Bài tập lớn môn CNXLNT nhóm 1 thứ 6 tiết 7 (1)

BỘ NÔNG NGHIỆP & PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÀI TẬP LỚN
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia.
NHÓM 1:
1. Nguyễn Thị Đông

K57MTE

576503 (Nhóm trưởng)

2. Đậu Hoàng Anh

K57MTE

573614

3. Vũ Thị Kiều Anh

K57MTE

573404

4. Vi Thị Cin

K57MTE

573623

5. Phạm Ngọc Dũng

K57MTB

573404

6. Trần Ngọc Điệp

K57MTB

573407

7. Nguyễn Văn Bình

K56MTB

563693

8. Bùi Công Cảnh

K55MTC

553187

9. Hoàng Thị Điệp

K55MTA

553005

I.

Tổng quan

1. Tình hình phát triển của lĩnh vực nghiên cứu
Ở Việt Nam, trong dòng thức uống có cồn thì bia được tiêu thụ nhiều nhất,
chiếm khoảng 89% tổng doanh thu và 97% về khối lượng. So với các nước trong
khu vực như Thái Lan, Singapore...
Việt Nam có GDP bình quân đầu người thấp hơn nhiều nhưng mức tiêu thụ bia
lại cao hơn. Năm 2011, Việt Nam tiêu thụ 2,6 tỷ lít, Thái Lan: 1,8 tỷ lít, Singapore:
108 triệu lít .
Có cầu thì có cung, người tiêu dùng thỏa mãn, doanh nghiệp bán được hàng và
phát triển sản xuất, nhà nước thu thuế. Thế nhưng uống bia rượu nhiều gây tác hại
nhiều mặt trong đời sống xã hội: sức khỏe, an ninh trật tự, an toàn giao thông, hạnh
phúc gia đình…
Theo khảo sát của Vinaresearch (được tiến hành trong tháng 3/2012) về thói
quen uống bia ở Việt Nam, có 63,5% nam uống bia, gần gấp đôi nữ. Độ tuổi từ 2534 có tỷ lệ uống nhiều nhất (48,6%), kế đến là tuổi từ 20-24 (34,9%), từ 35 tuổi trở
lên (11,6%), uống ít bia là độ tuổi 18-19 (4,8%).
Hơn 38,3% những người tham gia khảo sát thuộc các nhóm tuổi khác nhau có
uống bia và mức độ trung bình 2,27 lần/tuần. Tính chung có 5,1% xác nhận là ngày
nào cũng uống bia, ít hơn một chút cũng đến 4 đến 5 lần/tuần (10,4%), dãn ra từ 2
đến 3 lần/tuần (40,5%) và thành phần ít đụng đến bia thì cũng có từ 2 đến 3 lần
tháng (44,1%).
Người Hà Nội thường xuyên uống bia nhất, với hơn 50% người tham gia khảo
sát uống bia 2-3 lần tuần và tỷ lệ uống bia cũng cao hơn các tỉnh thành khác. Tại
TP. HCM tần suất uống bia thấp hơn nhưng có hơn 50% trả lời thường xuyên uống
3-4 lần/tháng. Tuy vậy, không có sự khác biệt rõ về mức độ thường xuyên uống bia
ở các địa phương khác nhau. Tần suất uống bia phân theo nhóm tuổi và khu vực
được thể hiện trong (BĐ 2 và 3).

Kinh tế phát triển, đời sống khấm khá và dân số trẻ là điều kiện để phát triển
ngành rượu bia. Theo Quyết định số 2435/QĐ-BCT, ngày 21/5/2009 của Bộ Công
thương phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành rượu bia - nước giải khát Việt Nam
đến 2015, tầm nhìn đến 2025 thì đến 2010 sản xuất đạt 2,5 tỷ lít bia, 80 triệu lít
rượu công nghiệp. Đến 2015 sản xuất đạt 4 tỷ lít bia, 188 triệu lít rượu công
nghiệp, đến 2025 sản lượng bia 6 tỷ lít và 440 triệu lít rượu (Bảng 1, BĐ 4).


Mười năm qua, thị trường bia Việt Nam tăng trưởng mạnh hằng năm (từ 9
đến 11%), dự báo từ 2012 đến 2015 mức tăng trưởng lên đến 15%. Năm 2001, sản
lượng bia Việt Nam là 817 triệu lít, đứng thứ 29 trên thế giới, đến năm 2011 đạt
2.780 triệu lít, vươn lên vị trí thứ 13. Trong khu vực châu Á, thị trường bia Việt
Nam năm 2004 xếp vị trí thứ 8, hiện nay đứng thứ 3 chỉ sau Trung Quốc, Nhật
Bản.
Dự báo năm 2020, Việt Nam sẽ tiêu thụ khoảng 4 đến 4,4 tỷ lít bia, bình
quân 45 đến 47 lít/người/năm, các nhà đầu tư sản xuất bia vẫn đang tăng tốc để đáp
ứng nhu cầu thị trường. Hiện nay bình quân đầu người uống 30 lít bia/năm, các nhà
đầu tư kỳ vọng con số này sẽ tăng lên 60 đến 70 lít bia/năm trong thời gian tới.
Việt Nam có hơn 400 nhà máy bia. Những tỉnh, thành phố tập trung năng
lực sản xuất bia là TP. HCM chiếm 23,2% tổng năng lực sản xuất; TP. Hà Nội:
13,44%; TP. Hải Phòng: 7,47%; Hà Tây: 6,1%; Tiền Giang: 3,79% (Theo
Euromonitor).
Các nhà máy bia được xây dựng từ lâu và có thương hiệu nổi tiếng như
Halico và Sabeco có các sản nhãn hàng được dân địa phương ưu tiên chọn lựa như
Bia Hà Nội là sự lựa chọn hàng đầu của người Hà Nội (87,8%) và bia 333 là loại
bia được uống nhiều nhất tại TP. HCM (92,4%). Còn Heineken, một nhãn hàng
được lựa chọn phổ biến trên khắp các tỉnh thành (Bảng 2, BĐ 5).

Lượng tiêu thụ bia càng lớn thì sản xuất bia càng phát triển. Sản xuất phát triển đi
kèm theo nó các ảnh hưởng tới môi trường ngày càng gia tăng do chất thải từ sản
xuất bia thải ra ngoài môi trường càng nhiều.


2. Một số vấn đề môi trường nước thải có liên quan
a) Quy trình sản xuất bia:

Sơ đồ quy trình sản xuất bia
- Nghiền nguyên liệu
+ Nghiền Malt: tạo điều kiện thuận lợi cho sự biến đổi lý, sinh hóa trong
quá trình đường hóa, nhằm thu được chất hòa tan cao nhất. Malt được nghiền nhỏ
theo tỷ lệ vỏ chấu: 20 – 25%, tấm: 45 – 55%, bột: 20 – 30%.
+ Nghiền gạo: nhằm đưa nguyên liệu ở dạng hạt về dạng bột để dễ dàng
thấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn chế biến sau này. Gạo là
nguyên liệu mà tinh bột của chúng khi được hồ hóa, chưa được tác động bởi các
enzyme. Cấu trúc tinh bột của chúng rất cứng, ở trạng thái như vậy chúng rất khó


bị thủy phân, do đó gạo phải được nghiền càng nhỏ càng tốt, nhằm tách triệt để
được các chất tan trong tinh bột.
Malt và gạo được đưa đến bộ phận nghiền nguyên liệu thành mảnh nhỏ, sau
đó được chuyển đến nồi nấu để tạo điều kiện cho quá trình chuyển hóa nguyên liệu
và trích ly tối đa các chất hòa tan trong nguyên liệu. Sử dụng các thiết bị nghiền
khô, máy nghiền búa (nghiền gạo), máy nghiền trục (nghiền malt).
- Nấu
+ Hồ hóa và đường hóa
Nguyên liệu sau khi say nghiền được chuyển vào thiết bị hồ hóa (nồi nấu
cháo) và đường hóa (nồi nấu malt) bằng cách điều chỉnh hỗn hợp ở các nhiệt độ

khác nhau nhờ hệ enzyme thích hợp chuyển hóa các chất không hòa tan (tinh bột)
thành các chất hòa tan trong dung dịch (đường glucose, maltose, các acid amin).
Sau đó được đưa qua nồi lọc để tách dịch đường và các chất hòa tan ra khỏi bã bia.
* Hồ hóa: mục đích làm trương nở hoàn toàn nguyên liệu lên mới tối đa. Ở
860C sau thời gian 30 phút tinh bột xem như trương nở hoàn toàn, độ nhớt cao,
khuấy đảo chậm, dễ bén nồi nếu không có một lượng malt nhỏ cùng nấu. Tinh bột
đã hồ hóa thủy phân dễ dàng hơn tinh bột chưa hồ hóa.
* Đường hóa: là giai đoạn quan trọng nhất quyết định hiệu suất nấu.
Nguyên liệu qua qua giai đoạn hồ hóa – đường hóa với mục đích chuyển tinh bột
từ dạng không hòa tan sang dạng hòa tan, sau đó được đưa vào quá trình đường
hóa cùng với malt, ở đây dưới tác dụng của hệ enzyme trong malt trong điều kiện
nhiệt độ nhất định và môi trường thích hợp, các enzyme hoạt động cắt các chất cao
phân tử thành các chất thấp phân tử.
+ Lọc dịch đường: Sau khi kết thúc quá trình đường hóa, toàn bộ khối dịch
được chuyển sang nồi lọc nhằm mục đích tách dịch đường ra khỏi bã. Khi bơm hết
malt sang thì tắt M11, M10, SV14, M11 và bấm nút thuận nút nâng ở tủ điện. Để
lắng 20 phút thì bắt đầu lọc dịch đường, mở van xả đáy và cho một ít nước ở đáy
nồi lọc ra ngoài và đóng lại. Lọc hết dịch đầu thì tiến hành rửa bã. Bã được rửa lại


bằng nước 800 C cho đến khi nồng độ trong bã hèm chỉ còn 0,5%. Lượng bã này
được sử dụng cho chăn nuôi, còn dịch đường được đưa sang nồi nấu hoa.
+ Đun sôi với hoa houblon
Dịch đường sau khi nấu với hoa houblon và đun sôi trong 60 – 90 phút. Ở
đây dịch được đun sôi với hoa houblon nhiệt độ hơn 100 0 C, các chất đắng, tinh
dầu thơm, polyphenol và các thành phần của hoa houblon được hòa tan vào dịch
đường tạo cho bia có vị đắng, mùi thơm đặc trưng của hoa houblon và khả năng
giữ bọt cho bia. Polyphenol của hoa khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ
tác dụng với các protein cao phân tử tạo các phức chất dễ kết lắng làm tăng độ
trong của dịch đường và ổn định thành phần sinh học của bia thành phẩm.

Mục đích của quá trình nhằm ổn định thành phần của dịch đường, tạo
cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng của hoa houblon, vị đắng, gia tăng nồng
độ đường, độ axit, cường độ màu đồng thời quá trình đun hoa còn có tác dụng
thanh trùng, tiêu diệt các vi sinh vật và các hệ enzyme còn lại trong dịch
đường.
+ Lắng xoáy
Dịch sau khi nấu được đưa qua nồi lắng xoáy để tách cặn hoa trước khi đưa
vào lên men. Dịch đường trong được đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh, mục đích
đưa dịch đường xuống nhiệt độ lên men thích hợp (8–9 0 C) đồng thời tránh sự xâm
nhập của vi sinh vật vào dịch đường dẫn đến bất lợi cho quá trình lên men. Dịch
đường được bổ sung oxy đến mức độ cần thiết và với lượng men giống thích hợp
được đưa vào tank lên men, ở đây quá trình lên men chính xảy ra, dưới tác dụng
của tế bào nấm men bia, dịch đường được chuyển hóa thành rượu, CO 2 và các sản
phẩm phụ khác.
Quá trình nấu sử dụng nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt năng và điện năng cho
việc vận hành các thiết bị, hơi nước phục vụ mục đích gia nhiệt và đun sôi.
Quá trình nấu sử dụng nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt năng và điện năng
cho việc vận hành các thiết bị, hơi nước phục vụ mục đích gia nhiệt và đun sôi.


- Lên men
+ Lên men chính: Là giai đoạn đặc trưng bằng tôc độ lên men cao, có sự
thay đổi nhanh chóng thành phần hóa học dịch lên men, tạo nhiều rượu và CO 2.
Nhiệt độ của men lên cao hơn khi lên men phụ. Tùy thuộc phương pháp lên men,
nhiệt độ lên trong khoảng 10-250C. Sản phẩm của quá trình là bia non.
Quá trình lên men chính chia làm 3 giai đoạn:
* Giai đoạn đầu: tạo bọt trắng và mịn xung quanh bề mặt dịch lên
men, là giai đoạn nấm men nảy chồi, hàm lượng chất hoà tan giảm khoảng 0.2 đến
0.5% mỗi ngày đêm, nhiệt độ tăng khoảng 0.50C, độ Balling khoảng 6.8-7.6%, giai
đoạn này kéo dài từ 1 đến 1,5 ngày.

*Giai đoạn thứ hai (giai đoạn tạo bọt thấp): có rất nhiều bọt tắng đặc,
tốc độ giảm các chất trích ly khoảng 1.5 đến 1% mỗi ngày đêm và nhiệt độ tăng 1
đến 1.50C, độ Balling trung bình khoảng 5-6.5%. Thời kỳ này kéo dài từ 2 đến 3
ngày.
*Giai đoạn thứ ba (giai đoạn tạo bọt) quá trình lên men xảy ra mạnh
mẽ nhất, tốc độ tiêu hao cơ chất từ 1-1.5% ngày đêm, nhiệt độ lên men tăng nhanh,
phải thường xuyên theo dõi và khống chế ở mức nhiệt độ 0.3%. Mức độ bão hào
CO2 trong bia phụ thuộc vào ba yếu tố: nhiệt độ áp suất, thời gian. Nhiệt độ: nhiệt
độ càng thấp khả năng hoà tan CO2 càng cao.
+ Lên men phụ: Chủ yếu là ổn định bia, bão hòa CO2, tạo hương vị ngon
cho bia. Giai đoạn này được tiến hành ở nhiệt độ 0-5 0C, tốc độ lên men và sự thay
đổi thành phần hóa học không cao như trong lên men kín. Tiến hành trong thiết bị
kín
Đối với bia hơi, thời gian lên men phụ khoảng 11-14 ngày. Đối với bia chai,
thời gian lên men phụ khoảng 15-21 ngày. Thời gian này không cố định cho tất cả
các loại bia hoặc đối với tất cả các nhà máy tuỳ theo loại bia hay loại nhà máy, mà
người ta quy định thời gian lên men phụ dài hay ngắn khác nhau
Trong quá trình lên men phụ, tuyệt đối không cho oxy xâm nhập vào thùng
lên men. Nếu hàm lượng oxy có trong dịch lên men bia 1mg/l thì đã bắt đầu gây
ảnh hưởng tới quá trình oxy hoá có hại cho vụ của bia. Nếu trong dịch lên men bia
hàm lượng sắt và đồng ở mức 0.1-0.2mg/l sẽ tăng quá trình oxy hoá.
- Hoàn thiện sản phẩm


+ Chiết chai: Trước khi chiết chai thường được bão hoà CO 2 (nạp gas). CO2
được nạo vào ngay trước khi chai trong thùng phối trộn. Với bia (0 0C) + CO2 (áp
suất=4-5kg/cm2) trong thời gian: 12-14h (lắc khoảng vài giờ). Sau đó qui trình
chiết chai được tiến hành Mục đích: Dễ dàng vận chuyển bia đến nhiều nơi với số
lượng lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng, hương vị đặc trưng của bia và các chỉ tiêu
cảm quan khác.

* Nguyên tắc: Bia được chiết trong hệ thống kín theo nguyên tắc đẳng áp.
Bia được chứa trong hệ thống kín, để tránh sự tiếp xúc của bia với không khí, tránh
các phản ứng oxy hoá- khử làm đục và hư bia. Bia được chứa trong điều kiện đẳng
áp CO2, nếu trong điều kiện ngược lại bia bị xáo trộn, tạo ra nhiều bọt tràn ra ngoài
gây lãng phí bia, tổn thất CO2 gây trở ngại cho bia đưa vào đúng định mức trong
chai. Tiến hành chiết: Quá trình chiết chai được tiến hành áp suất dư của khí CO 2
và nhiệt độ từ 0-10C, hạn chế sự tiếp xúc giữa bia và không khí càng nhiều càng
tốt. Tránh rót bia đầy quá sẽ vỡ chai, hoặc bị bật nắp chai khi thanh trùng. Máy
dùng để chiết chai vào chai có bộ phận quan trọng nhất là vòi chiết. Vòi chiết có
cấu tạo gồm 2 bộ phận chính. Xilanh ở phía ngoài và pittong phía trong. Phần
xilanh được kết thúc ở dưới bằng một miéng lọc bằng cao su, khi chai đẩy lên núm
cao su sẽ ôm chặt lấy cổ chai. Pittong là một hình trụ rỗng dài, phía cuối kết thúc
bằng 1 xupap (pittong chuyển động dọc lên hoặc xuống theo xilanh nhờ lực nén
khí) khi làm việc đẩy xuống cắm vào chai.
+ Thanh trùng: Bia sau khi đóng chai hoặc hộp phải thanh trùng. Mục đích
của quá trình là diệt các tế bào men cũng như các vi sinh vật trong chai, lon đảm
bảo thời gian qui định. Yêu cầu: Bia hấp xong phải có độ hấp tốt, chai bia phải kín
và bóng.
* Nguyên lý: dùng nhiệt (>620C) thời gian giữ nhiệt tối đa là 15 phút kết
hợp với chất nhựa trong hoa bia và độ pH thấp trong bia để diệt hết các vi sinh vật
và chất men còn sót lại trong bia khi lọc và chiết.
Tiến hành thanh trùng: Bia từa máy giập nút chai được đưa đi qua bộ phận
vòi phun, làm sạch bia dính trên chai rồi đem đi thanh trùng.
*Chế độ thanh trùng bia được diễn ra 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Nâng nhiệt độ lêrn 550C và giữ nhiệt độ này trong vòng 10 phút.
- Giai đoạn 2: Nâng nhiệt độ lên 650C và giữ trong vòng 10 phút.


- Giai đoạn 3: Nâng nhiệt độ lên 78 0C giữ trong vòng 30 phút, ở giai đoạn này vơi
nhiệt độ 780C thì hầu hết các vi sinh vật bị tiêu diệt, số còn lại sẽ bị yếu đi, không

có khả năng sinh sản và phát triển.
- Đóng chai, lon, keg và thanh trùng
Chai bia rỗng sau khi được thu hồi về sẽ đi qua máy súc rửa và diệt khuẩn.
Trong giai đoạn súc rửa, người ta dùng xút NaOH để phân giải và tẩy sạch các chất
bẩn bám trên chai, đồng thời phân giải keo dán của nhãn chai để bóc tách nhãn ra.
Sau khi rửa và diệt khuẩn bằng xút, chai sẽ được súc rửa nhiều lần bằng dòng nước
áp lực cao.
Chai bia được tái sử dụng nhiều lần, do đó trước khi rót bia vào chai, cần
phải kiểm tra chai kỹ lưỡng. Những chai vỡ, nứt, xước nhiều… sẽ bị loại ra khỏi
dây chuyền.
Lon rỗng sau khi được nhà sản xuất lon kiểm tra bên trong và bên ngoài sẽ
được giao đến nhà máy bia trong tình trạng được bao bọc kín khí. Tại đây, sau khi
thiết bị kiểm tra tự động kiểm tra mặt trong của từng lon, một dòng nước áp lực
cao sẽ được sử dụng để súc rửa lon. Ngay sau khi súc rửa xong, lon rỗng sẽ được
chiết bia vào.
Quy trình đóng lon được thực hiện bằng cách thay thế phần không khí trong
lon bằng khí CO2 với áp suất tương đối. Việc tạo ra áp suất bằng khí CO 2 như vậy
có tác dụng giúp bia không bị nổi bọt và giúp loại bỏ phần khí oxy nằm trong lon
vốn là tác nhân gây oxy hóa, làm giảm chất lượng bia.
Khi nhiệt độ thay đổi, dung dịch bia sẽ nở ra, áp suất bên trong lon sẽ tăng
lên. Do đó, khi chiết rót, phần phía trên của lon luôn được chừa lại một khoảng
trống chứa không khí. Khi công việc chiết rót vừa kết thúc, người ta kích thích bề
mặt nước bia để làm sinh ra bọt, bọt này sẽ giúp đuổi khí oxy (không khí) còn lại
trong lon ra bên ngoài, ngay khi đó, nắp lon sẽ được đóng lại.
Lon bia đã được chiết bia xong sẽ có nhiệt độ rất thấp, không thể đưa vào thùng
carton ngay mà phải qua công đoạn dùng nước ấm để đưa nhiệt độ lon bia trở về
bình thường. Sau đó lon sẽ đi qua công đoạn đóng thùng carton.
Mặt trong của lon được tráng 1 lớp keo epoxy, nhờ lớp này mà dung dịch bia
trong lon và chất liệu làm lon hoàn toàn được ngăn cách với nhau. Keo epoxy này
là loại vật liệu hoàn toàn không gây ra bất kỳ tác động gì đến chất lượng bia.

b) Các hạng mục phát sinh chất thải:


Ngành công nghiệp sản xuất bia cũng như các ngành công nghiệp khác đều có sự
phát sinh chất thải trong quá trình sản xuất và ảnh hưởng đến môi trường cụ thể là
chất thải rắn, khí thải và đặc biệt là nước thải sản xuất. Cụ thể như sau:
• Về nước thải:
Bia chứa chủ yếu là nước (>90%), còn lại là cồn (3 – 6%), CO2 và các hóa
chất hòa tan khác. Vì vậy sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi
hỏi tiêu tốn rất nhiều nước do đó sẽ thải ra môi trường một lượng rất lớn nước thải.
Nước thải của nhà máy bia thường ở những công đoạn sau:
 Nấu–đường hóa: Nước thải của các công đoạn này giàu các chất
hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh
hạt và bột, các cục vón… cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chất
màu.
 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 CO2, chiết bock, đóng chai, hấp chai.
Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài…
 Nước làm nguội, nước ngưng tụ. Loại nước này không thuộc loại nước gây ô
nhiễm nên có thể xử lý sơ bộ và tái sử dụng lại.
 Nước vệ sinh thiết bị như rửa thùng nấu, rửa bể chứa, rửa sàn nhà sản xuất.
Loại nước này chứa nhiều chất hữu cơ, cần phải được tiến hành xử lý để làm
sạch môi trường và tái sử dụng lại.
 Nước vệ sinh và các thiết bị lên men, thùng chứa đường ống, sàn nhà lên
men. Loại nước thải này chứa nhiều xác nấm men, xác nấm men rất dễ tự
phân hủy, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. Loại nước này cần có
biện pháp xử lý đặc biệt giảm nguy cơ ô nhiễm.
 Nước rửa chai đựng bia. Loại nước thải này cũng gây ô nhiễm nghiêm trọng,

nước này không chỉ chứa các chất hữu cơ mà còn chứa rất nhiều các hợp
chất màu từ mực in nhãn, kim loại (đặc biệt là Zn và Cu)
• Khí thải.
Hơi phát sinh từ quá trình nấu, hơi khí nén bì rò rỉ, bụi từ quá trình chuẩn bị
nguyên liệu...


Nguồn bụi phát sinh chủ yếu trong nhà máy bao gồm trong quá trình chuẩn
bị nguyên liệu, quá trình tiếp liệu, quá trình xay malt, quá trình nghiền gạo… Tuy
nhiên tải lượng bụi ở đây rất khó ước tính phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như loại
nguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu, tình trạng/tính năng của thiết bị máy móc…
• Tác nhân nhiệt.
Nhiệt tỏa từ lị nấu, lị hơi (nguồn nhiệt rất nặng) và từ hệ thống làm lạnh
(nguồn nhiệt lạnh) và tiếng ồn do thiết bị sản xuất (máy bơm, máy lạnh, băng
chuyền…) ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của công nhân và mơi trường xung
quanh.
• Chất thải rắn.
Chất thải được phát sinh chủ yếu từ công đoạn: lọc dịch đường, tách bã, lên
men chính – phụ, bao gồm bã thải lúa mạch – gạo, xỉ lò nấu, bã men bia, ngoài ra
còn có chất thải rắn sinh hoạt từ văn phòng và bếp ăn.
• Tiếng ồn, độ rung.
Chủ yếu được phát sinh từ quá trình hoạt động của các máy móc thiết bị như
máy nghiền, máy đóng chai, thiết bị làm lạnh, băng chuyền...
c) Các đặc trưng nước thải nhà máy sản xuất bia:
Nước thải trong nhà máy bia là lượng nước thải rất lớn chứa nhiều chất hữu cơ
(tinh bột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ...), dễ gây ra
hiện tượng phú dưỡng, có pH cao, nhiệt độ cao. Ngoài ra trong nước thải bia còn
chứa nhiều cồn gây ảnh hưởng đến vi sinh vật.
• Nước thải nhà máy bia có thể chia làm 2 loại:
 Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp bao gồm:

+ Nước rửa chai công đoạn cuối.
+ Nước xả từ hệ thống xử lí nước cấp.
+ Nước làm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh nhà máy.
 Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao bao gồm:
+ Nước thải từ công đoạn nấu.
+ Nước thải từ công đoạn lên men và lọc bia.


+ Nước thải từ công đoạn chiết chai.
Lưu lượng và đặc tính dòng nước thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến
đổi theo quy mô, sản lượng và mùa sản xuất. Tại Việt Nam, để sản xuất 1.000 lít
bia, sẽ thải ra khoảng 2 kg chất rắn lơ lửng, 10 kg BOD 5, pH dao động trong
khoảng 5,8 - 8. Cá biệt, tại một số địa phương, hàm lượng chất ô nhiễm ở mức cao:
BOD5 1700- 2700mg/l; COD 3500-4000mg/l, SS 250-350mg/l, PO4 3- 20-40mg/l,
N-NH3 12-15mg/l. Ngoài ra, trong bã bia còn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, khi
lẫn vào nước thải sẽ gây ra ô nhiễm ở mức độ cao.
Bảng 1: Tính chất nước thải nghành sản xuất bia.

(Nguồn: Trung tâm sản xuất sạch hơn, Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn
trong ngành sản xuất bia, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường, Trường
ĐHBK Hà Nội)


Như vậy, chúng ta có thể thấy, nguy cơ ô nhiễm môi trường do nước thải của nhà
máy bia là rất lớn. vì vậy việc thiết kế hệ thống xử lí nguồn gây ô nhiễm này là hết
sức cần thiết.
3. Các công nghệ xử lý hiện đang được áp dụng:
a) Nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi:
Nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi thuộc tổng công ty Sabeco, tọa lạc tại KCN
Tây Bắc Củ Chi, có công suất sản xuất đến tháng 12/2008 là 180 triệu lít bia/năm.

Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy được xây dựng với lưu lượng thiết kế
đáp ứng xử lý nước thải cho nhà máy trong cả ba giai đoạn sản xuất: Q tb = 4500
m3/ngày. Hiện tại, lưu lượng nước thải của nhà máy vào tháng 2/2009 là
2800m3/ngày. Nước thải sau xử lý đạt loại A , TCVN 5945 – 2005.
Bảng3.1: Thông số nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi.
ST
T
1
2
3
4
5
6

Chất
ô
nhiễm
pH
Nhiệt độ
COD
BOD5
NH4
PO4-

Đơn vị
0
C
mg/l
mg/l
mg/l

mg/l

Nồng độ trung
bình
6,5-7
35-40
2000
500
8-10
10

(Nguồn: Phòng phân tích - nhà máy bia Sài Gòn-Củ Chi)


 Dây chuyền xử lý
Nước thải
Hầm chứa
Máy lược rác
Hóa chất điều
chỉnh pH

Hầm trung hoà
Hệ thống giải nhiệt

Thiết bị đốt khí

Bể UASB
Bể xử lý sau UASB

Javen

Bể tách bùn
Bể chứa bùn

SBR

Bể xử lý bùn

Bể khử trùng

Máy ép bùn

Hồ chứa

Hình 3.5: Dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi.
b) Nhà máy bia Sabmiller
Nhà máy bia Sabmiller tọa lạc tại lô A, khu công nghiệp Mỹ Phước 2, huyện
Bến Cát, tỉnh Bình Dương. Nhà máy có tổng diện tích khuôn viên là 398.475m²,
trong đó phần diện tích đất sử dụng khoảng 80.000m 2, diện tích khu xử lý nước
thải: 2000m2.
Hệ thống xử lý nước thải được đưa vào hoạt động vào tháng 1/2007 với lưu
lượng thiết kế: 2400m3/ngày, nguồn thải đạt loại A, TCVN 5945 – 2005.


Bảng 3.2: Thông số nước thải nhà máy bia Sabmiller

 Dây chuyền xử lý:


Nước thải

Thiết bị lược rác thô
Trạm bơm
Thiết bị lược rác tinh

Nước tuần hoàn

Hoá chất điều chỉnh pH
Khuấy trộn

Bể điều hoà

Thiết bị trộn tĩnh
Biogas

Bể UASB

Thiết bị đốt khí

Bể trung gian
Dưỡng khí

Aerotank

Bùn
tuần
hoàn

Bể lắng

Bùn dư

Bể nén bùn

Thiết bị keo tụ bùn
Polymer
Hồ cá

Bể khử trùng

Máy ép bùn
Clorine

Ngăn thu nước - h04

Ngăn thu nước - h03
Nước sau xử lý
đạt TCVN
Bể chứa nước sau xử lý

Hệ thống thoát nước mưa của khu công nghiệp

Nước sau xử lý
chưa đạt


Hình 3.7: Mặt bằng khu xử lý nước thải nhà máy bia Sabmiller
c) Nhà máy bia Việt Nam (VBL)
Nhà máy bia Việt Nam hoạt động với công suất sản xuất là 150 triệu lít/năm.
Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế hiện đại và xử lý cho cả nước thải sản xuất

và nước thải sinh hoạt.
Lưu lượng nước thải hiện tại là 2600m 3/ngày, nước thải sau xử lý đạt tiêu
chuẩn loại B, TCVN 5945 – 2005 và được xả ra rạch Bàu Cát.
Bảng 3.3: Thông số nước thải nhà máy bia Việt Nam.

STT
1
2
3
4
5
6
7

Thông số
pH
Nhiệt độ
TSS
COD
BOD5
N tổng
P tổng

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Thông số nước thải
5 – 11
36 – 40
378
1712
780
10.5
3.95

(Nguồn: Phòng lab – nhà máy bia Việt Nam)


Nước thải
Lưới lọc thô
Hố bơm chìm
Thiết bị lọc rác tinh
Khuấy trộn
Hoá chất điều chỉnh pH

Bể trung hoà
Bể UASB

Dưỡng khí
Bùn
tuần
hoàn

Aerotank

Nước hồi lưu

Lắng ly tâm

Bể nén bùn

Hồ cá

Sân phơi bùn

Hố gom nước
Nước
hồi lưu

Hình 3.8: Dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Việt Nam.

Hình 3.9: Nước thải nhà máy bia Việt Hình 3.10: Nước thải nhà máy bia Việt
Nam.
Nam sau khi xử lý.
II.

Đối tượng nghiên cứu:

Công ty TNHH Sabmiller Việt Nam - Khu công nghiệp Mỹ Phước II – H.Bến
cát – tỉnh Bình Dương – công suất 2400m3/ ngày đêm. (năm 2011)
Địa chỉ: Lô A, KCN Mỹ Phước 2, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương.
- Là tập đoàn sản xuất bia lớn đứng thứ 2 trên thế giới, nhãn hiệu bia: Zorock.


- 100% vốn đầu tư nước ngoài, trụ sở đặt tại Anh quốc.

- Sản phẩm chính: bia và nước giải khát từ malt không cồn. Tổng công suất
sản phẩm là 675.250hl/năm. (1hl = 1000 lit).
Thành phần, tính chất nước thải sản xuất bia:
- Lượng nước cấp cho 1000 lít bia: 4 - 8m3.
- Nước thải tính từ sản xuất 1000 lit bia: 2,5 - 6 m3.
- Tải trọng BOD5: 3 - 6kg/1000 lít bia.
- Tỷ lệ BOD5/COD: 0.55 - 0.7
• Bảng đặc trưng nước thải của công ty Sabmiller.

So sánh kết quả phân tích nước thải của công ty TNHH Sabmiller Việt Nam với
cột A - TCVN 24:2009/ BTNMT cho thấy các chỉ tiêu (BOD, COD, tổng P,
Coliform,…) vượt tiêu chuẩn cho phép. Cụ thể: BOD vượt 25,6 lần, COD vượt
25,6 lần; tổng P vượt 6 lần; tổng N vượt 2,7 lần; Coliform vượt 5 lần.
III.

Nội dung nghiên cứu:

1. Xây dựng quy trình công nghệ xử lý:


Công nghệ xử lý nước thải theo mô hình MBBR


• Sơ đồ khối của hệ thống xử lý nước thải theo mô hình MBBR:


• Sơ đồ chi tiết của hệ thống xử lý nươc thải theo mô hình MBBR:

2. Thuyết minh về mô hình:
a) Giới thiệu về mô hình MBBR

MBBR là từ viết tắt của cụm từ Moving Bed Biofilm Reactor, được mô tả một
cách dễ hiểu là quá trình xử lý nhân tạo trong đó sử dụng các vật làm giá thể cho vi
sinh dính bám vào để sinh trưởng và phát triển. MBBR có thể được thiết kế cho
các cơ sở mới để loại bỏ BOD/COD hoặc loại bỏ nitrogen từ các dòng nước thải.
Hiện tại các nhà máy áp dụng công nghệ bùn hoạt tính có thể được nâng cấp để có
thể khử nitrogen và phosphorus hoặc BOD/COD ở lưu lượng lớn. Các vi khuẩn
nuôi cấy tiêu hóa các chất hữu cơ hòa tan, từng bước trưởng thành trong môi
trường đó. MBBR là một dạng của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bởi
lớp màng sinh học (biofilm). Trong quá trình MBBR, lớp màng biofilm phát triển
trên giá thể lơ lửng trong lớp chất lửng của bể phản ứng. Những giá thể này chuyển
động được trong chất lỏng là nhờ hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải.
Công nghệ MBBR là công nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá
trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và bể lọc sinh học. Bể MBBR hoạt động giống
như quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí trong toàn bộ thể tích bể. Đây là quá
trình xử lý bằng lớp màng biofilm với sinh khối phát triển trên giá mang mà những
giá mang này lại di chuyển tự do trong bể phản ứng và được giữ bên trong bể phản
ứng được đặt ở cửa ra của bể. Công nghệ MBBR là công nghệ mới nhất hiện nay
trong lĩnh vực xử lý nước thải vì tiết kiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao.
Vật liệu làm giá thể phải có tỷ trọng nhẹ hơn nước đảm bảo điều kiện lơ lửng


được. Các giá thể này luôn chuyển động không ngừng trong toàn thể tích bể nhờ
các thiết bị thổi khí và cánh khuấy. Mật độ vi sinh ngày càng gia tăng, hiệu quả xử
lý ngày càng cao. Bể MBBR không cần quá trình tuần hoàn bùn giống như các
phương pháp xử lý bằng màng biofilm khác, vì vậy nó tạo điều kiện thuận lợi cho
quá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính trong bể, bởi vì sinh khối ngày
càng được tạo ra trong quá trình xử lý.
Bể MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể thiếu khí. Trong bể hiếu khí sự chuyển
động của các giá thể được tạo thành do sự khuyếch tán của những bọt khí có kích
thước trung bình được từ máy thổi. Trong khi đó ở bể thiếu khí thì quá trình này

được tạo ra bởi sự xáo trộn của các giá thể trong bể bằng cánh khuấy. Hầu hết các
bể MBBR được thiết kế ở dạng hiếu khí có lớp lưới chắn ở cửa ra, ngày nay người
ta thường thiết kế lớp lưới chắn có dạng hình trụ đặt thẳng đứng hay nằm ngang.
•

Thuận lợi:
-

Giảm chi phí hoạt động, tự động, dễ vận hành và bảo trì.

-

Đáp ứng nhiều mức độ công suất:
Công trình lớn từ 10000 m3/ngày – 150000 m3/ngày
Công trình nhỏ từ 40 m3/ngày – 600 m3/ngày

-

Có thể hoạt động ở nhiệt độ môi trường hạ thấp (gần 50C).

-

Vật liệu làm giá thể: bền, nhỏ gọn, dễ sử dụng.

Cách vận hành đơn giản, gần giống như quá trình bùn hoạt tính thông
thường.
-

Dễ dàng nâng cấp, thích hợp cho việc cải tạo hệ thống cũ.

-

Nâng cao hiệu quả xử lý dinh dưỡng (N, P).

-

Ổn định theo biến tải.

-

Phát sinh bùn ít.

-

Hiệu quả xử lý cao.

•

Hạn chế:

-

Còn khá mới mẻ tại Việt Nam, đòi hỏi người vận hành phải có kinh nghiệm.