NGHIÊN cứu sử DỤNG bùn THẢI từ NHÀ máy BIA HEINEKEN làm THỨC ăn CHO TRÙN QUẾ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA
HEINEKEN LÀM THỨC ĂN CHO TRÙN QUẾ (PERIONYX
EXCAVATUS) TẠO RA PHÂN BÓN CHO CÂY TRỒNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ ĐẤT

SVTH: LÊ QUỐC VIỆT
GVHD: PGS.TS TÔ THỊ HIỀN
THS. HỒ NHỰT LINH
KHÓA HỌC: 2014 – 2018

TPHCM, tháng 07 năm 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ NHÀ MÁY BIA
HEINEKEN LÀM THỨC ĂN CHO TRÙN QUẾ (PERIONYX
EXCAVATUS) TẠO RA PHÂN BÓN CHO CÂY TRỒNG

Ngành: Công nghệ kỹ thuật môi trường
Chuyên ngành: Công nghệ Môi Trường Nước và Đất

Sinh viên thực hiện: LÊ QUỐC VIỆT
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS TÔ THỊ
HIỀN
THS.
LINH
Khóa học: 2014- 2018

HỒ

NHỰT


TPHCM, tháng 07 năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Qua bài luận văn này, chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Tô
Thị Hiền, trưởng Khoa Môi Trường, ThS. Hồ Nhựt Linh, ThS. Nguyễn Thảo Nguyên
cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên - ĐHQGHCM đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, truyền đạt nguồn kiến thức và kinh
nghiệm làm việc quý báu cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô cán bộ làm việc tại phòng thí
nghiệm phân tích Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHCM đã
giúp đỡ chúng tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu.
Chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè –
những người luôn động viên và ủng hộ chúng tôi trong suốt thời gian làm luận văn này.
Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất.

Song do buổi đầu làm việc với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế bên
ngoài cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được, chúng tôi rất mong nhận được sự góp
ý của quý thầy, cô giáo để khóa luận được hoàn chỉnh hơn.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 6 năm 2018
Sinh viên

Lê Quốc Việt


TÓM TẮT
Hiện nay, ngành sản xuất bia ở Việt Nam rất phát triển dẫn đến lượng chất thải
phát thải từ ngành công nghiệp này cũng tăng lên. Do đó vấn đề giải quyết lượng bùn
thải của quá trình xử lý nước thải từ nhà máy bia một cách hợp lý là một vấn đề cần
được quan tâm. Ở đề tài nghiên cứu này, chúng tôi đã tận dụng khả năng tiêu thụ các
loại chất hữu cơ dễ phân hủy trong cơ thể trùn quế để nghiên cứu xử lý bùn thải theo
một hướng mới. Nghiên cứu được thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm để khảo sát
sự sinh trưởng và phát triển của trùn quế khi dùng bùn thải nhà máy bia Heineken phối
trộn với phân bò và rơm ở các tỉ lệ các nhau làm thức ăn trong thời gian nuôi 3 tháng.
Trong quá trình nuôi trùn, nhóm nghiên cứu tiến hành theo dõi mật độ và khối lượng
trùn quế, kiểm soát các yêu tố ảnh hưởng đến môi trường sống như: Nhiệt độ, pH, độ
ẩm, phân tích các chỉ tiêu cơ bản của phân trùn như: %C tổng số, %N tổng số, %P hữu
hiệu.
Kết quả thực nghiệm trong quá trình nghiên cho thấy trùn quế hoàn toàn có thể sinh
trưởng và phát triển tốt khi sử dụng thức ăn là bùn thải nhà máy bia phối trộn với phân
bò sữa và rơm rạ ủ hoai mục. Ngoài ra, kết quả phân tích chất lượng phân sau thu
hoạch về các chỉ tiêu về %C tổng số, %N tổng số, %P hữu hiệu đều phù hợp những yêu
cầu cơ bản của quy chuẩn kĩ thuật quốc gia vể chất lượng phân bón hữu cơ. Kết quả
cho thấy, mô hình sử dụng thức ăn ở CT5 với tỉ lệ: 60% : 35% : 5% (bùn thải : phân bò

sữa : rơm rạ), khối lượng trùn tăng sau 3 tháng nuôi: 521 g, khối lượng phân sau thu
hoạch: 17.15 kg và các thông số chất lượng phân đầu ra như: %C tổng số là 32.18%,
%N tổng số là 1.35%, %P hữu hiệu là 1.96% là công thức tối ưu nhất. Đây cũng là
phần kết quả để định hướng nghiên cứu tiếp tục chuyên sâu của Lê Hoàng Phương với
đề tài: Khảo sát ứng dụng quy trình sản xuất và sử dụng phân của trùn quế dùng bùn
thải nhà máy bia heineken làm thức ăn tại khu vực huyện Củ Chi thành phố Hồ Chí
Minh để tiến hành các thí nghiệm ở quy mô lớn hơn và có thể áp dụng vào thực tế.


ABSTRACT
At present, the brewing industry in Vietnam is very developed leading to the
amount of waste emitted from this industry also increased. Therefore, the issue of
properly settling the amount of sludge from the brewery wastewater is a matter of
concern. In this research, we have utilized the ability to consume biodegradable
organic substances in the worm body to study the treatment of sludge in a new
direction. The research was carried out on a laboratory scale to investigate the growth
and development of earthworm by using the Heineken brewery sludge mixed with cow
dung and straw at different rates of feeding time. feeds 3 months. In the earthworm
raising process, the team conducted the monitoring of worm weights and weights,
controlling the factors affecting habitat such as temperature, pH, humidity, analysis of
basic parameters of Vermicompost: % C total, % N total, % P effective.
Experimental results showed that worm can grow well when using feed as brewery
sludge mixed with dairy cow and straw. In addition, the results of postharvest quality
analysis of total% C indicators, % N total, % P effectiveness are in line with the basic
requirements of the national technical standards on quality organic fertilizer. The
results showed that CT5 diets at 60% : 35% : 5% (sludge : dairy cow : straw), worm
weight increased after 3 months: 521 g, volume after harvest: 17.15 kg and the quality
of output is as follows: % C total is 32.18%, total N is 1.35%, effective P is 1.96% is
the optimal formula. This is also the result of further research orientation of Le Hoang
Phuong with the topic of: Survey on application of production process and use of

earthworm's dung using waste mud from Heineken brewery as food in the zone in the
aera of Cu Chi District, Ho Chi Minh City to conduct experiments on a larger scale and
can be applied in practice.


Mục Lục
Trang
Lời cảm ơn...................................................................................................................... i
Tóm tắt..........................................................................................................................ii
Abstract........................................................................................................................ iii
Mục lục........................................................................................................................ iv
Danh mục các từ viết tắt..............................................................................................vii
Danh mục bảng biểu...................................................................................................viii
Danh mục hình.............................................................................................................ix
Mở đầu.......................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................3
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.........................................................................3
6. Nơi thực hiện đề tài...............................................................................................3
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu................................................................4
1.1. Tổng quan về bùn thải nhà máy bia heineken việt nam......................................4
1.1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất của nhà máy bia heineken.........................4
1.1.2 Quy trình phát thải nước thải nhà máy bia...................................................8
1.1.3 Quy trình xử lý nước thải...........................................................................10
1.1.4 Đặc điểm bùn thải nhà máy bia heiniken....................................................12
1.1.5 Các phương pháp xử lý bùn thải hiện nay..................................................14
1.1.6 Hiện trạng quản lý, tái sử dụng bùn thải ở việt nam...................................16

1.2. Tổng quan về trùn quế......................................................................................19
1.2.1 Sơ lược về trùn quế....................................................................................19
1.2.2 Mối liên hệ giữa vi sinh vật và khả năng tiêu hóa thức ăn của trùn quế.....22
1.2.3 Giới thiệu về phân trùn quế........................................................................23
1.3. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về trùn quế.........................................25
1.3.1 Một số nghiên cứu ở nước ngoài................................................................25
1.3.2 Một số nghiên cứu trong nước....................................................................27
Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu......................................................30
2.1. Nội dung nghiên cứu........................................................................................30
2.2. Phương pháp nghiên cứu bằng mô hình thực nghiệm.......................................30
2.2.1 Chuẩn bị mô hình.......................................................................................30
2.2.2 Xử lý thức ăn đầu vào................................................................................33
2.2.3 Bố trí mô hình............................................................................................34
2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp phân tích.........................................36
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận...............................................................43
3.1. Sự thay đổi của các yếu tố cảm quan ở các mô hình thực nghiệm....................43
3.1.1 Sự biến động thức ăn trong vòng 72 giờ.....................................................43
3.1.2 Mùi.............................................................................................................44
3.1.3 Màu sắc phân trùn......................................................................................45
3.2. Sự thay đổi của các yếu tố vật lý trong quá trình thí nghiệm............................45
3.2.1 Nhiệt độ......................................................................................................45
3.2.2 Độ ẩm.........................................................................................................47
3.2.3 pH............................................................................................................... 49


3.3. Chỉ tiêu phân tích chất lượng phân trùn............................................................50
3.3.1 Hàm lượng carbon tổng số trong phân.......................................................50
3.3.2 Hàm lượng nitrogen tổng số trong phân.....................................................52
3.3.3 Hàm lượng phosphorus hữu hiệu trong phân..............................................54

3.4. Khả năng sinh trưởng và tiêu thụ thức ăn của trùn quế.....................................55
3.4.1 Khả năng sinh trưởng của trùn...................................................................55
3.4.2 Khả năng tiêu thụ thức ăn của trùn.............................................................58
3.5. Xác định công thức nuôi tối ưu cho thí nghiệm................................................59
3.6. So sánh chất lượng phân trùn quế tạo thành từ bùn thải nhà máy bia với một số
loại phân trên thực tế...........................................................................................61
Chương 4: Kết luận và kiến nghị................................................................................63
4.1. Kết luận............................................................................................................63
4.2. Kiến nghị..........................................................................................................64
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................65
Phụ lục............................................................................................................................ i


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
QCVN:

Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam.

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam.

BTNMT:

Bộ Tài nguyên và Môi trường.

BNNPTNT:

Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn.

US-EPA:
EU:

United States Environmental Protection
Agency (Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa
Kỳ).
European Union (Liên minh Châu Âu).

Perionyx excavatus:

Tên khoa học của trùn quế.

Vermicompost:

Là sản phẩm của quá trình ủ phân từ chất
thải hữu cơ bằng trùn đất (hay còn gọi là
phân trùn).

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Tên bảng

Trang


Bảng1.1: Thông số nước thải đầu vào của nhà máy bia Heineken công suất 5700 m 3/
ngày đêm......................................................................................................................10
Bảng 1.2: Hàm lượng các chỉ tiêu có trong bùn thải nhà máy bia Heineken................13
Bảng 1.3: Một số vi khuẩn và chức năng của chúng khi tham gia xử lý nước thải.......14
Bảng 1.4: Hàm lượng N, P, K tổng số trong phân trùn và phân gia cầm......................24
Bảng 2.1: Mật độ trùn giống.........................................................................................30

Bảng 2.2: Tỉ lệ phối trộn thức ăn đầu vào....................................................................34
Bảng 2.3: Bố trí thí nghiệm...........................................................................................34
Bảng 2.4: Dựng đường chuẩn P...................................................................................41
Bảng 3.1: Diễn biến sự thay đổi nhiệt độ (oC) theo thời gian.......................................45
Bảng 3.2: Kết quả độ ẩm (%) theo thời gian................................................................48
Bảng 3.3: Kết quả pH của các thùng nuôi qua 12 tuần................................................49
Bảng 3.4: Diễn biến sự thay đổi hàm lượng Carbon tổng số (đơn vị tính %)...............51
Bảng 3.5: Diễn biến sự thay đổi hàm lượng Nitrogen tổng số (đơn vị tính %).............52
Bảng 3.6: Diễn biến sự thay đổi hàm lượng Phosphorus hữu hiệu (đơn vị tính %)......54
Bảng 3.7: Tốc độ tăng sinh khối của trùn theo các công thức sau 1 chu kì nuôi..........56
Bảng 3.8: Khả năng chuyển hóa thức ăn của trùn quế.................................................58
Bảng 3.9: Khối lượng trùn tăng và khối lượng phân bón sau thu hoạch......................60
Bảng 3.10: So sánh chất lượng phân trùn quế tạo thành với TCVN 7159 : 2002 về phân
bón và chất cải tạo đất.................................................................................................61
Bảng 3.11: So sánh chất lượng phân trùn quế tạo thành từ bùn thải nhà máy bia với
một số loại phân trên thực tế........................................................................................62

DANH MỤC HÌNH
Tên hình

Trang


Hình 1.1: Quy trình sản xuất bia....................................................................................4
Hình 1.2: Sơ đồ biểu diễn quy trình sản xuất và các chất thải tương ứng từng giai đoạn
của nhà máy bia.............................................................................................................9
Hình 1.3: Quy trình xử lý nước thải của nhà máy bia heineken....................................11
Hình 2.1: Sinh khối đầu vào.........................................................................................31
Hình 2.2: Trùn quế đầu vào..........................................................................................31
Hình 2.3: Thùng xốp được bố trí trên mô hình.............................................................32

Hình 2.4: Bùn thải lấy từ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy bia Heineken............33
Hình 2.5: Thức ăn trong quá trình trộn........................................................................34
Hình 2.6: Thức ăn sau khi phối trộn.............................................................................34
Hình 2.7: Bố trí thùng nuôi...........................................................................................36
Hình 2.8: Sơ đồ vị trí lấy mẫu và bảo quản mẫu..........................................................37
Hình 2.9: Nhiệt kế rượu................................................................................................38
Hình 2.10: Phân tích carbon tổng số tại phòng thí nghiệm..........................................40
Hình 3.1: Sự thay đổi thức ăn theo thời gian trong 48 giờ ở thùng nuôi sử dụng công
thức 5............................................................................................................................ 44
Hình 3.2: Màu phân CT1 và CT2.................................................................................45
Hình 3.3: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ môi trường nuôi trong 90 ngày của
các công thức phối trộn................................................................................................47
Hình 3.4: Biểu đồ thay đổi độ ẩm trong kỳ nuôi...........................................................49
Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hàm lượng carbon tổng số theo thời gian......51
Hình 3.6: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hàm lượng Nitrogen tổng số theo thời gian.. .53
Hình 3.7: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hàm lượng Phosphorus hữu hiệu theo thời gian
...................................................................................................................................... 55
Hình 3.8: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi khối lượng sinh khối trong 5 công thức sau 3
tháng nuôi..................................................................................................................... 56
Hình 3.9: Kích thước và màu sắc trùn tháng thứ nhất, thứ hai, thứ 3 trong thùng nuôi
với CT3 (theo thứ tự từ trái sang phải).........................................................................58
Hình 3.10: Biểu đồ thể hiện khối lượng đầu vào và đầu ra trong quá trình nuôi.........59


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo báo cáo tình hình phát triển công nghiệp, thương mại của Bộ Công Thương
cho biết, sản lượng bia năm 2016 của Việt Nam là 3,788 tỷ lít bia. Theo dữ liệu này, trung
bình mỗi người Việt uống 42 lít bia/ một năm, tăng khoảng 4 lít so với năm 2015 . Việt
Nam đang trở thành quốc gia tiêu thụ bia cao nhất khu vực Đông Nam Á. Tăng lên cùng

với lượng bia tiêu thụ là lượng bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy sản
xuất bia sau quá trình xử lý. Nước thải sau khi đi vào hệ thống xử lý sẽ được đưa qua bể
xử lý sinh học, tại đây chất ô nhiễm trong nước thải được các vi sinh vật dùng làm thức
ăn và tạo sinh khối, lượng sinh khối quá nhiều sẽ được dẫn về bể chứa bùn và được đưa
vào máy ép bùn để giảm thể tích và được đưa đi tới các khu vực xử lý tiếp theo. Trong
khi đó, các biện pháp xử lý bùn thải hiện nay là chưa triệt để, chưa đảm bảo an toàn về
yếu tố môi trường và không đáp ứng được khối lượng bùn thải ngày một lớn của thành
phố. Vấn đề ô nhiễm mùi hôi, các chất độc hại trong bùn thải là một vấn đề cần chú ý vì
nó có thể gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến con người và hệ sinh thái thông qua quá
trình tích lũy độc tính trong cây trồng và đất, gián tiếp gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe
con người.
Do đó, việc tìm kiếm phương pháp để giảm thiểu hàm lượng các chất độc hại hay
mùi hôi trong bùn thải là rất cần thiết. Các phương pháp xử lý bùn truyền thống như đốt,
chôn lấp đang đối mặt với áp lực và sự phản đối từ các cơ quan môi trường và cộng đồng.
Sự ứng dụng bùn thải như là phân bón có thể là một biện pháp được chọn. Tuy nhiên, sự
hiện diện của mầm bệnh, kim loại nặng trong bùn làm hạn chế khả năng tái sử dụng bùn
thải làm phân bón.
Phương pháp xử lý bùn thải bằng quá trình vermicompost - là quá trình ủ phân từ
chất thải hữu cơ bằng trùn quế có kỹ thuật đơn giản và chi phí thấp. Công nghệ này có thể
làm giảm chi phí và thời gian vận chuyển bùn đến bãi chôn lấp, hạn chế sự phát tán ô
nhiễm vào không khí, và tiết kiệm chi phí thu gom, phân loại rác. Xử lý bùn thải bằng
cách nuôi trùn quế là một công nghệ đơn giản, không đòi hỏi trình độ vận hành hay quản
lý, trình độ kỹ thuật cao như những phương pháp xử lý khác.
1


Phương pháp này có thể được sử dụng để loại bỏ các kim loại độc hại và các chất
hóa học phức tạp với hình thức an toàn không gây độc hại. Vermicomposting là một trong
những phương pháp hiệu quả để chuyển đổi xử lý bùn thành phân bón (Khwairakpam và
Bhargava, 2009). Trùn đất có khả năng làm giảm hàm lượng kim loại nặng trong đất bằng

cách tích lũy kim loại trong các mô của nó (Jain và Singh, 2004). Có một số loài trùn đất
trong đó Perionyx excavatus là một giống trùn tiềm năng cho quá trình xử lý bùn thải
(Khwairakpam và Bhargava, 2009).
Do đó trong nghiên cứu này tiến hành khảo sát khả năng sinh trưởng và phát triển
trong bùn thải của trùn quế để đánh giá khả năng ứng dụng vào thực tế của việc xử lý bùn
thải bằng trùn quế.
Sử dụng bùn thải nhà máy bia làm thức ăn cho trùn quế là một hướng thử nghiệm
hoàn toàn mới để tái sử dụng bùn. Trùn quế là một sinh vật có khả năng chuyển hóa tốt
các loại thức ăn giàu chất hữu cơ thành phân vi sinh - một loại phân rất tốt cho sự phát
triển của cây trồng; bên cạnh đó thịt trùn cũng mang lại nhiều hiệu quả kinh tế như làm
thức ăn cho gia cầm, mỹ phẩm, thuốc…

2. Mục tiêu nghiên cứu
-

Nghiên cứu sử dụng bùn thải từ nhà máy bia heineken làm thức ăn cho trùn quế
(perionyx excavatus) tạo ra phân bón cho cây trồng.

-

Tìm ra được tỉ lệ phối trộn công thức tối ưu giữa bùn thải, phân bò, rơm rạ cho
quá trình nuôi trùn.

3. Nội dung nghiên cứu
-

Nghiên cứu khả năng sử dụng bùn thải nhà máy bia có phối trộn phân bò sữa và
rơm theo các tỉ lệ khác nhau làm thức ăn cho trùn quế, từ đó tìm ra tỷ lệ tối ưu
phối trộn bùn thải nhà máy bia với phân bò sữa và rơm làm thức ăn cho trùn
quế.

-

Khảo sát nhiệt độ, pH, độ ẩm của môi trường trùn sinh sống trong quá trình
nuôi, khảo sát các thông số N tổng số, P hữu hiệu, C tổng số trong phân bón đầu
ra.

2


-

Theo dõi sự gia tăng khối lượng và các yếu tố cảm quan về sự sinh trưởng và
phát triển của trùn.

4. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện các mục tiêu và nội dung trên, đề tài đã sử dụng các phương pháp sau:
-

Phương pháp thu thập tài liệu: Tìm kiếm, tham khảo và tổng hợp thông tin liên
quan đến vấn đề nghiên cứu từ các nghiên cứu quốc tế, luận văn, sách báo và
các trang web chuyên ngành.

-

Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành khảo sát khả năng tiêu thụ thức ăn của
trùn quế trên các mô hình với các công thức khác nhau từ đó xác định công thức
tối ưu nhất để nuôi trùn và sản xuất phân trùn từ bùn thải nhà máy bia.

5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:
-

Bùn thải của quá trình xử lý sinh học của nhà máy Heineken.

-

Trùn quế (Perionyx excavatus) huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh.

Phạm vi nghiên cứu:
-

Thực hiện mô hình thí nghiệm ở phòng thí nghiệm.

-

Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của trùn quế trong môi trường bùn thải.

-

Theo dõi phân tích kết quả đo đạc và phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm.

6. Nơi thực hiện đề tài
Đề tài thực hiện tại phòng thí nghiệm và phân tích trường Đại Học Khoa Học Tự
Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh cơ sở Phường Linh Trung, quận Thủ Đức, Thành phố Hồ
Chí Minh.
Thời gian thực hiện đề tài: từ 1/2017 đến 10/2017.

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về bùn thải nhà máy bia Heineken Việt Nam
1.1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất của nhà máy bia Heineken
Quy trình sản xuất bia tương ứng qua từng giai đoạn của nhà máy bia heineken được
thể hiện trong hình 1.1.
Công đoạn chuẩn
bị nguyên liệu

Công đoạn ủ

Công đoạn
nấu- lọc bã

Công đoạn làm
lạnh- lên men

Công đoạn đun sôi
và bổ sung hoa bia

Công đoạn kết
lắng

Công đoạn đóng
gói

Hình 1.1: Quy trình sản xuất bia
 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu
Đầu tiên, người ta sàng phân loại hạt lúa mạch theo một kích cỡ nhất định để đảm
bảo các hạt sử dụng có kích thước đều nhau, hạt lúa mạch được lấy từ bông cây lúa mạch

được thu hoạch và đem phơi khô. Thông thường loại hạt có bề ngang từ 2,5 mm trở lên sẽ
được chọn sử dụng. Các hạt được chọn đồng đều thì giai đoạn nảy mầm sẽ diễn ra đồng
đều hơn.
Trong giai đoạn nảy mầm, bên trong hạt lúa mạch diễn ra rất nhiều sự biến đổi. Đầu
tiên, các thành phần dinh dưỡng như tinh bột và protein bên trong sẽ được phân giải. Lúa
mạch đang trong quá trình nảy mầm còn được gọi là “malt xanh – Green malt”. Bằng
cách tác động theo hướng thúc đẩy hoặc hạn chế quá trình biến đổi này mà người ta tạo ra
loại malt có chất lượng phù hợp với loại bia mình mong muốn.

4


Bên trong Green malt có chứa rất nhiều enzyme- vốn là yếu tố cực kỳ quan trọng
trong giai đoạn nấu tiếp theo. Ở gian đoạn sấy khô, người ta sẽ tác động làm dừng quá
trình nảy mầm, và nhằm mục đích không làm ảnh hưởng đến các hoạt động của enzyme
này, người ta dùng luồng gió nhiệt độ thấp để sấy khô Green malt. Sau đó, người ta sẽ sử
dụng dùng luồng gió nóng khoảng 80oC để sấy khô malt, việc này giúp khống chế sự sinh
sôi của các vi khuẩn và giúp malt có thể được bảo quản trong thời gian dài.
Phần rễ của malt là nguyên nhân tạo ra những mùi vị hỗn tạp. Do đó, sau khi làm
khô, người ta nhanh chóng loại bỏ phần rễ này bằng một thiết bị chuyên dụng. Sau đó,
người ta cho malt thành phẩm vào xilô (thùng ủ) để ủ trong khoảng 1 tháng.
Trước khi cho vào lò nấu, malt sẽ được xay nhỏ, việc này giúp nâng cao hiệu quả
chuyển hóa tinh bột thành đường (đường hóa). Tuy nhiên, nếu xay quá nhỏ thì công đoạn
lọc sau đó sẽ diễn ra rất chậm.
 Công đoạn nấu- lọc bã
Tinh bột của malt có dạng nhiều phân tử đường glucozo kết nối với nhau với kích
thước lớn, điều này làm cho men bia sẽ khó thâm nhập vào trong tế bào, các enzym
đường hóa cũng không hoạt động được. Do đó cần phải làm cho kích thước phân tử tinh
bột nhỏ hơn.
Để giúp phân giải và chia nhỏ kết cấu kết tinh của tinh bột, người ta cho malt vào lò

nấu và dùng nước sôi để xử lý thành một dạng hồ nhão. Đây gọi là công đoạn “hồ hóa”.
Tại đây, Enzyem sẽ làm biến đổi tinh bột đã được hồ hóa của malt thành chất đường.
Protein sẽ được phân giải thành Peptide (chuỗi acid amino) - vốn đóng vai trò cực kỳ
quan trọng trong việc tạo ra bọt bia – và acid amino vốn là nguồn dinh dưỡng của men
bia, đóng góp trong việc sinh sôi men bia và tạo ra thành phần mùi hương cho bia.
Sau khi kết thúc quá trình đường hóa, người ta sẽ thực hiện lọc để loại bỏ các chất
rắn. Lọc là công đoạn tốn nhiều thời gian nhất trong giai đoạn nấu. Tốn nhiều thời gian
bởi cần xay đến kích thước vừa phải, đồng thời cũng không được khuấy trộn quá mức
trong giai đoạn đường hóa, điều này nhằm giúp các loại đường đa chứa bên trong không
bị phân giải. Ngoài ra, trong giai đoạn phân loại các hạt malt, cũng cần đảm bảo tính đồng
nhất về kích thước của chúng.
5


 Công đoạn đun sôi và bổ sung hoa bia
Dịch malt sau khi lọc sẽ được chuyển sang lò đun sôi và cho thêm hoa bia (hay còn
gọi là hoa houblon được lấy từ cây hoa bia cái thuộc họ gai dầu). Việc này giúp thu được
các kết quả dưới đây:
-

Khi đun sôi dịch malt với hoa bia sẽ giúp chiết xuất các thành phần của hoa bia
mà chúng giúp tạo ra mùi hương và vị đắng cho bia, đồng thời ngăn chặn các vi
sinh vật, tăng cường khả năng duy trì bọt bia.

-

Cô đặc dịch malt để đạt đến nồng độ quy định.

-

Làm kết tủa các chất protein có tính kết tủa bên trong dịch bia.

-

Làm mất khả năng hoạt động của các enzym còn sót lại trong dịch malt, đồng
thời giúp diệt khuẩn triệt để dịch malt.

Vị đắng sẽ được sinh ra nhờ công đoạn nấu sôi. Hoa bia được cho là thành phần tạo
ra vị đắng, tuy nhiên chỉ bỏ hoa bia vào thôi thì chưa thể tạo ra vị đắng này. Chỉ khi nấu
sôi lên, một loại acid có trong hoa bia bị biến đổi và tạo ra vị đắng. Phương pháp đo vị
đắng của bia được tính toán thông qua việc đo lường chất isohumulone vốn được hình
thành qua công đoạn nấu sôi. Tuy nhiên, cho dù cùng một đơn vị vị đắng nhưng nếu
chủng loại hoa bia, cách sử dụng hoa bia, dịch malt... khác nhau thì sẽ cho ra vị đắng khác
nhau về tính chất cũng như cường độ.
Cách đưa hoa bia vào nấu sôi cũng làm thay đổi mùi hương của bia. Có thể cho toàn
bộ hoa bia vào ngay từ đầu khi mới đun sôi, hoặc có thể chia làm nhiều phần để đưa vào
từ từ. Để tạo ra mùi hương mạnh của hoa bia, người ta có thể thêm vào một phần hoa bia
tại thời điểm ngay trước khi kết thúc công đoạn đun sôi.
 Công đoạn kết lắng
Sau khi nấu sôi, sẽ đến công đoạn lọc bỏ các chất rắn chứa trong dịch malt. Công
việc này được thực hiện bằng một thiết bị hình trụ có tên gọi là whirlpool. Người ta đổ
dịch malt vào trong thiết bị này và cho quay tròn, lực ly tâm sinh ra sẽ gom các chất rắn
lại chính giữa. Trước đây, khi người ta còn sử dụng hoa bia nguyên dạng để cho vào nấu

6


thì ở công đoạn này sẽ sử dụng lưới lọc, tuy nhiên hiện nay, khi hoa bia đã được gia công
thành dạng viên thì chỉ cần sử dụng bồn whirlpool mà thôi.
 Công đoạn làm lạnh- lên men

Dịch malt sau khi trải qua công đoạn nấu sôi sẽ được làm lạnh. Tại công đoạn này,
dịch malt sẽ được làm lạnh đến nhiệt độ bắt đầu lên men, rồi được cung cấp các enzym
cần thiết cho sự sinh trưởng của men bia.
Sau khi làm lạnh dịch malt đến nhiệt độ cần thiết cho quá trình lên men (trường hợp
lên men chìm là 8 - 100 oC, trường hợp lên men nổi là 15 - 200 oC) và cho enzym vào thì
người ta sẽ cho men bia vào dung dịch này.
Men bia được cho vào sẽ hấp thụ đường và làm lên men đường. Dưới tác động lên
men của enzym có trong men bia, đường sẽ chuyển hóa thành cồn (ethanol) và khí CO 2.
Khoảng 1 tuần sau đó, bia non được hình thành.
Lượng men bia cho vào nếu ít quá thì quá trình lên men sẽ diễn ra chậm, làm mất
cân bằng hương vị, ngược lại nếu nhiều quá cũng sẽ làm mất mùi vị của bia.
 Công đoạn ủ
Bia non sau khi hình thành sẽ được chuyển sang bồn ủ. Trong giai đoạn lên men
trước đó, tại thời điểm khi có khoảng 85% hàm lượng đường có tính lên men được lên
men thì công đoạn này kết thúc. Bia được chuyển sang bồn trữ (lên men sau). Lúc này
lượng men nổi trên mặt và men chìm xuống dưới có tỷ lệ khoảng 1 : 2 là tốt nhất. Nếu
men nổi trên mặt ít thì gây ảnh hưởng đến giai đoạn lên men sau, ngược lại nếu men trên
mặt nhiều quá thì việc lọc bia bị nghẽn, làm ảnh hưởng đến hương vị của bia. Bia non khi
được chuyển sang bồn trữ sẽ được cho lên men lại. Khi đó, các men bia chìm bên dưới sẽ
lại sinh sôi bên trong bia non. Sau đó, bia được làm lạnh đến dưới 0 oC rồi tiếp tục ủ trong
nhiều chục ngày tiếp theo. Để công đoạn lên men sau được diễn ra một cách có hiệu quả,
trong bia non nhất thiết phải có phần chiết xuất có tính lên men và phải còn một lượng
men bia thích hợp.
Trong giai đoạn ủ, khí CO2 sinh ra sẽ được phân giải, tuy nhiên do hàm lượng CO 2
chứa trong bia cần một độ chính xác khá cao nên người ta gắn thêm 1 thiết bị điều chỉnh
áp suất khí gas để đẩy phần gas dư thừa ra khỏi bồn ủ, giữ cho áp suất này ở mức nhất
7


định. Do đặc tính của khí CO 2, nhiệt độ càng thấp thì hàm lượng khí CO 2 càng gia tăng.

Thời gian ủ bia sẽ khác nhau tùy vào từng loại bia, từng chủng loại men… tuy nhiên tiêu
chuẩn cơ bản trong trường hợp lên men chìm là khoảng 1 tháng.
 Công đoạn đóng gói
Chai bia rỗng sau khi được thu hồi về sẽ đi qua máy súc rửa và diệt khuẩn. 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
(www.heineken-vietnam.com.vn/).

1.1.2 Quy trình phát sinh nước thải nhà máy bia
Quy trình sản xuất cụ thể và các chất thải phát sinh tương ứng từng giai đoạn của
nhà máy bia được thể hiện trong hình 1.2. Nhìn chung, trong hầu hết các giai đoạn sản
xuất đều phát sinh ra nước thải.

8


Hình 1.2: Sơ đồ biểu diễn quy trình sản xuất và các chất thải tương ứng từng giai đoạn
của nhà máy bia
Thành phần trong nước thải nhà máy bia:
-

Nước từ công đoạn rửa từ bộ phận nấu – đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh thùng

nấu, bể chứa, sàn nhà, bồn lên men… có chứa nhiều cặn malt, tinh bột, bã hoa và các hợp
chất hữu cơ carbonateous do vậy có hàm lượng ô nhiễm hữu cơ rất cao.
9


-

Công đoạn chiết chai tạo ra dịch bia rơi rớt trong quá trình chiết.
Nước rửa chai là một trong những dòng thải có hàm lượng ô nhiễm lớn trong sản

xuất bia. Ngoài ra, nước thải từ quá trình rửa chai có độ pH cao do nguyên lý rửa chai
được tiến hành qua các bước: Rửa với nước nóng, rửa bằng dung dịch kiềm loãng nóng
(1% - 3% NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai và cuối cùng là phun
kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, sau đó rửa sạch bằng nước nóng.
- Nước làm nguội của các thiết bị giải nhiệt loại nước này được xem là tương đối
-

sạch.
Nước rửa ngược hệ thống xử lý nước.
Nước vệ sinh của công nhân.
Kết luận: Nước thải nhà máy bia thường có hàm lượng các chất hữu cơ protein và

cacbonateous cao nên hướng xử lý tốt nhất hiện nay là xử lý bằng biện pháp sinh học.
Bảng 1.1: Thông số nước thải đầu vào của nhà máy bia Heineken công suất 5700 m3/
ngày đêm.
STT

Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ

QCVN 40 : 2011
BTNMT Cột A

1
2
3
4
5
6

pH
BOD
COD
TSS
Tổng Nitơ
Tổng phosphours

8
950
1500
400
55
15

6-9
30
75
50
20
4

7

Coliform

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
MPN/100m
l

250000

3000

(www.heineken-vietnam.com.vn/)
1.1.3 Quy trình xử lý nước thải
Từ tính chất và các thông số đầu vào của nước thải nhà máy bia, quy trình xử lý
nước thải nhà máy bia được trình bày cụ thể qua hình 1.3.

10


Hình 1.3: Quy trình xử lý nước thải của nhà máy bia heineken
Các giai đoạn chính của quá trình xử lý nước thải:

 Tiền xử lý
Tiền xử lý nhằm mục đích:

11


-

Loại bỏ rác có kích thước lớn hơn 20 mm.
Loại bỏ cặn rác tinh có kích thước lớn hơn 0.5 mm.
Điều hoà nồng độ các chất gây ô nhiễm, pH và lưu lượng thải.
Xử lý bậc 2
Xử lý sinh học yếm khí :

Sử dụng công nghệ UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – Bể sinh học kỵ khí)
để khử, chuyển hoá các chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp thành khí CH 4 và H2O, làm giảm
nồng độ BOD, COD… của nước thải.
-

Xử lý sinh học trong điều kiện thiếu khí:
Sử dụng công nghệ xử lý Anoxic trong điều kiện hiếu khí và thiếu. Trong quá trình

xử lý này sẽ chuyển hóa các chất dinh dưỡng (N, P) thành N tự do nhờ các vi sinh vật.
Phosphorus được hấp thụ trong bùn hoạt tính và được thải bỏ theo bùn hoạt tính dư.
-

Xử lý sinh học hiếu khí :
Sử dụng công nghệ Aerotank là phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí truyền thống

(Activated – Sludge Process) để khử, chuyển hoá các chất hữu cơ một cách triệt để, làm
giảm nồng độ BOD5, COD, SS… của nước thải.
Khử các chất dinh dưỡng nitrogen, phosphorus có trong nước thải.

 Xử lý bậc 3

Khử trùng nước thải loại bỏ vi sinh gây bệnh trước khi xả thải vào môi trường.

 Xử lý bùn dư
- Nén bùn: Bùn dư được nén ở bể nén bùn, nhằm tách nước và làm cô đặc bùn.
- Làm khô bùn: Bùn sau nén được làm khô bởi máy nén bùn (www.heinekenvietnam.com.vn/).

1.1.4 Đặc điểm bùn thải nhà máy bia heineken
 Thành phần của bùn:
Hàm lượng một số chất chính có trong bùn thải nhà máy bia heineken được thể hiện
ở bảng 1.2.
Bảng 1.2: Hàm lượng các chỉ tiêu có trong bùn thải nhà máy bia Heineken.
STT
1

Chỉ tiêu
pH

Đơn vị
%

12

Kết quả
7.23


2
3
4
5

6

Độ ẩm
%
Tổng chất hữu cơ
%
Nitơ tổng
%
P2O5
%
K2O
%
(Trung tâm phân tích Case, 2014)

11
49.5
3.75
5.58
0.17

 Nhận xét :
Thành phần bùn thải gồm:
-

Hàm lượng hợp chất hữu cơ.
Hàm lượng tổng nitơ và P2O5.
Các chất lơ lửng.
Có nhiều vi sinh vật trong bùn thải vì có chứa lượng lớn bùn hoạt tính thải ra từ bể
sinh học.
Trong bùn thải của nhà máy bia có chứa một hàm lượng chất dinh dưỡng được sử

dụng như nguồn nguyên liệu để sinh tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học và tổng
hợp nguồn năng lượng mới.
Dựa vào đặc tính của bùn thải thì bùn thải nhà máy bia thuộc nhóm dễ phân hủy
sinh học. Bùn thải dễ phân hủy sinh học được tạo ra từ quá trình xử lý sinh học (còn gọi
là bùn sinh học) hay từ nước thải có hàm lượng hữu cơ cao. Bùn thải không nguy hại
được tạo ra từ quá trình xử lý nước ở các nhà máy chế biến lương thực thực phẩm, nước
thải sinh hoạt. Bùn này có hàm lượng chất hữu cơ cao, ít chất độc và thuận lợi cho sự
phát triển của vi sinh vật. Vì vậy có thể sử dụng làm phân bón cho cây trồng hoặc sử
dụng làm nguyên liệu cho quá trình nuôi cấy vi sinh vật.

 Một số giống vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính và chức năng của chúng
khi tham gia xử lý nước thải:
Bảng 1.3: Một số vi khuẩn và chức năng của chúng khi tham gia xử lý nước thải
STT Vi khuẩn

Chức năng

1

Pseudomonas

Phân hủy hiđratcacbon, protein, các chất
hữu cơ…và khử nitrate.

2

Arthrobacter

Phân hủy hiđratcacbon.

13