-300 m
3
/m
2
bề mặt bể). Tổng bề mặt của vật liệu lọc có vai trò quan trọng trong
việc hấp thụ các chất hữu cơ. Vật liệu lọc nổi sử dụng trong các nghiên cứu triển khai
tại trường Đại học Xây dựng là polyspirene, đường kính d=5-6 mm. Loại bể này được
gọi là bể lọc ngược kị khí vật liệu nổi (Upflow Anaerobic Floating Blanket-UAFB). Đây
là loại vật liệu lọc nhẹ, trọng lượng riêng nhỏ và có tổng bề mặt tiếp xúc lớn . Khi màng
vi sinh vật dày, hiệu quả lọc nước thải giảm (tổn thất áp lực lọc tăng). Vật liệu lọc được
rửa bằng phương pháp xả tức thời. Trong qúa trình rửa lọc, số lượng vi khuẩn hoạt tính
của bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược hao hụt ít. Mặt khác việc rửa lọc cũng đơn giản.

Bể lọc kỵ khí có một loạt ưu điểm như khả năng tách các chất bẩn hữu cơ (BOD)
cao, thời gian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải, quản lý vận hành
đơn giản, ít tốn năng lượng và dễ hợp khối với bể tự hoại và các công trình xử lý nước
thải khác. Tuy nhiên cũng như các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh
học khác, thời gian đưa công trình vào hoạt động dài, bể thường hay bị sự cố tắc nghẽn,

88
HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC XÂY DỰNG LẦN THỨ 14
Trang 85-93


hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ra khỏi bể lớn. Các loại vật liệu lọc có đặc tính
kỹ thuật yêu cầu thường có giá thành cao.

6

5
4

3 7

2



1


Hình 4.
Sơ đồ cấu tạo bể lọc kỵ khí vật liệu lọc nổi

1.Nước thải vào; 2. Lớp cặn lơ lửng; 3.Vật liệu lọc nổi; 4. Lưới chắn;5.Ngăn tách khí;
6. ống dẫn khí ; 7.ống dẫn nước ra.
Aeroten kết hợp lắng hoạt động gián đoạn theo mẻ (Sequencing Batch Reactor -
SBR) là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó tuần
tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Do hoạt động gián đoạn nên
số ngăn của bể tối thiểu là 2. Sơ đồ hoạt động của hệ thống bể nêu trên hình 5.


89