Kỹ thuật xử lý nước thải trong ngành sản xuất rượu bia nước giải khát

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Đề tài: Kỹ thuật xử lý nước thải trong ngành sản xuất rượu
bia nước giải khát

Nhóm:

3 – Tiết 7,8,9 chiều thứ 3

Giảng viên hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Ngọc Tú

Hà Nội, 2017


DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 3
Họ và tên
Nguyễn Thùy Linh
(Nhóm trưởng)
Trần Thị Hoa
Lưu Công Lý
Đoàn Thị Liễu
Nguyễn Văn Hợp
Đoàn Huy Hoàng
Phạm Huy Hoàng
Phùng Huy Hoàng
Trần Thị Hồng
Phùng Quốc Hưng

Nguyễn Thị Quỳnh Mai
Đỗ Thị Hoài
Lê Hữu Hưng
Đào Thị Hương Liên
Nguyễn Thị Thu Hương

MSV
593405
593196
597109
597106
553142
583395
597062
591136
583396
595044
593124
597094
597100
593307
593303

Lớp
K59KHMTD
K59KHMTB
K59KHMTE
K59KHMTE
K55MTB
K58MTA

K59KHMTD
K59KHMTA
K58MTA
K59KHMTA
K59KHMTA
K59KHMTE
K59KHMTE
K59KHMTC
K59KHMTC

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

2


 Trong những năm gần đây công nghiệp thế giới phát triển với tốc độ rất cao. Cùng

với sự phát triển chung của ngành công nghiệp thì ngành công nghiệp sản xuất
rượu bia cũng phát triển mạnh mẽ.
 Rượu bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm tại nhà máy Bia Sài

Gòn và Hà Nội. Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong trời gian ngắn,
ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Mức tiêu thụ bia bình
quân theo đầu người vào năm 2011 dự kiến là 28 lít/người/năm. Bình quân lượng
bia tăng 20% mỗi năm.
 Bên cạnh những thành tựu về kinh tế - xã hội do phát triển công nghiệp là những

vấn đề về ô nhiễm môi trường ngày càng quan trọng, trong đó, nước thải của
ngành sản xuất bia cũng gây ra những tác động xấu đến môi trường. 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 CaCO3, CaSO4,
H3PO4, NaOH, Na2CO3… Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước
thải có khả năng đe dọa nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không được xử lý.
Kết quả khảo sát chất lượng nước thải của các cơ sở sản xuất bia trong nước ở Hà
Nội, Hải Dương, Hà Tây, Hoà Bình cho thấy, nước thải từ các cơ sở sản xuất bia
nếu không được xử lý, có COD, nhu cầu oxy sinh hoá BOD, chất rắn lơ lửng SS
đều rất cao, các chất này khi đi vào môi trường sẽ phân hủy rất nhanh. Nếu lượng
chất thải này không được xử lí mà xả thẳng vào môi trường sẽ ảnh hưởng xấu tới
nguồn tiếp nhận, gây chết động vật thủy sinh, ảnh hưởng tới sức khỏe con người và
gây ra mùi hôi thối khó chịu. Chính vì vậy, việc tìm ra các biện pháp thích hợp để
xử lí chất thải từ sản xuất rượu bia là rất cần thiết để sớm được áp dụng vào thực
tế.

3


PHẦN II: TỔNG QUAN
2.1. Lịch sử hình thành và tốc độ phát triển
a. Lịch sử hình thành
 Từ 7000 năm TCN người Babylon đã biết sản xuất bia từ hạt đại mạch và một số
nguyên liệu từ hạt nảy mầm với công thức rất đơn giản: Người ta rang ngũ cốc rồi
đem ngâm cho lên men thu được một loại nước giải khát được yêu thích nhất trên
thế giới. Cùng với sự phát triển của thời gian công thức chế biến bia đã thay đổi
dần, người ta biết cho thêm cỏ dại có hương thơm để cho nước có vị dễ chịu hơn
như: ngải cứu, lupin … để tăng hương vị của bia.
 Khoảng thế kỷ 19, hoa hublon được phát hiện ở Xiberi, Đông Nam nước Nga,
Trung Quốc và nhiều vùng khác. Từ đó nó được sử dụng như là một trong những
nguyên liệu chuyên dùng để sản xuất bia.

 Năm 1857, nhà bác học người Pháp Louis Pasteur đã khám phá ra một nhân tố đã
chuyển hóa nhiên liệu thành một loại thức uống tuyệt vời và ông đã khẳng định “
nẫm men là vi sinh vật duy nhất mà hoạt động của chúng đã làm nên quá trình lên
men bia”. Nhưng ông chưa làm sáng tỏ được thực chất của hiện tượng và cơ chế
hoạt động của quá trình lên men bia, đến cuối thế kỉ 19 hai nhà khoa học người
Đức, Nga mới chứng minh được rằng “nấm men tạo nên các enzyme này ngay cả
trong trường hợp không có tế bào nấm men tồn tại trong môi trường vẫn có khả
năng chuyển hóa đường thành rượu và CO2, hai thành phần quan trọng nhất của
bia”.
 Ngày nay, kỹ thuật sản xuất bia cải tiến không ngừng, quá trình lên men giảm từ
49 ngày xuống còn 12 ngày. Các thiết bị lên men được cải tiến và hiện nay bia là
loại nước giải khát có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng và khá phổ biến trên thế giới
nói chung và ở Việt Nam nói riêng.
b. Tốc độ phát triển
 Trên thế giới
 Hiện nay trên thế giới có khoảng 25 quốc gia sản xuất bia với sản lượng lớn hơn 1
tỷ lít/năm. Trong đó nước như Đức, Mỹ, Úc mỗi năm sản xuất trên dưới 10 tỷ
lít/năm. Sản lượng bình quân tính theo đầu người ở một số quốc gia là 160 lít/năm
như ở CH Séc, ….
4


 Tại một số nước trên thế giới ngành công nghiệp sản xuất bia được đặt dưới quyền
kiểm soát bởi các cơ quan nhà nước. Tại Ấn Độ, chính phủ đã thực hiện đổi mới cơ
chế, các doanh nghiệp được tự do sản xuất kinh doanh, trừ ra các ngành đặc biệt
cần phải có dấy phép của chính phủ cấp thì mới được quyền sản xuất kinh doanh
trong đó có ngành sản xuất bia.
 Việt Nam
 Ở Việt Nam bia được người Pháp du nhập vào cuối thế kỷ 19 với việc xây dựng 2
nhà máy bia: nhà máy bia Hà Nội và nhà máy bia Sài Gòn. Qua hơn một thế kỷ

thăng trầm và phát triển, hiện nay Việt Nam có hơn 100 nhà máy bia lớn nhỏ trên
cả nước.
 Từ nhũng năm 90 trở lại đây, sản lượng bia ở Việt Nam tăng nhanh đạt bình quân
8 lít/người/năm và thu nộp cho nhà nước hàng nghìn tỷ đồng, tạo điều kiện công ăn
việc làm cho hàng chục ngàn lao động.


Hiệp hội Bia – Rượu – Nước giải khát Việt Nam (VBA) cho biết, sản lượng bia
của cả nước ước đạt 3,4 tỷ lít trong năm 2015, tăng 4,7% so với cùng kỳ năm 2014.
Trong 5 năm qua, sản lượng bia tăng bình quân 7% mỗi năm.



Hiện cả nước có khoảng 129 cơ sở sản xuất bia. Có nhiều cơ sở sản xuất có quy
mô lớn từ 200 - 400 triệu lít/năm như nhà máy bia Củ Chi (Sabeco), nhà máy bia
Mê Linh (Habeco), nhà máy bia Việt Nam (Heineken) ở TPHCM,… Theo đó, tổng
công suất ngành bia đến nay đạt khoảng 4,8 tỷ lít/năm. Hiện Việt Nam nhập khẩu
khoảng 3 triệu lít bia mỗi năm và xuất khẩu trên 70 triệu lít.



Sản lượng rượu công nghiệp đạt 70 triệu lít với khoảng 162 cơ sở sản xuất rượu
công nghiệp trên cả nước. Sản lượng rượu dân tự nấu và tiêu thụ trên thị trường
ước đạt trên 200 triệu lít/năm, gấp 3 lần rượu sản xuất công nghiệp.



Ngành nước giải khát đạt sản lượng 4,8 tỷ lít trong năm 2015. Trong giai đoạn
2011 - 2015, tốc độ tăng trưởng sản lượng bình quân là 8,38%. Hiện có gần 1833
cơ sở sản xuất nước giải khát với tổng công suất đạt khoảng trên 5 tỷ lít. Các loại

5


nước ngọt, nước hoa quả có tốc độ tăng trưởng cao, chiếm tỷ trọng 85% thị phần
tiêu thụ nước giải khát, trong khi nước khoáng chỉ chiếm tỷ trọng khoảng 15%.


Với những kết quả đạt được trong thời gian, VBA đặt mục tiêu đến năm 2020,
ngành đạt sản lượng bia từ 4 - 4,25 tỷ lít/năm; sản lượng nước giải khát từ 8,3 - 9,2
tỷ lít/năm; sản lượng rượu từ 320 – 360 triệu lít, trong đó rượu sản xuất công
nghiệp từ 100 - 150 triệu lít.
Đặc tính nước thải phát sinh.

2.2.

2.2.1. Nguồn gốc nước thải.


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 thải từ quy trình sản xuất bao gồm:

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.
6




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.
2.2.2. Thành phần và tính chất nước thải.

 Trong sản xuất bia, do đặc thù về công nghệ nên lượng nước tiêu hao cao và lượng
nước thải cũng lớn. Nước sử dụng cho sản xuất thường từ 4 ÷11lít nước/1 lít bia,
nhu cầu tiêu thụ của mỗi công đoạn là khác nhau, thông thường 2/3 lượng nước
dùng trong quy trình công nghệ và 1/3 lượng nước còn lại sử dụng cho khâu vệ
sinh thiết bị.
 Đặc tính nước thải của các nhà máy bia là giàu các hợp chất hữu cơ như tinh bột,
xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ... Các chất này sẽ được
oxi hoá bởi vi sinh vật, tạo ra sản phẩm cuối là CO2, H2O, NH3 và sản phẩm trung
gian là rượu, aldehit, axit,.. Đây là nguồn gây ô nhiễm cao nếu thải trực tiếp ra môi
trường.
 Các đặc tính của nước thải:
• Hàm lượng BOD cao là do: bã nấu. bã hèm, men, hèm lỗng, bia dư ro
rỉ và nước thải
• pH dao động lớn do: cặn xút, axit tháo xả của hệ thống rửa nồi, máy
sửa chai rửa két, nước tráng, rửa thiết bị, nước rửa vệ sinh sàn nhà.
• Ảnh hưởng tới nồng độ N, P: do men thải, các tác nhân trong quá
trình làm sạch.
• Ảnh hưởng tới hàm lượng chất rắn lơ lửng: do rửa máy lọc, rửa chai,
chất thải rắn (dán nhãn, bìa).
 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 BOD5, 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,
7


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.


Nước thải rửa chai bia cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong
công nghệ sản xuất bia. Về nguyên lý chai để đóng bia được rửa qua các bước: rửa
với nước nóng, rửa qua dung dịch kiềm loãng nóng (1-3% NaOH), tiếp đó rửa sạch
bẩn và nhãn bên ngoài chai, sau đó rủa sạch bằng nước nóng và nước lạnh. Do đó
dòng thải của quá trình rửa chai có pH cao và làm cho dòng thải chung có pH kiềm
tính.



Trong nước thải rửa chai còn có hàm lượng đồng và kẽm là do sửa dụng loại dãn
nhãn chai có in ấn bằng các loại thuốc in có chứa kim loại. Hiện nay, loại dán nhãn
chai có chứa kim loại đã bị cấm sử dụng ở nhiều nước. Trong nước thải có tồn tại
AOX là do quá trình khử trùng có dùng chất khử là hợp chất clo.
Tóm tắt đặc trưng nước thải của công nghiệp sản xuất bia:
Bảng: Tính chất nước thải từ sản xuất bia
Các chất ô đơn vị Mức hiện
nhiễm
tính
tại ở Việt
Nam

Ph
6-8
BOD5
mg/l
900-1400
COD
mg/l
17002200
SS
mg/l
500-600

TCVN 5945:2005*
A
B

C

Tác động đến
môi trường

6-9
≤30
≤50

5.5-9
≤50
≤80

5-9

≤100
≤400

Ô nhiễm
Ô nhiễm

≤50

≤100

≤200

Tổng N

mg/l

30

≤15

≤30

≤60

Tổng P

mg/l

22-25

≤4

≤6

≤8

NH4+

mg/l

13-16

≤5

≤10

≤15

Gây ngạt thở
cho thủy sinh
Gây ra hiện
tượng
phi
dưỡng
cho
thực vật
Kích
thích
thực vật phát
triển

Độc hại cho
cá nhưng lại
thúc đẩy thực
8


vật phát triển,
thường gây ra
các
hiện
tượng tảo
Ghi chú: * các thông số quy định trong tiêu chuẩn, chưa xết đến hệ số liên quan
đến dung tích nguồn tiếp nhận và hệ số theo lưu lượng nguồn thải.
A – Thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích sinh hoạt
B – Nguồn tiếp nhận khác ngoại loại A
Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải như bảng sau:
Bảng: Tính chất đặc trưng của nước thải ngành sản xuất bia
Chỉ tiêu
COD
BOD
Tổng chất rắn lơ lửng
Tổng số P
Tổng số N
Nhiệt độ

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

mg/l
0
C

Giá trị
600 ÷ 2400
310 ÷ 1400
70 ÷ 600
50
90
35 ÷ 55

( Nguồn: PGS.TS Lương Đức Phẩm, công nghệ xử lý nước thải, NXB Giáo Dục)
2.3.

Các phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia

Đặc tính nước thải của các nhà máy bia là giàu các hợp chất hữu cơ như tinh
bột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho, nitơ... Các chất này sẽ
được oxi hoá bởi vi sinh vật, tạo ra sản phẩm cuối là CO 2, H2O, NH3 và sản phẩm
trung gian là rượu, aldehit, axit,.. Đây là nguồn gây ô nhiễm cao nếu thải trực tiếp
ra môi trường.
Có nhiều phương pháp ứng dụng xử lý nước thải các nhà máy rượu, bia như: sử
dụng màng lọc, phương pháp hoá học, phương pháp sinh học... Trong các phương
pháp trên, thì phương pháp xử lý bằng sinh học cho hiệu quả tối ưu và được sử
dụng rộng rãi nhất.
9


Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ

các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất
hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong
quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh
trưởng và sinh sản nên sinh khối chúng được tăng lên. Quá trình phân huỷ các chất
hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxi hoá sinh hoá.
2.3.1. Phương pháp cơ học

Nước thải rửa chai, lọ và tec cần qua sàng lọc để loại bỏ mảnh thủy tinh vỡ và
nhãn giấy. Nước thải sản xuất hỗn hợp cần cho các bể tách dầu trước khi xử lý sinh
học.
Tùy theo kích thước và tính chất đặc trưng của từng loại vật chất mà người ta
đưa ra nhưng phương pháp thích hợp để loại bỏ chúng ra khỏi nước thả
Nước thải sản xuất và nước thải vệ sinh tập trung vào một hệ thống được xử lý
bằng sục một giai đoạn. Nước làm lạnh và nước mưa thải vào nơi tiếp nhận không
cần xử lý.
Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được 60% các tạp chất không hòa tan
trong nước thải và giảm 20% BOD. Các công trình trong xử lý cơ học gồm:
 Song chắn rác


Song chắn rác giữ lại các thành phần có kích thước lớn, tránh làm tắc máy bơm,
đường ống hoặc kênh dẫn.



Song chắn rác gồm các thanh đan xếp cạnh nhau ở trên mương dẫn nước. Khoảng
cách giữa các thanh đan gọi là khe hở. Song chắn rác được chia thành 2 loại di
động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. Song chắn rác
được đặt nghiêng một góc 60-90 0 theo hướng dòng chảy.
10

• Thiết bị tách rác thô: (song chắn rác, lưới chắn rác, lưới lọc, sàng, …), nhằm

giữ lại các vật rắn như: mảnh thủy tinh, chai lọ, nhãn giấy nút chai, ….
• Thiết bị lọc rác tinh: thiết bị lọc rác tinh thường được đặt sau thiết bị tachs

rác thô, có chức năng loại bỏ các tạp chất có kích thước nhỏ hơn, mịn hơn như bã
hèm, con men …
 Bể lắng cát


Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so
với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát … ra khỏi nước thải.



Thông thường cặn lắng có đường kính hạt khoảng 0.25 mm (tương đương độ lớn
thủy lực là 24.5), chiếm 60% tổng số hạt cặn có trong nước thải.


Tùy theo đặc tính của dòng chảy ta có thể phân loại bể lắng cát như sau:

• Bể lắng cát ngang nước chảy thẳng, chảy vòng
• Bể lắng cát đứng, nước chảy từ dưới lên
• Bể lắng cát nước chảy xoắn ốc


Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang hoặc vòng qua bể với
vận tốc lớn nhất Vmax = 0.3 m/s, vận tốc nhỏ nhất V min = 0.15 m/s và thời gian lưu

nước từ 30 – 60s. Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng
đứng từ dưới lên với vận tốc nước dâng từ 3-3.7 m/s, vận tốc nước chảy trong
máng thu khoảng 0.4 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động khoảng 2-3.5
phút.



Cát trong bể lắng được tập trung về hố thu hoặc mương thu cát dưới đáy, lấy cát ra
khỏi bể có thể bằng thủ công(nếu lượng cát < 0.5 m 3/ngày đêm) hoặc bằng cơ giới

11


(nếu lượng cát > 0.5 m3/ngày đêm). Cát từ bể lắng cát được đem đi phơi khô ở sân
phơi và cát khô thường được sử dụng lại vào mục đích sây dựng.
 Bể lắng đợt 1


Bể lắng 1 có nhiệm vụ tách các hạt lơ lửng trên nguyên tắc trọng lực. Cặn lắng của
bể lắng 1 là loại cặn có trọng lượng thay đổi, có khả năng kết dính và keo tụ với
nhau. Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ 90-95% lượng cặn trong nước thải. vì vậy
đây là quá trình quạn trọng trong xử lý nước thải và thường được bố trỉ xử lý ban
đầu hay sau xử lý sinh học.


Căn cứ theo chiều nước chảy người ta phân biệt các dạng bể lắng sau:
•

Bể lắng ngang: nước chuyển động theo phương ngang vào bể có vận
tốc không lớn hơn 0.01 m/s thời gian lưu nước từ 1.2h-2.5h. Bể lắng

ngang có mặt bằng hình chữ nhật.

•

Bể lắng đứng: nước chau theo phương thẳng đứng từ dưới đáy bể lên. Bể

lắng đứng thường có mặt bằng hình tròn.
•

Bể lắng radien: nước chảy vào bể theo hướng trung tâm ra thành bể hay

ngược lại.
 Bể tách dầu mỡ

Bể tách dầu mỡ thường được ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp có
chứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác. Đối với nước thải
sinh hoạt, do hàm lượng dầu mỡ và các chất nổi không lớn cho nên có thể thực
hiện tách chúng ngay ở bể lắng đợt 1 nhờ các thanh gạt dầu mỡ, chất nổi trên bề
mặt bể lắng.
 Bể lọc

12




Dùng để tách các phần tử lơ lửng phân tán trong nước thải với kích thước tương
đối nhỏ sau bể lắng, bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như nước, cát,
thạch anh, than cốc, than bùn…



Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước tái sử dụng và cần thu hồi
một số thành phần quý hiếm có trong nước thải. Các loại bể lọc được phân loại như
sau:
•

Lọc qua vách lọc.

•

Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt.

•

Thiết bị lọc chậm thiết bị lọc nhanh.
2.3.2. Phương pháp hóa lý

Là phương pháp dùng các phẩm hóa học, cơ chế vật lý để loại bỏ các cặn hòa
tan, cặn lơ lửng, kim loại nặng và góp phần làm giảm COD, BOD5 trong nước thải.
Các phương pháp hóa học là chất oxi hóa bậc cao như H 2O2, O3, Cl, phương pháp
trung hòa đông keo tụ.
Thông thường các quá trình keo tụ thường đi kèm theo qua trình trung hòa
hoặc các hiện tượng vật lí khác. Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hòa,
phản ứng oxi hoá khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất
độc hại.
 Bể điều hòa


Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về khu xử lý thường

dao động theo các giờ trong ngày. Nước thải thường có giá trị pH khác nhau.
Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học, phải tiến hành trung
hòa và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH = 6-9).
13




Nước thải nhà máy bia có khoảng pH dao động rất lớn (từ 5-12), vì thế muốn trung
hòa ta phải sử dụng các dung dịch axit kiềm.



Loại bể này có thể có hoặc không có thiết bị khuấy trộn tùy thuộc tính chất nước
thải khác nhau. Thiết bị khuấy trộn làm nhiệm vụ hòa trộn để cân bằng nồng độ
các chất bẩn cho toàn bộ thể tích nước thải có trong bể và ngăn ngừa cặn lắng
trong bể, pha loãng các chất độc hại có trong bể nếu có.
 Kết tủa tạo bông



Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại dưới dạng các hạt keo mịn
phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0.1-10µm. Các hạt này
không nổi và cũng không lắng, do đó tương đối khó tách chúng ra khỏi nước thải.
Theo nguyên tắc các hạt có khuynh hướng keo tụ do lực hút Vander waals giữa các
hạt. Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt.



Khi các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với các hạt keo khác tạo

thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này gọi
là quá trình tạo bông. Tuy nhiên, khi xử lý để giảm thời gian quá trình keo tụ và
tăng tốc độ lắng của các bông cặn người ta sử dụng các hóa chất như: phen nhôm,
phen sắt, polymer để kết dính các hạt keo, cặn lơ lửng để thành các bông cặn có
kích thước lớn hơn và lắng loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải.
 Bể khử trùng


Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây
nguy hiểm chưa được hoặc không thể loại bỏ trong quá trình xử lý nước thải.



Khử trùng có nhiều phương pháp:

•

Clo hóa (rộng rãi nhất): clo cho vào nước dưới dạng hơi hoặc clorua vôi.

Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10g/m 3 đối với
14


nước thải sau xử lý cơ học, 5g/m3 đối với nước thải sau xử lý sinh học. Thời gian
tiếp xúc cú chúng là 30 phút truosc khi xả nước thải ra nguồn tiếp nhận.
•

Ozon hóa : phương pháp này bắt đầu được sử dụng rộng rãi để xử lý nước

thải. ozon tác động mạnh mẽ vào chất hữu cơ. Sau quá trình ozon hóa số lượng vi

khuẩn bị tiêu diệt đạt 99.8%. Ngoái việc khử trùng ozon cón oxi hóa các hợp chất
nito, photpho là các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải, góp phần chống hiện
tượng phú dưỡng hóa trong nguồn nước.
2.3.3. Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp thụ được dùng trong bước xử lý bậc cao sau xử lý sinh
học để khử các chất hưu cơ không bị oxi hóa sinh học. hấp phụ là tăng nồng độ
chất tan trên bề mặt phân chia giũa hai pha lỏng/khí hay lỏng/rắn.
Cơ chế của quá trình hấp phụ như sau: các phân tử hòa tan khi tiếp xúc
giữa hai pha rắn/lỏng sẽ hấp phụ lên bề mặt chất rắn bằng các lực liên kết của các
phân tử bề mặt có thừa hóa trị. Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than
hoạt tính các chất tổng hợp và các chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm
chất hấp phụ (tro, xỉ, mạt cưa…). Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo
nhôm và các chất hydroxyt kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của
chúng với các phân tử nước lớn.
2.3.4. Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của 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 ô nhiễm bẩn được khoáng hóa
và trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước.
Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp kị khí và hiếu khí có thể xảy ra
ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta
15


tạo ra điều kiện tối ưu cho quá trình oxy sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và
hiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiên.
 Phương pháp hiếu khí:

Thực chất đây là quá trình phân hủy các chất hữu cơ dưới tác dụng của các vi
sinh vật hiếu khí khi có sự tham gia của ôxi. Phương trình cơ bản của quá trình
phân hủy hiếu khí là:

Mỗi phương phương pháp xử lý đều có các ưu và nhược điểm khác nhau. Đối
với phương pháp xử lý kị khí yêu cầu ít diện tích, có khả năng tạo ra năng lượng
dưới dạng khí sinh học biogas, khả năng tạo bùn chỉ bằng 10% so với hệ thống xử
lý hiếu khí, chi phí vận hành thấp. Tuy nhiên, xử lý kị khí không thể khử triệt để
100%, không xử lý được nitơ và phốt pho; trong khi đó phương pháp xử lý hiếu
khí có khả năng xử lý triệt để, xử lý được nitơ và phốt pho, nhưng lại cần thể tích
lớn, sinh nhiều bùn, tiêu tốn nhiều năng lượng cho sục khí và chi phí vận hành cao.
Bể Aeroten

•


Bể Aeroten thông thường: Đòi hỏi phải ở chế độ dạng chảy nút khi đó chiều
dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể này nước thải có thể phân bố ở
nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể. Ở chế độ
dạng chảy nút, bông bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng. Tốc độ sục khí giảm
dần theo chiều dài bể. quá trình phân hủy nội bào sảy ra ở cuối bể.

16


Hình : bể aeroten thông thường


Bể Aeroten mở rộng: Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh
trưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn. Thời gian

lưu bùn cao hơn so với bể khác (20-30 ngày). Hàm lượng bùn thích hợp
trong khoảng 3000-6000 mg/l.



Bể Aeroten xáo trộn hoàn toàn: Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông,
hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đông nhất trong toàn bộ thể tích bể.
Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. thiết bị sục khí
cơ khí (motor và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được dử
dụng. Bể này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt.

17


Hình: Bể Aeroten khuấy trộn hoàn toàn
•

Bể SBR ( bể hoạt động gián đoạn)
Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo

kiểu làm đầy và xả cạn. Qúa trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn
hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có một điều khác đó là tất cả các quá trình xảy ra
trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: làm đầy, phản ứng, xả
cạn, ngưng …
 Phương pháp kỵ khí

Là quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật
kị khí trong điều kiện không có ôxy. Phương trình cơ bản của quá trình phân hủy
kị khí:

Sau khi qua bể kị khí thì còn khoảng 10-20% các chất hữu cơ chưa bị
phân hủy và tiếp tục được phân hủy tiếp, bởi hệ hiếu khí. Hệ thống hai máy thổi
khí và phân tán khí được sử dụng để cung cấp ôxy cho quá trình xử lý hiếu khí.
Lượng ôxy đưa vào phụ thuộc vào lượng ôxy hòa tan trong nước (DO).
•


Bể UASB

UASB là bể xử lý sinh học kị khí dạng chảy ngược qua lớp bùn, phương pháp này
phát triển mạnh ở Hà Lan. Xử lý bằng phương pháp kỵ khí được ứng dụng để xử lý
các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ tương đối cao, khả năng phân hủy
sinh học tốt, nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng.

18




Chức năng của bể UASB là thực hiện phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị
khí thành các dạng khí sinh học. Các chất hữu cơ trong nước thải đóng vai trò chất
dinh dưỡng cho vi sinh vật. Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc được duy trì trong
khoảng 0.6-1.2 m/h. Thời gian lưu nước trong bể thường kéo dài 30-40h. Hoạt
động của bể UASB cần duy trì dở điều kiện thích hợp:
+ pH khoảng 7-7.2
+ Nhiệt độ ổn định 33-35 0C
+ Tải trọng hữu cơ đạt từ 10-15 kg/m3.ngày.

PHẦN III: LỰA CHỌ ĐỐI TƯỢNG VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ.
Đối tượng: Công ty TNHH SABMiller Việt Nam

SABMiller Việt Nam được thành lập từ năm 2006 và trở thành công ty 100% vốn
đầu tư nước ngoài vào năm 2009. Văn phòng chính của công ty đặt tại Tòa nhà
Agrex, 58 Võ Văn Tân, Quận 3, Tp. Hồ Chính Minh, và một nhà máy bia taih Lô
A, KCN Mỹ Phước II, tỉnh Bình Dương. Công suất ban đầu của nhà máy bia là
5000.000hl/năm.
3.1,
-

Các loại nguyên liệu và hóa chất sử dụng.

Nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt, gạo và nước. Ngoài ra, còn sử dụng một
số phụ liệu khác gồm men bia, hoa houblon và các phụ gia tạo hương vị đặc trưng.
Bảng: Nhu cầu hàng năm và các loại nguyên phụ liệu của nhà máy.

ST
T

Nguyên vật liệu

Đơn vị

Số lượng

19


1

Malt

Tấn/năm

6.919

2

Gạo

Tấn/năm

2.312

3

Hoa houblon (dạng viên và cô Tấn/năm
đặc)

21

4

Acide ascorbic

Kg/năm

1.5

5

Collupulin

Kg/năm

1.5

6

Caramel

Kg/năm

2.5

7

Ezim

Lit/năm

1.5

Nguồn: công ty TNHH Sabmiller Việt Nam
Bảng: nhu cầu về điện nước nhiên liệu

ST
T

Nhiên nguyên liệu

Đơn vị

Số lượng

1

Dầu DO

Tấn/năm

2000

2

Điện

Kw/h

1600

3

Nước

M3/ngày

1348

Nguồn: công ty TNHH Sabmiller Việt Nam
Tổng công suất sản phẩm là 675.000.000 lít/năm.

20


21


3.2,

Quy trình công nghệ:

Nước cấp để rửa sàn
thiết bị

nước mềm

gạo

malt

Chuẩn bị nguyên liệu

Hơi nước, ezim

Nấu – đường hóa

Lọc dịch đường

Bã malt

Hoa hublon,

hơi nước

Nấu hoa

Tách bã
Bã malt

L
glycol
Men giống

Lên men chính, phụ

bã men
Nén CO2

22


Hoạt tính và
dùng lại men
Lọc bia

Chất trợ lọc

Xút

Bão hòa CO2

hơi

Rửa chai

Chai, lon

bia hơi

Chiết chai, lon

Nước thải

Hơi nước

bã lọc

Đóng nắp
Thanh trùng

Kiểm tra, dán nhãn
Nước thải
Sản phẩm
Thuyết minh dây chuyền công nghệ
Dây chuyền sản xuất bia là một dây chuyền khép kín và có thể chia làm 3 giai đoạn
như sau: giai đoạn nấu, giai đoạn lên men, giai đoạn chiết.
• Giai đoạn nấu.

Nguyên liệu (malt, gạo) được vận chuyển về và chứa trong các kho
của công ty tại đây nguyên liệu được bảo quản cẩn thận sau đó đưa vào các
bồn của phân xưởng nấu-đường hóa.


Trong giai đoạn này malt, gạo được say còn nguyên vỏ và nghiền nát
được đư vào trong nồi để nấu (nồi đường hóa). Sau khi nguyên liệu được
nấu một thời gian nhất định sẽ tự động lọc bã kỹ và cho ra dịch đường.
Đường này sẽ được chuyển đến bộ phận lên men.
• Giai đoạn lên men mà lọc.
23




Tại đây bộ phận lên men tiếp nhận dịch đường của bộ phận nấu trộn

chung với hoa hublon và một số hoa khác để lên men, sau khi trải qua hai
quá trình lên men chính và lên men phụ. Quá trình lên men chính sẽ tạo ta
bia bán thành phẩm (bia chưa lọc). Bia chưa lọc này sẽ được trải qua quá
trình lọc để lọc các tạp chất đồng thời làm trong nước bia và chuyển đến
phân xưởng chiết.
• Giai đoạn chiết.

Tại đây keg inox sẽ được súc, hấp, làm lạnh nhằm tiệt trùng vi khuẩn,
làm khô ráo sau đó chiết bia và đóng nút, rồi được chuyển đến các kho có
trang bị hệ thống làm lạnh và các thiết bị khác để đảm bảo bia tươi sản xuất
ra.


Mỗi nhà máy bia thì lượng nước cấp và lượng nước thải rất khác

nhau. Sự khác nhau này nhìn chung phụ thuộc chủ yếu vào quy trình công
nghệ và trình độ quản lý của từng nhà máy. Mặt khác mức độ ô nhiễm ở các
loại nước thải của những nhà máy bia cũng khác nhau, ta có thể ước tính các

thông số nước thải như sau:
+ Lượng nước cấp cho 1000 lít bia: 4-8 m3
+ Nước thải tính từ sản xuất 1000 lít bia: 2.5-6 m3
+ Tải trọng BOD5: 3-6 kg/1000 lít bia
+ Tỷ lệ BOD5/COD: 0.55-0.7
3.3. Đặc trưng nước thải của nhà máy:
Đối với nước thải sản xuất bia của công ty TNHH SABMiller Việt Nam được
đặc trưng ở bảng sau:
Bảng 4: Phân tích thành phần nước thải của công ty
Thông số

Đầu vào

QCVN 24:2009
Giá trị C
Cột A
Cột B
24


Hàm lượng BOD5 (mg/l)

768

30

50

Hàm lượng COD (mg/l)

1280

50

100

Chất rắn lơ lửng (mg/l)

180

50

100

15
4
6-9

60
6
5.5-9

Tổng N (mg/l)
40
Tổng P(mg/l)
15
pH
6.67
Nguồn: Công ty TNHH SABmiller Việt Nam

 Từ bảng trên ta thấy rằng nước thải của công ty TNHH SABMiller Việt Nam so
với cột A-QCVN 24:2009 /BTNMT cho thấy các chỉ tiêu ( COD, BOD, tổng P, ..)
đều vượt quá quy 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. Với đặc trưng là ô nhiễm nguồn chất hữu
cơ cao thì phương pháp xử lý thích hợp là phương pháp xử lý nước thải bằng biện
pháp sinh học. Nước thải sau khi xử lý cần phải đạt tiêu chuẩn loại B (xả vào
nguồn nước không phải sử dụng mục đích sinh hoạt) theo QCVN 24:2009
/BTNMT( quy chuẩn quốc gia về nước thải sinh hoạt).
3.3,

Biện pháp xử lý
Quy trình công nghệ xử lý nước thải bia

25