CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC
THẢI.
Do đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng các chất
hữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu là
hidratcacbon, protein và các axit hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủy sinh học.
Tỉ lệ giữa BOD
5
và COD nằm trong khoảng từ 0,5 – 0,7 nên chúng thích hợp với
phương pháp xử lý sinh học.
Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học cần qua các phương pháp xử lý cơ
học, hóa học, hóa lý để loại bỏ các tạp chất thô, các thành phần gây bất lợi cho
phương pháp xử lý sinh học. Cụ thể từng phương pháp được trình bày dưới đây.
II.1. Các phương pháp hỗ trợ cho phương pháp xử lý sinh học nước thải
II.1.1. Phương pháp cơ học [7]
Phương pháp xử lý cơ học thường là giai đoạn đầu tiên trong dây chuyền công
nghệ xử lý nước thải (giai đoạn tiền xử lý), có nhiệm vụ loại ra khỏi nước thải tất cả
các vật có thể gây tắc nghẽn đường ống, làm hư hại máy bơm và làm giảm hiệu quả
xử lý cho các giai đoạn sau, cụ thể:
- Loại bỏ hoặc cắt nhỏ những vật nổi lơ lửng có kích thước lớn trong
nước thải như mảnh gỗ, nhựa, gạc bông, giẻ rách, vỏ hoa quả…
- Loại bỏ cặn nặng như cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại…
- Loại bỏ phần lớn dầu mỡ.
Các công trình bố trí trong giai đoạn tiền xử lý gồm song chắn rác, lưới chắn
rác, thiết bị nghiền, cắt vụn rác (nếu cần), bể lắng cát, bể điều hòa, tách dầu mỡ, lọc
cơ học…
Nước thải công nghiệp sản xuất bia có chứa mảnh thủy tinh vỡ (chai vỡ), nhãn
giấy, nút chai, hàm lượng chất lơ lửng cao (400 – 800 mg/l)… nên cần phải qua giai
đoạn xử lý cơ học trước khi sang các giai đoạn xử lý tiếp theo.
II.1.2. Phương pháp hóa học – hóa lý [8]

Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lý
diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào.
Các phương pháp hóa học như oxi hóa, trung hòa, trao đổi ion, đông keo tụ, khử
trùng; còn các phương pháp hóa lý như tuyển nổi, hấp phụ…
+ Phương pháp trung hoà, điều chỉnh pH
Nước thải thường có những 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 vùng
6,5 – 7,5.
Trung hoà có thể thực hiện bằng trộn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính
kiềm hoặc sử dụng các hoá chất như: H
2
SO
4
, NaOH, NaHCO
3
, Na
2
CO
3
, CaO,
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
11
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Ca(OH)
2
, MgO, CaCO
3
… Điều chỉnh pH thường kết hợp ở bể điều hoà hay bể keo
tụ.

Đặc trưng chung nước thải ngành bia có giá trị pH kiềm tính do dòng thải của
quá trình rửa chai có độ pH cao. Mặt khác, nước vệ sinh các thiết bị trong nhà xưởng
cũng chứa axit nên có sự dao động pH qua từng công đoạn. Vì vậy, cần phải điều
chỉnh pH về giá trị thích hợp cho xử lý sinh học phía sau; công đoạn này được thực
hiện kết hợp trong bể điều hòa.
+ Keo tụ
Keo tụ là một hiện tượng làm mất sự ổn định của các hạt huyền phù dạng keo để
cuối cùng tạo ra các cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt.
Người ta sử dụng các loại phèn nhôm, phèn sắt hoặc hỗn hợp hai loại phèn này
để làm chất keo tụ.
Hiện nay, thông thường người ta cho thêm các chất trợ keo như polymer hữu cơ
để tăng cường quá trình tạo bông và lắng như polyacrylamit. Nó tan trong nước và có
tác dụng như những cầu nối kết hợp các hạt phân tán nhỏ thành tập hợp hạt lớn có
khả năng lắng tốt hơn. Vì vậy, việc bổ sung thêm chất trợ keo tụ sẽ giúp giảm liều
lượng các chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và nâng cao tốc độ lắng các bông keo.
Đối với nước thải ngành bia thì phương pháp này không thích hợp vì trong nước
thải bia, hàm lượng các chất hữu cơ ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng cao mà
các chất này không thích hợp cho phương pháp keo tụ.
+ Hấp phụ
Hấp phụ có nghĩa là sự chuyển dịch một phân tử từ pha lỏng đến pha rắn.
Phương pháp này được dùng để loại bỏ các chất bẩn hòa tan trong nước mà phương
pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng
rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất có
mùi, vị và màu rất khó chịu.
Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo
nhôm… Trong đó than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất.
Các chất ô nhiễm trong nước thải bia là những chất có khả năng phân hủy sinh
học. Hiệu quả khử các chất này bằng phương pháp sinh học tương đối dễ nên không
cần sử dụng phương pháp hấp phụ.
+ Tuyển nổi

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khả
năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt.
Sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước.
Phương pháp tuyển nổi được dùng rộng rãi trong luyện kim, thu hồi khoáng sản
quý và cũng được dùng trong xử lý nước thải để tách các hạt keo lơ lửng, tách dầu
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
22
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
mỡ... Tuy nhiên, đối với nước thải ngành bia, do hàm lượng các chất lơ lửng không
cao lắm và khả năng tự lắng tương đối tốt nên phương pháp tuyển nổi hầu như không
được áp dụng.
+Trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi
với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi
là các ionit và chúng hoàn toàn tan trong nước.
Phương pháp này được dùng để loại các ion kim loại cũng như các chất chứa
asen, xianua, chất phóng xạ ra khỏi nước; đồng thời nó còn được dùng phổ biến để
làm mềm nước, loại ion Ca
2+
, Mg
2+
ra khỏi nước cứng.
Đối với nước thải bia thì phương pháp này hầu như không được sử dụng.
+ Khử trùng
Dùng các chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun,
sán... để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đổ vào nguồn tiếp nhận hoặc tái
sử dụng. Khử trùng có thể dùng các hóa chất hoặc tác nhân vật lý như ozon, tia tử
ngoại.
Các chất khử trùng thường dùng nhất là khí hoặc nước clo, nước Javen, vôi

clorua, các hypoclorit, cloramin B...
Trong quá trình xử lý nước thải, công đoạn khử trùng thường được đặt ở cuối
quá trình. Đối với nước thải ngành bia, sau khi qua các phương pháp xử lý cơ học,
hóa học, hóa lý và sinh học thì hàm lượng các vi sinh vật gây bệnh đã giảm đáng kể
nhưng để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng thì cần phải qua
bước khử trùng cuối cùng.
II.2. Giới thiệu các phương pháp xử lý sinh học nước thải
Phương pháp sinh học là sử dụng các vi sinh vật để phân giải các chất ô nhiễm
hữu cơ có trong nước thải. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng
chất làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào, đồng thời tổng hợp năng lượng cho
quá trình sống. Nhờ hoạt động sống của vi sinh vật, các chất ô nhiễm được chuyển
hoá và nước thải được làm sạch.
Quá trình xử lý sinh học nước thải có thể chia làm hai quá trình là phân huỷ yếm
khí và phân huỷ hiếu khí; có thể xử lý trong điều kiện tự nhiên hay trong điều kiện
nhân tạo.
II.2.1. Phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên [8]
Cơ sở của phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên là dựa vào hoạt
động sống của hệ vi sinh vật có trong đất, nước mặt để chuyển hoá các hợp chất ô
nhiễm.
 Xử lý nước thải trong hồ sinh học
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
33
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Thực chất của quá trình xử lý này là sử dụng khu hệ vi sinh vật (vi khuẩn, tảo,
nguyên sinh vật…) tự nhiên có trong nước mặt để làm sạch nước.
Hồ sinh học là dạng xử lý trong điều kiện tự nhiên được áp dụng rộng rãi hơn cả
vì có những ưu điểm như: tạo dòng nước tưới tiêu và điều hòa dòng thải, điều hoà vi
khí hậu trong khu vực, không yêu cầu vốn đầu tư, bảo trì, vận hành và quản lý đơn
giản, hiệu quả xử lý cao. Tuy nhiên, nhược điểm của hồ sinh học là yêu cầu diện tích

lớn và khó điều khiển được quá trình xử lý, nước hồ thường có mùi khó chịu đối với
khu vực xung quanh.
Theo nguyên tắc hoạt động của hồ và cơ chế phân giải các chất ô nhiễm mà
người ta chia ra làm 3 loại hồ:
a. Xử lý nước thải bằng hồ hiếu khí:
Hồ hiếu khí làm sạch nước bằng quá trình oxi hoá nhờ các vi sinh vật hiếu khí
và hô hấp tuỳ tiện có trong nước.
Nhu cầu oxi cho quá trình oxi hoá được đáp ứng nhờ khuếch tán bề mặt hoặc
làm thoáng nhân tạo. Ở hồ làm thoáng tự nhiên, oxi không khí dễ dàng khuếch tán
vào lớp nước phía trên và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển tiến hành
quang hợp thải ra oxi. Để đảm bảo ánh sáng qua nước, chiều sâu của lớp nước phải
nhỏ, thường là 30 – 40cm, do chiều sâu nhỏ nên thường thì diện tích lớn. Thời gian
lưu nước từ 3 – 12 ngày. Ở hồ làm thoáng nhân tạo nguồn cung cấp oxi cho vi sinh
vật hiếu khí là các thiết bị khuấy trộn cơ học hoặc nén khí. Nhờ vậy, mức độ hiếu khí
trong hồ thường mạnh hơn, đều hơn và độ sâu của hồ cũng lớn hơn (2 – 4,5m). Thời
gian lưu nước trong hồ khoảng 1 – 3 ngày.
b. Xử lý nước thải bằng hồ kỵ khí
Dùng để lắng và phân hủy cặn bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ
sở sống và hoạt động của loại vi sinh vật kỵ khí.
Loại hồ này dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn cao. Trong
quá trình xử lý sinh mùi thối khó chịu nên cần đặt cách xa nhà máy. Để duy trì điều
kiện kỵ khí thì chiều sâu hồ phải lớn, thường lấy bằng 2,4 – 3,6m.
c. Xử lý nước thải bằng hồ tùy nghi
Hồ sinh học tùy tiện sâu từ 1,5 – 2m. Ngoài tầng hiếu khí phía trên hồ còn có
các tầng kỵ khí tùy tiện, kỵ khí lớp bùn cặn lắng phía dưới. Thời gian lưu nước trong
hồ từ 3 – 5 ngày.
Oxi cung cấp cho quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong hồ chủ yếu là do
quang hợp của tảo và khuếch tán từ không khí qua bề mặt hồ. Ngoài ra các vi khuẩn
tùy tiện hoặc vi khuẩn kỵ khí còn sử dụng oxi liên kết từ nitrit, nitrat, sunphat… để
oxi hóa chất hữu cơ.

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
44
Chuyển hóa yếm khí
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
 Các phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên nhìn
chung khó thực hiện được là vì:
- Diện tích xây dựng quá lớn,
- Ô nhiễm môi trường xung quanh,
- Mùa mưa sẽ khó xử lý và nước thải chảy tràn ra sông,
- Vi sinh vật gây bệnh cao,
- Tuổi thọ công trình thấp.
II.2.2. Phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo
II.2.2.1. Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý sinh học yếm khí [7, 8, 9, 10, 11]
Xử lý sinh học yếm khí là một trong những quá trình được sử dụng để xử lý
bùn và nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao (BOD > 1800mg/l, SS = 300
-400mg/l), sản phẩm cuối cùng là CH
4
, CO
2
.
 Nguyên lý của phương pháp
Xử lý sinh học bằng vi sinh yếm khí là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, vô
cơ có trong nước thải khi không có oxi. Phương pháp này dùng để ổn định cặn và xử
lý nước thải công nghiệp có nồng độ COD, BOD cao. Quá trình phân hủy các chất
thực hiện nhờ các chủng vi khuẩn kị khí bắt buộc và kị khí không bắt buộc.
 Cơ chế của quá trình xử lý yếm khí
Cơ chế phân giải yếm khí:
Chất ô nhiễm CH
4

+CO
2
+H
2
S+E
Quá trình phân hủy các chất hữu cơ là quá trình phức tạp trong môi trường
không có không khí, gồm nhiều giai đoạn và sản phẩm cuối cùng là CH
4
, CO
2
, H
2
S,
NH
3
…
Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân
Các hợp chất hữu cơ phân tử lượng lớn như protein, gluxit, lipit... bị phân hủy
dưới tác dụng của các Enzym hydrolaza của vi sinh vật thành các chất hữu cơ phân tử
lượng nhỏ như đường đơn, axit amin, axit hữu cơ, peptit, glyxerin...
Trong giai đoạn này, các hợp chất gluxit phân tử lượng nhỏ, các hợp chất hữu
cơ chứa Nitơ (protein) phân hủy nhanh hơn, trong khi các hợp chất hữu cơ có phân tử
lượng lớn như tinh bột, các axit béo được phân hủy chậm, đặc biệt là cellulose và
lignocellulose chuyển hóa rất chậm và không triệt để do cấu trúc phức tạp. Các vi
sinh vật tham gia vào quá trình thủy phân phụ thuộc vào các chất ô nhiễm đầu vào và
các đặc trưng khác của nước thải.
Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men axit hữu cơ
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
55
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung

lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Các sản phẩm thủy phân sẽ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa trong
điều kiện yếm khí. Sản phẩm phân giải là các axit hữu cơ phân tử lượng nhỏ như axit
propionic, axit butyric, axit lactic..., các chất trung tính như rượu, andehyt, axeton.
Ngoài ra, một số khí cũng được tạo thành như CO
2
, H
2
, H
2
S, một lượng nhỏ CH
4
...
Thành phần của các sản phẩm trong giai đoạn lên men phụ thuộc vào bản chất
các chất ô nhiễm, tác nhân sinh học và điều kiện môi trường.
Đặc biệt trong giai đoạn này, nitơ được chuyển thành NH
4
+
một phần nhỏ
được sử dụng để xây dựng tế bào, phần còn lại tồn tại trong nước thải dưới dạng
NH
4
+
.
Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men axit axetic
Các sản phẩm lên men phân tử lượng lớn như axit béo, axit lactic... sẽ được
từng bước chuyển hóa thành axit axetic.
- Chuyển hóa axit lactic:
3CH
3

-CHOH-COOH
→
2CH
3
-CH
2
-COOH + CH
3
-COOH + CO
2
+ 2H
2
O
- Oxy hóa liên kết
β
của các axit béo bằng cơ chế oxy hóa-khử:
R – CH
3
CH
2
COOH + 2H
2
O
→
R
n-2
– COOH + CH
3
COOH
Axit béo mạch dài Axit béo mạch ngắn Axit axetic

Giai đoạn 4: Giai đoạn Mêtan hóa
Mêtan hóa là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình xử lý yếm khí.
Dưới tác dụng của các vi khuẩn mêtan hóa, các axit hữu cơ, các chất trung tính... bị
phân giải tạo thành khí metan.
- Khoảng 30% khí CH
4
tạo thành do quá trình khử CO
2
:
+ Khử CO
2
bằng H
2
:
CO
2
+ 4H
2

VK
→
CH
4
+ 2H
2
O
+ Khử CO
2
bằng oxy hóa khử:
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551

66
4NADH2
4NAD
CO2
CH4 + 2H2O
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
- Khoảng 70% khí mêtan còn lại được tạo thành nhờ các quá trình Decacboxyl
hóa các axit hữu cơ và các chất trung tính.
+ CH
4
được tạo thành do Decacboxyl hóa axit axetic:
CH
3
COOH
→
CH
4
+ CO
2

+ CH
4
được hình thành do Decacboxyl hóa các axit hữu cơ khác:
4CH
3
-CH
2
-COOH + 2H
2

O
→
7CH
4
+ 5CO
2
2CH
3
-(CH
2
)
2
-COOH + 2H
2
O
→
5CH
4
+ 3CO
2

+ CH
4
cũng có thể được hình thành do Decacboxyl các chất trung tính:
2C
2
H
5
OH
→

3CH
4
+ CO
2

CH
3
-CO-CH
3
+ H
2
O
→
2CH
4
+ CO
2
 Tác nhân sinh học
Trong phân giải yếm khí, các quá trình thủy phân và lên men xảy ra dưới tác
dụng của nhiều chủng vi khuẩn khác nhau. Thành phần hệ vi sinh vật trong phân giải
yếm khí phụ thuộc chủ yếu vào bản chất của các chất ô nhiễm có trong nước thải.
- Vi sinh vật trong giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ:
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
77
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
+ Môi trường giàu xenlulo thường có các vi khuẩn: Bacillus,
Pseudomonas, Alcaligenes.
+ Môi trường giàu protein: Bacillus, Clostridium, Proteus và E.Coli
+ Môi trường giàu lipit: Bacillus, Pseudomonas, Alcaligenes, Bacterioides.

+ Môi trường giàu tinh bột: Micrococus, Lactobacillus, Pseudomonas,
Clostridium.
Trong đó các chủng: Lactobacillus, Pseudomonas, Bacillus, Clostridium,
Bacterioides chiếm đa số.
Phần lớn các vi khuẩn thủy phân và lên men axit hữu cơ ít nhạy cảm với môi
trường. Chúng có thể phát triển trong dải pH rộng từ 2 – 7. Tuy nhiên, pH
opt
= 5 – 7 ở
nhiệt độ 33 – 40
0
C.
- Vi khuẩn axetogene:
Vi khuẩn tạo axit axetic thường phát triển trong môi trường cùng với metan.
Vi khuẩn Axetogene tạo H
2
trong quá trình lên men nhưng lại bị chính sản phẩm này
ức chế. Vì vậy, trong môi trường có các vi khuẩn metan sử dụng H
2
hoặc H
+
để khử
CO
2
.
Một số chủng vi khuẩn Axetogene có hiệu quả metan hóa cao như:
+ Syntrophobacter woloni, Syn. Wolfei, Syn. Buswweni.
Nhiệt độ tối ưu là 33 – 40
0
C, pH = 6 – 8.
Hai nhóm vi khuẩn khác cũng có khả năng tạo axit axetic như:

+ Nhóm vi khuẩn khử sunphat: Selenomonosas, Clostridium và
Dasolfovibrio. Trong môi trường hỗn hợp với vi khuẩn metan hóa tạo axit
axetic.
+ Nhóm vi khuẩn Homoacetogen, tạo axit axetic từ CO
2
và H
2
.
2CO
2
+ 4H
2

→
CH
3
-COOH + 2H
2
O
Nhóm này có ý nghĩa đặc biệt vì chúng cạnh tranh H
2
với vi khuẩn metan.
- Vi khuẩn metan hóa: thuộc 2 nhóm chính
+ Nhóm ưa ấm (Mesophyl, lên men tạo CH
4
ở 35 – 37
0
C, pH=6,8 – 7,5):
gồm Methanobacterium (trực khuẩn), Methanococcus (đơn cầu khuẩn),
Methanosaccina (bát cầu khuẩn).

+ Nhóm ưa nóng (Thermophyl, lên men tạo CH
4
ở 55 – 60
0
C):
gồm Methanobacillus, Methanospirillium, Methanothrix.
Vi khuẩn lên men metan là những vi khuẩn yếm khí nghiêm ngặt. Chúng rất
mẫn cảm với sự có mặt của O
2
. Do đó, thiết bị lên men phải kín, pH
opt
= 6,8 – 7,5.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học yếm khí
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
88
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
- Nhiệt độ
Đây là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình bỡi vì nó ảnh hưởng tới hoạt
động chuyển hóa của vi sinh vật. Nhiệt độ tối ưu cho toàn quá trình phụ thuộc vào
chủng loại vi sinh vật. Trong thực tế, cả 2 nhóm ưa nóng và ưa ấm đều có khả năng
phân hủy yếm khí.
Dải nhiệt độ cho quá trình phân giải yếm khí rộng từ 30 – 60
0
C. Tuy nhiên,
nhiệt độ tối ưu cho mỗi quá trình còn phụ thuộc vào đặc tính ưa nhiệt của tác nhân
sinh học. Bởi chỉ một khoảng biến động nhiệt độ nhỏ cũng ảnh hưởng tới hoạt lực
của vi sinh vật.
Với các vi sinh vật ưa nóng, khoảng nhiệt độ tối ưu của chúng từ 55 – 60
0

C, còn
với các vi sinh vật ưa ấm thì 33 – 37
0
C.
Để thu được hiệu suất tạo khí metan cao và ổn định thì phải ổn định nhiệt độ
trong dải ưa ấm.
- Độ pH
Thiết bị phân hủy yếm khí được vận hành trong khoảng pH từ 6,6 – 7,6 với
khoảng tối ưu từ 7 – 7,2. Mặc dù vậy, vi sinh vật axit hóa có thể chịu được pH = 5,5
nhưng ở giá trị này vi khuẩn metan hóa bị ức chế mạnh.
Thiết bị phân hủy yếm khí cần được trang bị thiết bị đo và điều chỉnh pH khi
cần thiết để đảm bảo ổn định độ pH của hệ thống ở giá trị trung tính. Nếu pH xuống
thấp cần bổ sung kiềm hoặc ngừng cấp liệu để thiết bị tự điều chỉnh.
- Nồng độ cơ chất
Vi khuẩn thực hiện quá trình phân giải yếm khí có tốc độ tạo sinh khối rất nhỏ.
Thực nghiệm cho thấy tỷ lệ C/N cần duy trì ở 30/1. Các yếu tố quan trọng khác như
P, Ca, K, Na cũng cần bổ sung tùy theo thành phần và tính chất nước thải cần xử lý.
- Tải trọng khối (T
k
, kgCOD/m
3
/ngày)
Tải trọng chất hữu cơ phụ thuộc vào tải lượng có trong nước thải, tải trọng thủy
lực hay thời gian lưu. Khi tải lượng chất hữu cơ cao sẽ làm dư thừa các axit hữu cơ
dẫn đến pH giảm, gây bất lợi cho vi khuẩn metan hóa. Tải lượng chất hữu cơ thấp sẽ
không có lợi cho quá trình khí hóa.
Thời gian lưu nước phụ thuộc vào đặc tính của nước thải và điều kiện môi
trường. Thời gian lưu quá ngắn (tải trọng khối cao) sẽ không cho phép các vi khuẩn
yếm khí, đặc biệt là vi khuẩn metan tiếp xúc và trao đổi với các chất ô nhiễm nên làm
giảm hiệu quả xử lý; ngược lại thời gian lưu càng lâu càng có lợi cho hiệu quả tạo

biogas và xử lý nước thải nhưng gây chi phí tốn kém. Thời gian tối ưu cho quá trình
phân hủy yếm khí trong hệ thống UASB là 0,5 – 6 ngày.
- Thế oxy hóa khử (hàm lượng H
2
) trong giai đoạn tạo axit axetic
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
99
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Lactat + H
2
O
→
axetat + 2H
2
+ CO
2
+ Q
Etanol + H
2
O
→
axetat + 2H
2
- Q
Butyrat + H
2
O
→
axetat + 2H

2
- Q
Propionat + H
2
O
→
axetat + 3H
2
+ CO
2
- Q
Các phản ứng oxy hóa khử này sẽ được thực hiện khi không có các vi khuẩn có
khả năng sử dụng H
2
.
Thế oxy hóa khử ảnh hưởng tới quá trình phân giải yếm khí theo nguyên lý Le
Chaterier về chuyển dịch cân bằng hóa học: “Mọi sự thay đổi của các yếu tố xác
định trạng thái của một hệ cân bằng sẽ làm cho cân bằng chuyển dịch về phía chống
lại những thay đổi đó”. Khí H
2
sinh ra từ các phản ứng trên nếu không được giải
phóng sẽ gây ra áp lực lớn (nồng độ cao), làm cho cân bằng chuyển dịch về phía
không sinh ra H
2
nữa và hiệu quả lên men axit axetic giảm xuống.
Nhờ có quá trình metan hóa làm giảm nồng độ axetat, hơn nữa H
2
được các vi
khuẩn metan hóa sử dụng để khử CO
2

tạo khí CH
4
nên nồng độ khí H
2
giảm, cân
bằng sẽ chuyển dich theo hướng tạo ra sản phẩm axetat và H
2
. Nếu quá trình này diễn
ra liên tục thì hiệu quả xử lý nước thải rất cao.
- Các chất độc
Các chất ức chế hoặc độc đối với các vi sinh vật phân giải yếm khí khá đa dạng:
+ Amon: Ức chế quá trình metan hóa.
+ Hydrocacbua halogen hóa: Ức chế quá trình metan hóa.
+ Hydrocacbua vòng thơm: Ảnh hưởng lớn tới nhóm vi khuẩn metan
hóa.
+ Một số kim loại nặng.
 Đặc điểm thiết bị UASB
Các dạng thiết bị xử lý yếm khí rất đa dạng và phong phú. Từ loại đơn giản như
hầm Biogas đến phức tạp như thiết bị UASB. Các dạng xử lý yếm khí như: thiết bị
yếm khí tiếp xúc, thiết bị yếm khí giả lỏng, thiết bị xử lý chảy ngược qua lớp bùn
hoạt tính dòng hướng lên (UASB), thiết bị dạng tháp đệm...
Trong đó, UASB là dạng xử lý được sử dụng rộng rãi trong xử lý nhiều loại
nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao; nó rất phù hợp cho xử lý nước thải
bia. Cấu tạo Bể UASB được thể hiện trên hình vẽ 3.1.
- Cấu tạo
Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) có thể làm bằng bê tông cốt thép
hoặc bằng gạch, thường có mặt bằng hình chữ nhật, được cách nhiệt với bên ngoài.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1010
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung

lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Để tách khí ra khỏi nước thải, trong bể gá thêm tấm phẳng đặt nghiêng so với phương
ngang góc
≥
35
o
.
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo bể UASB [7].
1. Vùng phản ứng kị khí; 2. Vùng lắng cặn; 3. Cửa dẫn hỗn hợp bùn nước sau
khi đã tách khí đi vào ngăn lắng; 4.Cửa tuần hoàn cặn; 5.Máng thu nước; 6. Nước
sang Aeroten; 7. Khí sản phẩm thu được; 8. Ống dẫn hỗn hợp khí.
- Nguyên tắc hoạt động
Nước thải sau khi điều chỉnh pH theo ống dẫn vào hệ thống phân phối đều trên
diện tích đáy bể. Nước thải từ dưới lên với vận tốc 0,6 – 0,9 m/s để giữ cho lớp bùn
luôn ở trạng thái lơ lửng. Hỗn hợp bùn kị khí trong bể hấp thụ chất hữu cơ hòa tan
trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí (70 – 80% mêtan, 20 –
30% cácbonic) và nước. Các hạt bùn cặn bám vào các bọt khí được sinh ra nổi lên
trên bề mặt làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng. Khi
hạt cặn nổi lên va phải tấm chắn phía trên bị vỡ ra, khí thoát lên trên cặn rơi xuống
dưới. Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí được chuyển vào ngăn lắng. Hạt cặn trong
ngăn lắng tách bùn lắng xuống đáy và tuần hoàn lại vùng phản ứng kị khí. Nước
trong được thu vào máng và được dẫn sang bể xử lý đợt II (Aeroten). Khí biogas
được thu về bình chứa rồi theo ống dẫn ra ngoài.
Bùn trong bể được hình thành hai vùng rõ rệt: ở chiều cao khoảng 1/4 tính từ
đáy lên, lớp bùn hình thành do các hạt cặn keo tụ có nồng độ từ 5000 – 7000 mg/l,
phía trên lớp này là lớp bùn lơ lửng có nồng độ 1000 – 3000 mg/l gồm các bông cặn
chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống. Bùn trong bể
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1111
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung

lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
là sinh khối đóng vai trò quyết định trong việc phân hủy và chuyển hóa chất hữu cơ.
Nồng độ cao của bùn hoạt tính trong bể cho phép bể làm việc với tải trọng chất hữu
cơ cao.
Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc hiệu quả đòi hỏi thời
gian vận hành khởi động từ 3 – 4 tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo
mêtan trước với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực nhỏ hơn 1/2 công
suất thiết kế, thời gian khởi động có thể rút xuống còn 2 – 3 tuần.
Lượng cặn dư bằng 0,15 – 0,2% lượng COD, tức bằng một nửa cặn sinh ra so
với xử lý hiếu khí. Cặn dư định kỳ xả ra bên ngoài và có thể tiếp tục đưa đi làm khô.
- Ưu, nhược điểm của UASB
+ Ưu điểm:
- Năng lượng cần thiết cho hệ thống UASB rất thấp.
- Lượng bùn tạo thành nhỏ (nhỏ hơn 3 – 20 lần xử lý hiếu khí).
- Có thể tuần hoàn hay không tuần hoàn lại bùn.
- Tạo sản phẩm khí sinh học CH
4
(70 – 80%), là nguồn năng lượng
sạch, có thể sử dụng cho sinh hoạt.
- UASB rất thích hợp cho xử lý nước thải có nhiều cặn lơ lửng.
- UASB có thể phân hủy các chất hữu cơ phức tạp: vòng, halogen…
- UASB thích hợp cho xử lý nước thải công nghiệp có hàm lượng và
tải lượng ô nhiễm cao.
+ Nhược điểm:
- Các quá trình xảy ra trong thiết bị phức tạp.
- Tác nhân sinh học rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường.
- Quá trình khởi động kéo dài.
- Yêu cầu cao sự tương thích giữa thức ăn và hàm lượng sinh khối.
- Quá trình cố định vi khuẩn trên lớp đệm rất khó điều khiển.
Quá trình xử lý yếm khí tạo ra lượng bùn ít và chi phí năng lượng thấp. Nhược

điểm của xử lý yếm khí là thời gian lưu nước thải lớn, thời gian ổn định công nghệ
dài (3 – 6 tháng). Qui trình vận hành tương đối phức tạp, hiệu quả xử lý phụ thuộc
nhiều vào các yếu tố môi trường, biến động lớn từ 60 – 90%.
II.2.2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý sinh học hiếu khí [8, 10, 11]
 Nguyên lý của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính
Sử dụng các vi sinh vật để oxy hoá các chất hữu cơ và vô cơ có khả năng
chuyển hoá sinh học được; đồng thời chính vi sinh vật cũng sử dụng một phần chất
hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá trình oxi hoá để tổng hợp nên sinh khối
của chúng.
 Cơ chế của quá trình xử lý hiếu khí
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1212
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
+ Oxy hoá các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ (Gluxit, hyđrocacbua,
pectin, axit hữu cơ, các chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ khác…)
C
x
H
y
O
z
+ (
4 2
y z
x + −
)O
2

→

vsv
xCO
2
+
2
y
H
2
O + E
+ Oxy hoá các hợp chất hữu cơ có chứa Nitơ (Protein, Peptit, axitamin…)
C
x
H
y
O
z
N + (
4 2
y z
x + −
+
3
4
)O
2

→
vsv
xCO
2

+
3
2
y −
H
2
O + NH
3
+ E
+ Quá trình oxy hoá các hợp chất hữu cơ để tổng hợp sinh khối:
C
x
H
y
O
z
+ NH
3
+ (
4 2
y z
x + −
- 5)O
2
→
vsv
C
5
H
7

NO
2
+(x – 5)CO
2
+
4
2
y −
H
2
O +E
+Quá trình tự hủy của sinh khối:
C
5
H
7
NO
2
+

5O
2
→
5CO
2
+ 2 H
2
O + NH
3
+ E

Ngoài ra trong hệ thống còn xảy ra các quá trình nitrit và nitrat hoá:
+ Nitrit hoá : NH
4
+
+ 3/2 O
2
+ H
2
O
→
vsv
NO
2
-
+ 2 H
3
O
+
+ E.
+ Nitrat hoá: NO
2
-
+ ½ O
2

→
vsv
NO
3

-
Phương trình tổng quát : NH
4
+
+2O
2
+ H
2
O
→
vsv
NO
3
-
+ 2H
3
O
+

+ Oxy hoá các hợp chất vô cơ:
2
4
S SO
−
→
;
3
4
P PO
−

→
Fe
2+
→

Fe
3+
(Sự chuyển hoá thành Fe
3+
giúp cho ezim tái tạo thường
xuyên)
 Tác nhân sinh học
Tác nhân sinh học được sử dụng trong quá trình xử lý hiếu khí có thể là vi sinh
vật hô hấp hiếu khí hay tuỳ tiện, nhưng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Chuyển hoá nhanh các hợp chất hữu cơ.
- Có kích thước tương đối lớn để bông sinh học lắng nhanh (
φ
=50 – 200
µm).
- Có khả năng tạo nha bào.
- Không tạo ra các khí gây ô nhiễm môi trường như: H
2
S, Indol, Scatol...
Dựa trên các yêu cầu đó thì các vi khuẩn hô hấp hiếu khí được sử dụng chủ
yếu; ngoài ra còn có vi khuẩn hô hấp tùy tiện và nguyên sinh động vật.
• Vi khuẩn hô hấp hiếu khí:
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1313
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.

+ Pseudomonas
+ Aerobacter aerogenes
+ Bacillus Subtilis (phát triển trong môi trường giàu protein)
+ Flavobacterium (phát triển trong môi trường giàu sắt)
+ Nitrosomonas vinogradski (vi khuẩn nitrit hoá).
• Vi khuẩn hô hấp tuỳ tiện:
+ Cellulosomonas bizotera (có khả năng oxy hoá xenlluloza)
+ Rhodospeudomonas (có màu hồng)
+ Nitrobacter (có khả năng nitrat hoá)
+ Microthrix (vi khuẩn dạng sợi – có màu trắng)
+ Thiothrix (vi khuẩn dạng sợi – có màu trắng)
• Nguyên sinh động vật: Bao gồm 2 dạng chủ yếu:
+ Trùng tơ (Cillatae)
+ Trùng roi (Flagellate)
Do có kích thước lớn khoảng 30 – 50µm nên trong bể xử lý nó có vai trò như
sau:
+ Bám vào bùn làm cho bùn dễ lắng hơn
+ Ăn cặn lơ lửng góp phần làm trong nước
+ Là chỉ thị để đánh giá mức độ cấp khí cho bể
+ Là chỉ thị để đánh giá các chất độc có trong nước thải.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí [8]
- Oxi hòa tan (DO)
Đây là thông số quan trọng đối với hệ thống xử lý hiếu khí. DO được cấp liên
tục để đáp ứng yêu cầu oxy hóa của vi sinh vật.
Nếu thiếu oxi hoà tan sẽ gây ra hiện tượng phồng bùn do vi khuẩn dạng sợi phát
triển, làm cho bùn xốp, khó lắng. Việc cung cấp oxi còn có tác dụng tạo ra độ đồng
nhất các pha trong thiết bị, làm rã các khối bông sinh học lớn, giảm các điểm chết
trong thiết bị, nâng cao hiệu quả làm sạch và rút ngắn thời gian lưu nước trong hệ
thống.
Độ hoà tan của oxi vào trong nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố, không chỉ phụ

thuộc vào phương thức cấp khí (công suất máy nén, áp lực nén, đặc trưng của hệ
thống phân phối khí), chiều cao cột nước mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ, tính chất
nước thải, tỷ số F/M (nguồn dinh dưỡng/lượng sinh khối), tốc độ sinh trưởng, đặc
trưng hình thái và sinh lý vi sinh vật.
Để đảm bảo tốc độ oxi hoá các chất bẩn diễn ra tốt, nồng độ oxi hoà tan cần đạt
2 – 4mg/l, lượng khí cung cấp 45 – 90 m
3
/kg .
- pH
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1414
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
pH của nước thải có ảnh hưởng lớn đến các quá trình hóa sinh của vi sinh vật,
quá trình tạo bùn và lắng. Dải pH tối ưu cho xử lý hiếu khí nước thải từ 6,5 - 8,5.
Để đảm bảo pH trong khoảng trên, trong thực tế trước khi cho nước thải vào bể
xử lý sinh học hiếu khí, người ta thường điều hoà lưu lượng, điều chỉnh giá trị pH ở
bể điều hoà.
- Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật. Mỗi vi sinh vật cũng có một
khoảng nhiệt độ tối ưu, nếu tăng nhiệt độ quá ngưỡng sẽ ức chế hoạt động của vi sinh
vật hoặc bị tiêu diệt hay tạo bào tử.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến DO:
+ Khi nhiệt độ tăng DO giảm và vận tốc phản ứng tăng lên.
+ Khi nhiệt độ giảm DO tăng nhưng ngược lại vận tốc phản ứng giảm.
Trong bể Aeroten nhiệt độ tối ưu là 20 – 27
0
C, nhưng cũng có thể chấp nhận
nhiệt độ 16 – 37
0

C. [11]
Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng sinh học thể hiện qua biểu thức:
R
T
= R
20
.θ
(T – 20)

Trong đó:
+ R
T
, R
20
: tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T
0
C

và ở 20
0
C
+ θ : hệ số nhiệt độ (có giá trị từ 1,00 – 1,04 )
+ T: nhiệt độ xử lý (
0
C ).
- Thành phần dinh dưỡng
Thành phần dinh dưỡng trong nước thải chủ yếu là nguồn Cacbon (thể hiện
BOD), cùng với N (thường ở dạng NH
4
+

) và P (ở dạng muối photphat) là những
nguyên tố đa lượng; ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng như: Mg, Fe, Mn...
Tỷ lệ các chất dinh dưỡng phù hợp là C : N : P = 100 : 5 : 1
Thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng, phát triển
tăng sinh khối của vi sinh vật, thể hiện bằng lượng bùn hoạt tính tạo thành giảm, kìm
hãm và ức chế quá trình oxy hoá các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn.
Nếu thiếu N một cách kéo dài, ngoài việc cản trở quá trình sinh hoá còn làm cho
bùn hoạt tính khó lắng, các hạt bông bị phồng lên trôi nổi theo dòng nước ra làm cho
nước khó trong và chứa một lượng lớn vi sinh vật, làm giảm tốc độ sinh trưởng cũng
như cường độ oxy hoá của chúng.
Nếu thiếu P, vi sinh vật dạng sợi phát triển và cũng làm cho bùn hoạt tính lắng
chậm và giảm hiệu quả xử lý.
- Chất độc đối với VSV
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1515
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Các chất độc hữu cơ, vô cơ, đặc biệt là các kim loại nặng, các ion halogen có
khả năng ức chế thậm chí làm vô hoạt hệ enzym oxi hóa khử ở vi sinh vật. Vì thế,
cần phải xử lý trước các chất độc này.
Nồng độ muối vô cơ cần khống chế sao cho < 10 g/l.
- Hàm lượng các chất rắn lơ lửng (SS ) ở dạng huyền phù
Nếu nồng độ chất lơ lửng không quá 100mg/l thì loại hình xử lý thích hợp là bể
lọc sinh học và nồng độ không quá 150mg/l là xử lý bằng aeroten sẽ cho hiệu quả
phân huỷ các chất hữu cơ nhiễm bẩn là cao nhất. [8]
Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao thường làm ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý. Vì
vậy, cần phải qua lắng trong giai đoạn xử lý sơ bộ một cách đầy đủ để loại bỏ các cặn
lớn và một phần các chất rắn lơ lửng.
- Nồng độ chất bẩn hữu cơ trong nước thải
Nồng độ cơ chất trong môi trường ảnh hưởng nhiều tới đời sống của vi sinh vật.

Vi sinh vật sẽ bị ức chế và bị kìm hãm quá trình hoạt động sống trong trường hợp
nồng độ chất bẩn hữu cơ cao hơn nồng độ cho phép.
Đối với Aeroten thông thường thì hàm lượng BOD = 500mg/l; đối với Aeroten
khuấy trộn hoàn chỉnh thì BOD < 1000mg/l. Nếu BOD cao quá thì cần pha loãng
nước thải hoặc qua xử lý kị khí trước rồi qua xử lý hiếu khí sau.
- Hàm lượng sinh khối (MLSS ) và tỉ lệ F/M
Hàm lượng sinh khối trong bể sinh học hiếu khí thường dao động từ 500 –
3000mg/l. Tuỳ theo hàm lượng và bản chất của chất ô nhiễm trong nước thải cũng
như hoạt lực của bùn hoạt tính mà hàm lượng sinh khối sẽ khác nhau:
+ Các hệ thống cao tải có thể sử dụng hàm lượng sinh khối cao từ 1500 –
3000mg/l.
+ Với hệ thống Aeroten thông thường thì hàm lượng sinh khối dao động trong
khoảng từ 500 – 1500mg/l.
Tỷ lệ F/M (Food/ microorganism = chất thải/ vi sinh vật): là một thông số
quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí.
+ Nếu F/M << 1: Thiếu dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động.
+ Nếu F/M >1 : Vi sinh vật phát triển sinh khối, không tạo nha bào nên không
kết dính với nhau lại thành bông, kích thước bông bùn giảm, bùn khó lắng làm nước
ra sau xử lý không đạt độ trong yêu cầu.
+ Tỷ lệ F/M = 0,2 ÷ 0,6 : Tạo độ ổn định trong quá trình xử lý hiếu khí.
 Các dạng thiết bị thường gặp
- Các công trình hiếu khí nhân tạo xử lý nước thải dựa trên cơ sở sinh
trưởng dính bám của vi sinh vật – lọc sinh học.
+ Xử lý nước thải bằng lọc sinh học
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1616
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi
sinh vật ở màng sinh học, oxy hoá các chất bẩn hữu cơ trong nước. Các màng sinh

học là tập thể các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí và tuỳ tiện. Các vi
khuẩn hiếu khí tập trung ở lớp ngoài của màng sinh học, ở đây chúng phát triển và
gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là sinh trưởng dính bám).
Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống,
sau đó nước thải đã làm sạch được thu gom xả vào bể lắng bậc 2. Nước thải vào bể
lắng bậc 2 có thể kéo theo những mãnh vở của màng sinh học bị tróc ra khi lọc làm
việc. Trong thực tế, một phần nước đã qua bể lắng được quay trở lại làm nước pha
loãng cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh
học làm việc.
Các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxi hóa bỡi quần thể vi sinh vật ở
màng sinh học. Màng này thường dày khoảng 0,1 – 0,4mm. Các chất hữu cơ trước hết
bị phân hủy bỡi vi sinh vật hiếu khí, sau đó thấm sâu vào màng, nước hết oxi hòa tan
và sẽ chuyển sang phân hủy bỡi vi sinh vật kị khí. Khi các chất hữu cơ có trong nước
thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng
dính kết cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc. Hiện tượng này gọi là tróc
màng. Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện.
Vật liệu lọc khá phong phú : từ đá dăm, đá ong, vòng kim loại, vòng gốm, than
đá, than cốc, gỗ mãnh, chất dẻo tấm uốn lượn...
Hình 2.2. Các quá trình trong bể lọc sinh học [8].
Lọc sinh học đang được dùng hiện nay chia làm 2 loại:
+ Lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước,
+ Lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước.
Phương pháp lọc có ưu điểm là: đơn giản, tải lượng chất gây ô nhiễm thay đổi
trong giới hạn rộng trong ngày, thiết bị cơ khí đơn giản và tiêu hao ít năng lượng
nhưng cũng có nhược điểm là hiệu suất quá trình phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ không
khí, chiều dày màng sinh học, tốc độ oxi hóa, cường độ hô hấp của vi sinh vật, bản
chất các chất hữu cơ, đặc tính bể lọc, độ thấm ướt của màng…
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
CHC
cacbon

Vùng
hi u ế
khí
Vùng
y m ế
khí
V t ậ
li u ệ
mđệ
DO
Không khí
S n ph m ả ẩ
cu iố
Dòng n c th iướ ả
M ng ch t à ấ
l ngỏ
M ng sinh h cà ọ
1717
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
- Các công trình hiếu khí nhân tạo xử lý nước thải dựa trên cơ sở sinh trưởng lơ
lửng của vi sinh vật – kỹ thuật bùn hoạt tính.
Trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền
phù. Quá trình làm sạch Aeroten diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước
thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc sục khí nhằm đảm bảo hai quá trình là nước
được bão hoà O
2
và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng.
Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở
dạng hoà tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten. Các chất lơ lửng này là một số

chất rắn và có thể là một số chất hữu cơ chưa phải là dạng hoà tan. Các chất lơ lửng là
nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông.
Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Các hạt bông cặn này cũng chính là
bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật có trong nước thải, hình
thành những bông cặn có khả năng hấp thụ và phân huỷ các chất hữu cơ khi có mặt
của O
2
.
+ Bể Aeroten thường (truyền thống)
Nước thải sau khi được tách cặn trong bể lắng sơ cấp sẽ được dẫn vào và trộn
với bùn hoạt tính tuần hoàn ở đầu bể aeroten. Tiếp đó xảy ra các phản ứng khoáng
hóa các chất hữu cơ, tổng hợp sinh khối và nitrat hóa bỡi các enzym của vi sinh vật
trong điều kiện có đủ oxi. Sau khi ra khỏi bể, nước thải đã được làm sạch.
Nhược điểm của bể này là chỉ áp dụng để xử lý nước thải có BOD
v
< 400mg/l.
+ Bể Aeroten làm thoáng kéo dài
Bể này được thiết kế với tải trọng chất hữu cơ thấp, chỉ số F/M thấp, thời gian
làm thoáng thường 20 – 30h.
Bể này sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp có công suất < 3500 m
3
/ngày.
Trong bể này, do vi sinh vật bị bỏ đói nên thực hiện quá trình oxy hóa tế bào tăng dẫn
tới nước thải ra được xử lý triệt để, lượng bùn thải ít.
+ Mương oxy hóa
Mương oxy hóa là một dạng cải tiến của bể aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh, làm
việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính chuyển
động tuần hoàn và liên tục ở trong mương (trạng thái lơ lửng).
Khi hoạt động, trong mương oxy hóa sẽ hình thành 2 vùng cơ bản :
Vùng oxic : quá trình oxy hóa cacbon và nitrat hóa xảy ra khi có đủ oxy.

Vùng anoxic : là vùng thiếu khí, xảy ra quá trình denitrat hóa.
+ Aeroten tải trọng cao
Bể này được áp dụng khi yêu cầu nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột B hoặc cột
C. Khi đó nước thải vào aeroten sẽ được trộn với 10 – 15% bùn tuần hoàn và hỗn hợp
này sẽ được đưa vào bể để làm thoáng trong thời gian 1 – 3h.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1818
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
+ Bể Aeroten kết hợp lắng hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR
-Sequencing Batch Reactor) [6]
Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể (hình 2.3) bao gồm: làm đầy
nước thải, thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư. Trong bước một, khi cho
nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước. Sau
đấy, hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước hai với thời gian thổi khí đúng
như thời gian yêu cầu. Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất
hữu cơ được oxy hoá trong giai đoạn này. Bước thứ ba là quá trình lắng bùn trong
điều kiện tĩnh. Tiếp đến, nước trong nằm phía trên lớp bùn được xả ra khỏi bể. Bước
cuối cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi ngăn
bể, các ngăn bể khác hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nước thải lên
trạm xử lý nước thải liên tục.
Công trình SBR hoạt động gián đoạn, có chu kỳ. Các quá trình trộn nước thải
với bùn, lắng bùn cặn... diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng nên hiệu quả xử lý nước
thải cao. BOD của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 50 mg/l, hàm lượng cặn lơ
lửng từ 10 đến 45 mg/l và N-NH
3

khoảng từ 0,3 đến 12 mg/l. Bể aeroten hoạt động
gián đoạn theo mẻ làm việc không cần bể lắng đợt hai. Trong nhiều trường hợp,
người ta cũng bỏ qua bể điều hoà và bể lắng đợt một. [6]

NT vào
Làm day
Thoi khí
Xa nuoc
thai
Lang
Xa bùn du
1
2
3
4
5
Hình 2.3. Các bước của bể aeroten hoạt động gián đoạn [6].
Hệ thống aeroten hoạt động gián đoạn SBR có thể khử được nitơ và phốt pho
sinh hoá do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí trong
bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp ôxy. Các ngăn bể được sục khí bằng máy nén
khí, máy sục khí dạng Jet hoặc thiết bị khuấy trộn cơ học. Chu kỳ hoạt động của ngăn
bể được điều khiển bằng rơle thời gian. Trong ngăn bể có thể bố trí hệ thống vớt
váng, thiết bị đo mức bùn...
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1919
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Bể aeroten hệ SBR có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý cao, khử
được các chất dinh dưỡng nitơ, dễ vận hành. Sự dao động lưu lượng nước thải ít ảnh
hưởng đến hiệu quả xử lý. Nhược điểm chính của bể là công suất xử lý nước thải
nhỏ. Để bể hoạt động có hiệu quả người vận hành phải có trình độ và theo dõi thường
xuyên các bước xử lý nước thải.
 Ứng dụng cho nước thải ngành bia
Do đặc thù nước thải ngành bia có sự dao động lớn về lưu lượng cũng như nồng

độ giữa đầu và cuối ca sản xuất, đặc biệt ba tháng giáp tết lượng nước thải tăng cao
do công suất sản xuất tăng 20 – 30% công suất trung bình. Do đó, việc sử dụng bể
SBR này chủ động hoàn toàn được trong việc xử lý nước thải khi lưu lượng thải ra
trong ngày giảm đi so với công suất thiết kế hoặc có sự thay đổi lớn về thành phần
của nước thải.
 Ưu, nhược điểm khi sử dụng phương pháp hiếu khí [4, 8]
- Ưu điểm:
+ Thời gian xử lý nhanh, thời gian lưu bùn và nước nhỏ thích hợp với các
nhà máy có lưu lượng dòng thải lớn và hàm lượng BOD không cao lắm
hoặc có thể kết hợp xử lý lần 2 sau bể yếm khí nếu còn hàm lượng BOD
cao.
+ Hiệu suất xử lý khá cao, chịu được sự dao động lớn của lưu lượng và
chất lượng nước thải.
+ Bùn sau xử lý có thể tận dụng làm phân vi sinh.
+ Hệ thống được cấp khí liên tục nên nước sau xử lý đảm bảo được
lượng oxy hoà tan.
+ Hạn chế sinh ra khí độc, mùi thối.
+ Phương pháp này có thể loại bỏ BOD trong thời gian ngắn, có thể khử
được N, P. Hiệu suất khử BOD có thể lên tới 99%.
+ Bùn dễ lắng.
- Nhược điểm:
+ Tốn năng lượng cho quá trình sục khí.
+ Lượng bùn sinh ra nhiều hơn so với yếm khí.
+ Thích hợp đối với nước thải có BOD < 1000mg/l và hàm lượng chất độc
thấp.
+ Khó phân huỷ được một số chất béo và các chất hữu cơ mạch vòng.
Phương pháp xử lý sinh học yếm khí, hiếu khí (điều kiện nhân tạo) rất thích hợp
cho nước thải các ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành bia nói riêng.
Việc ứng dụng và lựa chọn công nghệ cũng như thiết bị của phương pháp này trong
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551

2020
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
xử lý nước thải ngành bia (Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung), xin được
trình bày cụ thể trong Chương III.
CHƯƠNG III
ĐẶC TRƯNG DÒNG THẢI VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY
III.1. Đặc trưng dòng thải
Tùy theo tính chất, đặc thù và mức độ ô nhiễm của từng nguồn nước thải trong
công nghệ sản xuất bia (sơ đồ hình 1.3), ta có thể phân thành 3 nhóm sau đây:
1. Nhóm 1: Nước thải coi như sạch.
Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không gây
ô nhiễm nên có khả năng tuần hoàn sử dụng lại.
2. Nhóm 2: Nước thải sinh hoạt.
Lượng nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt của nhân viên điều hành và tham gia
sản xuất trong công ty khoảng 250 người. Tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt của
công nhân được tính theo quy định 20 TCN-33-85 Bộ Xây Dựng như sau:
Bảng 3.1. Tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt của công nhân [20 TCN-33-85]
Loại phân xưởng
Tiêu chuẩn dùng nước
(lít/người/ca)
Hệ số không điều hòa
(K giờ)
Phân xưởng nóng
Q tỏa nhiệt >20 kcal/m
3
.h
45 2,5
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551

2121
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Phân xưởng khác
Q tỏa nhiệt <20 kcal/m
3
.h
25 3,0
Tính toán sơ bộ ta được lượng nước thải vào khoảng 12m
3
/ngày đêm. Lượng
nước thải này có lưu lượng nhỏ và có bể phốt xử lý riêng nên coi như không có ảnh
hưởng tới hệ thống xử lý mà ta thiết kế.
3. Nhóm 3: Nước thải trong quá trình sản xuất.
Công nghiệp sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu
tốn một lượng nước lớn cho mục đích sản xuất và vì thế sẽ thải ra môi trường một
lượng nước thải lớn. Cụ thể như sau:
- Nước thải từ công đoạn nấu - đường hóa: bao gồm
+ Nước thải trong quá trình rửa bã sau nấu
+ Nước thải do vệ sinh nồi nấu gạo, malt, hoa; vệ sinh thiết bị lọc dịch
đường và thiết bị tách bã.
Đặc tính của nước thải này có mức độ ô nhiễm rất cao, có chứa bã malt, bã hoa,
tinh bột, các chất hữu cơ, một ít tanin, chất đắng, chất màu…
- Nước thải từ công đoạn lên men:
Nước vệ sinh các tank lên men, thùng chứa, đường ống, sàn nhà… có chứa bã
men, bia cặn và các chất hữu cơ.
- Nước thải từ công đoạn hoàn tất sản phẩm: Lọc, bão hòa CO
2
, chiết chai,
đóng nắp, thanh trùng.

Nước thải chủ yếu từ công đoạn này là nước vệ sinh thiết bị lọc, nước rửa chai
và téc chứa. Đây cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong sản xuất
bia.
Nước thải từ công đoạn này có chứa bột trợ lọc, một ít bã men, bia còn lại từ
bao bì tái sử dụng, bia rơi vãi trong quá trình chiết, pH cao…
- Nước rửa sàn các phân xưởng, nước thải từ nồi hơi, nước từ hệ thống làm
lạnh có chứa hàm lượng chlorit cao.
- Xút và axit thải ra từ hệ thống CIP, xút từ thiết bị rửa chai. Dòng thải này
có lưu lượng nhỏ và cần thu hồi riêng để xử lý cục bộ, tuần hoàn tái sử dụng cho các
mục đích khác.
Trong sản xuất bia, công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác, sự
khác nhau có thể chỉ là sử dụng phưong pháp lên men chìm hay nổi. Nhưng sự khác
nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sàn
nhà… Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các
nhà máy bia rất khác nhau. Ở các nhà máy bia có biện pháp tuần hoàn nước và công
nghệ rửa tiết kiệm nước thì lượng nước thấp.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2222
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8 – 14 lít
nước thải/lít bia [6]; đồng thời lượng nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia
của Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – Miền Trung (công suất 50 triệu lít bia/năm) ước
tính khoảng 8 lít nước thải/lít bia. Do đó, nếu nâng công suất nhà máy lên 100 triệu lít
bia/năm thì tổng lượng nước thải ô nhiễm trong quá trình sản xuất từ các nguồn nêu
trên ước tính trong khoảng 2600 – 3200 m
3
/ngày. Tuy nhiên, do đặc thù của ngành
bia, vào ba tháng giáp tết thì công suất có thể tăng từ 20 – 30% công suất trung bình
(tức công suất nhà máy ba tháng giáp tết đạt 120 – 130 triệu lít bia/năm). Do đó, tổng

lượng nước thải lớn nhất ước tính có thể lên tới 4000 m
3
/ngày đêm. Đây cũng chính
là lưu lượng thiết kế hệ thống xử lý nước thải.
Căn cứ vào kết quả phân tích nước thải thực tế hiện nay của nhà máy Bia Sài
Gòn – Miền Trung (công suất 50 triệu lít bia/năm) và tham khảo một số kết quả phân
tích nước thải của các nhà máy bia trong nước và các tài liệu có liên quan thì thành
phần chủ yếu nước thải của nhà máy bia có đặc tính trung bình như sau:
- BOD
5
(mg/l) : 1300-1700
- COD (mg/l) : 2000-3000
- TSS (mg/l) : 400-800
- pH : 8,5 – 11
- Tổng Nitơ (mg/l) : 100
- Tổng Phốtpho (mg/l) : 8
- Tải trọng nước thải (kg BOD
5
/m
3
bia): 3,5 – 4,5
III.2. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy
Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn dòng ra của nước thải nhà máy bia Sài Gòn
– Miền Trung công suất 100 triệu lít bia/năm:
Bảng 3.2. Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn dòng ra của nước thải nhà máy
Thông số Nước thải đầu vào Nước thải sau xử lý (QCVN 24 –
2009) cột B
Lưu lượng (m
3
/ngày.đêm) 4000 4000

COD (mg/l) 2500 100
BOD (mg/l) 1500 50
SS (mg/l) 600 100
pH 8,5 – 11 5,5 – 9
Tổng Nitơ (mg/l) 100 30
Tổng photpho (mg/l) 8 6
Lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cho các nhà máy công
nghiệp thực phẩm nói chung và nhà máy bia nói riêng là một bài toán kinh tế, kỹ
thuật phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
▪ Lưu lượng và đặc trưng của nước thải.
▪ Yêu cầu nước thải sau xử lý .
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2323
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
▪ Diện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm xử lý nước thải.
▪ Điều kiện kinh tế và kỹ thuật.
Như vậy, từ sự phân tích đặc tính nước thải của nhà máy ta thấy nguồn nước
thải phát sinh từ nhà máy có nguồn gốc, thành phần và tính chất khác nhau, được
phát sinh từ nước làm mát, nước ngưng, nước vệ sinh các thiết bị nấu, lọc, lên men,
nước rửa sàn, nhà xưởng, nước rửa chai, téc chứa… Nước thải của nhà máy bia nói
chung chứa hàm lượng chất hữư cơ cao ở trạng thái hoà tan và trạng thái lơ lửng, chủ
yếu là các hiđratcacbon, protêin, các axit hữu cơ, là các chất có khả năng phân huỷ
sinh học gây mùi hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước nguồn khi
tiếp nhận chúng. Mặt khác, các muối nitơ, phốtpho trong nước thải bia dễ gây hiện
tượng phú dưỡng cho các thuỷ vực; tỷ lệ BOD
5
/COD = 0,5 – 0,7 thích hợp với xử lý
bằng biện pháp sinh học.
Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học gồm xử lý sinh học hiếu khí và xử lý

sinh học yếm khí.
Xử lý sinh học bằng vi sinh hiếu khí (phương pháp sử dụng bùn hoạt tính)
thường chỉ thích hợp cho xử lý nước thải có nồng độ COD, BOD
5
thấp (BOD
5
<500
mg/l). [7]
Xử lý sinh học bằng vi sinh yếm khí là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, vô
cơ có trong nước thải khi không có oxi, quá trình này dùng để ổn định cặn và xử lý
nước thải công nghiệp có nồng độ COD, BOD cao (thường COD > 2000 mg/l). Với
nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Trung có thành phần ô nhiễm như trên đã
phân tích thì không thể xử lý trực tiếp bằng phương pháp sinh học hiếu khí được. Tuy
nhiên, nếu chỉ xử lý bằng phương pháp sinh học yếm khí thì nước thải sau xử lý
không đạt tiêu chuẩn thải (QCVN 24 – 2009 cột A, cột B) do quá trình phân huỷ yếm
khí không triệt để vì hiệu suất xử lý yếm khí cao nhất cũng chỉ đạt 70 – 85% [13].
Vì vậy, sau phân huỷ yếm khí thường có hệ thống phân huỷ hiếu khí để xử lý
triệt để các chất ô nhiễm còn lại. Do đó, trong đồ án này chọn phương pháp xử lý
sinh học yếm khí kết hợp hiếu khí để xử lý nước thải nhà máy bia.
Việc lựa chọn xử lý yếm khí kết hợp hiếu khí là vì: Nước thải của nhà máy bia
Sài Gòn – Miền Trung theo phân tích có mức độ ô nhiễm lớn do đó xử lý yếm khí
nhằm giảm mức độ ô nhiễm trước khi đưa vào xử lý hiếu khí, vừa giảm được thể tích
bể hiếu khí vừa giảm được thể tích bùn sinh ra, thu hồi năng lượng dưới dạng biogas,
giảm tiêu thụ điện năng cho việc cấp khí…
III.3. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải đã được lựa chọn (hình 3.1)
Thuyết minh
1. Tách rác thô, gom nước thải
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2424
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung

lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Nước thải sản xuất từ các phân xưởng sản xuất và nước rửa chai, theo đường
mương dẫn chảy về khu xử lý. Phần nước xút rửa chai sẽ được thải từ từ vào hệ
thống, không làm cho pH nước thải tăng. Bể thu gom được xây dựng trong cùng mặt
bằng của khu xử lý. Nước thải trước khi đi vào bể thu gom, phần rác thô có kích
thước lớn sẽ được giữ lại tại song chắn rác thô đặt nghiêng 60
0
ở ngăn tách rác. Rác
tách ra sẽ được công nhân vận hành gom vào thùng chứa và mang đi đổ nơi qui định
của nhà máy.
Nước thải từ hố gom được bơm lên bể cân bằng nhờ 2 bơm chìm (1 bơm dự
phòng hoặc hoạt động đồng thời). Các bơm vận hành hoàn toàn tự động nhờ hệ thống
điều khiển.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2525