39543704 đồ-an-tốt-nghiệp-đa-hoan-thanh

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.

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây nền công nghiệp thế giới nói chung và Việt Nam
nói riêng phát triển không ngừng. Kinh tế phát triển, thu nhập được nâng cao, đời
sống người dân được cải thiện… Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu đạt được thì
chúng ta đang phải đối mặt với một vấn đề mang tính toàn cầu và đe dọa đến sự
sống, đó là vấn đề ô nhiễm môi trường. Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang
trở nên rất bức xúc không những cho mỗi quốc gia mà còn cho toàn nhân loại, trong
đó hoạt động sản xuất công nghiệp được xác định là một trong những nguyên nhân
ô nhiễm chính. Vì vậy vấn đề bảo vệ môi trường là vấn đề toàn cầu, là quốc sách
của hầu hết các quốc gia trên thế giới.
Trong giai đoạn hiện nay, sự toàn cầu hóa và hợp tác quốc tế để cùng nhau phát
triển là rất cần thiết cho mỗi quốc gia và Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó.
Tuy nhiên, chúng ta cũng đang đứng trước những thuận lợi và thách thức. Một
trong những thách thức lớn nhất là vấn đề môi trường. Chính phủ Việt Nam đã rất
quan tâm đến vấn đề này nên đã ban hành nhiều văn bản pháp luật như: luật bảo vệ
môi trường (1994), nghị định 26/CP ngày 26/4/1996 của Chính Phủ về xử phạt hành
chính… và luật môi trường sửa đổi bổ sung (2006) nhằm quản lý và bảo vệ môi
trường tốt hơn. Chúng ta đã gia nhập WTO (11/1/2007) thì vấn đề môi trường là vô
cùng quan trọng; nó có thể quyết định đến thành công hay thất bại của một doanh
nghiệp.
Trong xu thế phát triển chung đó, ngành công nghiệp Rượu- Bia- Nước giải
khát, không những vừa mang lại lợi nhuận cao mà còn đóng góp đáng kể (hơn 5000
tỷ đồng) cho ngân sách của nhà nước. Vì thế, nhà máy bia Sài Gòn - Miền Trung,
được xây dựng tại khu công nghiệp Phú Tài - Thành phố Quy Nhơn - Tỉnh Bình
Định, công suất tối đa 50 triệu lít/năm có kế hoạch mở rộng lên 100 triệu lít/năm
trong tương lai. Nhà máy sẽ góp phần giải quyết việc làm cho các lao động, không
chỉ lao động trực tiếp trong nhà máy mà còn các lao động ở các mạng lưới phân
phối và tiêu thụ sản phẩm; đồng thời đóng góp một phần không nhỏ cho ngân sách
nhà nước. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, các loại chất thải (đặc biệt là
nước thải) phát sinh từ hoạt động sản xuất tại nhà máy có tác động tiêu cực tới hệ
sinh thái và môi trường xung quanh. Do đó, vấn đề quan tâm nhất là nguồn nước
thải từ quá trình sản xuất bia cần phải được xử lý một cách hiệu quả.
Với những lý do trên, đề tài “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”
đã được lựa chọn làm đồ án tốt nghiệp.

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551 1


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA, CÁC CHẤT THẢI TỪ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ

I.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
I.1.1. Tình hình sản xuất, tiêu thụ Bia trên thế giới và ở Việt Nam
I.1.1.1. Sơ lược về Bia
Định nghĩa bia của Pháp: “Bia là một loại đồ uống thu được từ quá trình lên
men dịch các chất chiết từ đại mạch nảy mầm, có bổ sung không quá 15% nguyên
liệu đường khác và hoa houblon”. [1]
Định nghĩa bia của Đức: “Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên
men, không qua chưng cất và chỉ sử dụng đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm
men và nước”. [1]
Định nghĩa Bia của Việt Nam: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp,
được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước”. [1]
Bia là loại nước giải khác có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao
và có độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích
hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được
sự mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc. Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu
cầu tiêu thụ bia của con người càng tăng.
So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3 –
8%), và nhờ có CO2 trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu việt của
bia.
Về mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với
25g thịt bò hoặc 150g bánh mỳ loại một, hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500
kcal. Vì vậy bia được mệnh danh là bánh mỳ nước.[1]
Ngoài ra trong bia còn có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axit amin rất
cần thiết cho cơ thể. Trong 100ml bia 10% chất khô có: 2,5 – 5 mg vitamin B 1, 35 –
36 mg vitamin B2 và PP [1]. Chính vì vậy từ lâu bia đã trở thành thứ đồ uống quen
thuộc được rất nhiều người ưa thích.
Nước ta có khí hậu nhiệt đới, dân số tương đối lớn, hơn 83 triệu người và có
tỉ lệ dân số trẻ chiếm đa số nên tiềm năng tiêu thụ nước giải khát nói chung và bia
nói riêng là rất lớn, cần được khai thác.
Thực tế, ngành công nghiệp bia ở nước ta ngày càng phát triển mạnh và có
những bước tiến đáng kể về số lượng và chất lượng. Thành công của ngành bia
không những đóng góp một tỷ trọng không nhỏ vào ngân sách nhà nước mà còn góp
phần tạo công ăn việc làm cho hàng vạn lao động. [1]


I.1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới
Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia
được sử dụng như một thứ nước giải khát quan trọng.
Hiện nay, trên thế giới có 25 nước sản xuất bia với tổng sản lượng trên 100
tỷ lít/năm, trong đó: Mỹ, Đức, mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm; Trung
Quốc 7 tỷ lít/năm (bảng 1.1).
Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiên
tiến năm 2004 như sau: Cộng hòa Czech hơn 150 lít/người/năm; Đức 115
lít/người/năm; Mỹ trên 80 lít/người/năm (bảng 1.2).
Bảng 1.1. Sản lượng bia các nước (triệu lít) [1]
Quốc gia 2002 2003 2004 2005
Mỹ 23300 23340 23440 23270
Đức 10840 10550 10580 10580
Nga 7390 7560 8420 8840
Brazin 8500 8300 8260 8500
Mexico 6400 6640 6200 6300
Anh 5670 5800 5880 5890
Tây Ban Nha 2790 2970 3020 3020
Ba Lan 2600 2730 2800 2850
Canada 2200 2300 2320 2320
Hà Lan 2490 2510 1920 2190

Bảng 1.2. Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới năm 2004 [1]
Xếp hạng Tổng lượng Bình quân
Tỉ lệ tăng so
Quốc gia năm tiêu thụ (triệu đầu người
với năm 2003
2004 lít) (lít)
Trung Quốc 1 28640 22,1 14,6%
Mỹ 2 23974 81,6 0,9%
Đức 3 9555 115,8 -1,6%
Brazin 4 8450 47,6 2,8%
Nga 5 8450 58,9 11,1%
Nhật 6 6549 51,3 0,7%
Anh 7 5920 99,0 -1,8%
Mexico 8 5435 51,8 2,0%
Tây Ban Nha 9 33,76 83,8 0,9%
Ba Lan 10 26,70 69,1 -2,4%
CH Czech 15 18,78 156,9 2,1%

Tổng lượng tiêu thụ trên thế giới năm 2003 khoảng 144,296 tỷ lít, năm 2004
khoảng 150,392 tỷ lít (tăng 4,2%).
Bảng 1.3. Phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng [1]
Vùng Lượng bia tiêu thụ (%) Vị thứ


Châu Âu 32,8 1
Châu Á 28,7 2
Bắc Mỹ 17,4 3
Trung / Nam Mỹ 14,4 4
Châu Phi 4,7 5
Địa Trung Hải 1,4 6
Trung Đông 0,6 7

Lượng bia tiêu thụ tăng hầu hết khắp các vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung
Hải, đẩy lượng tiêu thụ bia trên thế giới tăng lên. Nhưng lượng tăng đáng kể nhất là
Trung Quốc với tốc độ tăng đến 14,6% (bảng 1.2).
Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ tăng nhanh, các
nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị
trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới.
Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm, thì ở Châu Á, trước kia nhiều
nước có mức tiêu thụ bia theo đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân
6,5%/năm. Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26,5%/năm; tiếp đến là
Philippin 22,2%/năm; Malaysia 21,7%/năm; Indonesia 17,7%/năm. Đây là những
nước có tốc độ tăng nhanh trong khu vực. Các nước xung quanh ta như Singapor
đạt 18 lít/người/năm, Philippin 20 lít/người/năm… (theo số liệu của Viện rượu bia
NGK Việt Nam).
Thị trường bia Nhật Bản chiếm 66% thị trường bia khu vực với 30,9 tỷ USD.
Lượng bia tiêu thụ năm 2004 đã đạt trên 6500 triệu lít (theo nguồn từ Kirin news –
Nhật Bản)
Thị trường bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy
sự tăng trưởng của ngành công nghiệp bia Châu Á. Đến năm 2004, tổng lượng bia
tiêu thụ ở Trung Quốc là 28.640 triệu lít, xếp thứ hạng đầu tiên trên thế giới.
Tổng lượng bia tiêu thụ ở các nước khu vực Châu Á trong năm 2004 đạt
43.147 triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003. [1]
Quy mô sản xuất bia của nhà máy – chính sách thị trường
Trong công nghiệp sản xuất bia, quy mô sản xuất mang ý nghĩa kinh tế rất
lớn. Chính vì vậy, tại các thị trường mà thõa mãn được nhu cầu như Mỹ, Nhật một
số hãng bia siêu lớn thống lĩnh thị trường: Thị trường Mỹ do 5 công ty kiểm soát,
còn Nhật do 4 công ty kiểm soát chiếm 40% thị phần, tại Canada 94% thị trường do
2 công ty kiểm soát [1].
Tại Trung Quốc, trong số hơn 800 nhà máy bia thì 18 nhà máy có công suất
lớn hơn 150 triệu lít/năm và đã sản xuất 2.500 triệu lít/năm, chiếm ¼ sản lượng bia
của cả nước.


Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng
bia sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau.
Tại Mỹ và Châu Âu, do thị trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia
là dành thị phần, giảm chi phí sản xuất. Ngược lại, tại Trung Quốc là nơi thị trường
đang tăng trưởng thì chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao
chất lượng.
Ngoài ra cần phải xây dựng nhà máy bia phân tán ở nhiều vùng nhằm thu hút
người tiêu dùng.
I.1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam
Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy
Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử
hơn 100 năm.
Hiện nay, do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản
xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các
nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ương và
địa phương quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng nước ngoài. Công nghiệp
bia phát triển kéo theo sự phát triển của các ngành sản xuất khác và hàng năm
ngành bia đã đóng góp cho ngân sách nhà nước một lượng đáng kể.
Tình hình sản xuất bia trong nước
Do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân
số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư… mà ngành công nghiệp Bia phát triển với tốc
độ tăng trưởng cao. Chẳng hạn như năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng
20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu
người đạt 16 lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng. [1]
Về số lượng cơ sở sản xuất
Số lượng cơ sở sản xuất giảm xuống so với những năm cuối thập niên 1990,
đến năm 2003 chỉ còn 326 cơ sở sản xuất so với 469 cơ sở năm 1998 [1]. Điều này
là do yêu cầu về chất lượng bia, về mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng
cao, đồng thời do sự xuất hiện của nhiều doanh nghiệp bia lớn có thiết bị và công
nghệ tiên tiến… nên có sự cạnh tranh gay gắt, nhiều cơ sở sản xuất quy mô nhỏ,
chất lượng thấp không đủ khả năng cạnh tranh đã phá sản hoặc chuyển sang sản
xuất sản phẩm khác.
Trong các cơ sở sản xuất đó, Sabeco có năng suất trên 200 triệu lít/năm,
Habeco có năng suất hơn 100 triệu lít/năm, 15 nhà máy bia có năng suất trên 15
triệu lít/năm và khoảng 165 cơ sở sản xuất có năng suất dưới 1 triệu lít/năm.



7
6
6
4.7
5
4

Tỷ lít
3
3
2
2 1.4 1.5 1.6
1.3
1
0
2003 2004 2005 2006 2008 2010 2015 2025
Năm

Hình 1.1. Đồ thị biểu diễn sản lượng bia cả nước qua các năm [2].
Về mức độ tiêu thụ bia
Hai Tổng công ty Sabeco và Habeco có đóng góp tích cực và giữ vai trò chủ
đạo trong ngành bia. Riêng năm 2003, doanh thu của ngành Bia- Rượu- NGK Việt
Nam đạt 16.497 tỷ đồng, nộp ngân sách nhà nước 5000 tỷ đồng, tạo điều kiện việc
làm và thu nhập ổn định cho trên 20.000 lao động. Sản lượng tiêu thụ bia toàn quốc
đạt 1290 triệu lít chiếm 78,8% công suất thiết kế, trong đó Habeco và Sabeco đạt
472,28 triệu lít (chiếm 36,61% toàn ngành bia) [1].
Mức tiêu thụ bình quân đầu người ở Việt nam tăng lên nhanh chóng trong
vòng 10 năm qua, từ mức dưới 10 lít/người/năm ở năm 1997 tăng lên 18
lít/người/năm vào năm 2006, dự kiến đến năm 2015 là 35 lít/người/năm.
40
35
35
30 28

25
lít/người

20 18
15 16 16.83
13.25 14
15 10.5 11 11.5 12.5
10
5
0
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2010 2015
Năm

Hình 1.2. Đồ thị biểu diễn mức tiêu thụ bình quân đầu người qua các năm [2].
Định hướng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2020
Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu thụ ngày càng cao không kể các nước
Châu Âu, Châu Mỹ có mức tiêu thụ bia theo đầu người rất cao do có thói quen uống
bia từ lâu đời, các nước Châu Á tiêu dùng bình quân 17 lít/người/năm [1].



Truyền thống văn hóa dân tộc và lối sống tác động đến mức tiêu thụ bia,
rượu. Ở các nước có cộng đồng dân tộc theo đạo hồi, không cho phép giáo dân uống
rượu bia nên mức tiêu thụ bình quân theo đầu người ở mức thấp. Tại Việt Nam,
không bị ảnh hưởng của tôn giáo trong tiêu thụ bia nên thị trường còn phát triển.
Năm 1995 dân số Việt Nam là 74 triệu người, năm 2000 khoảng 81 triệu
người và hiện nay trên 83 triệu người. Do vậy dự kiến mức tiêu thụ bình quân theo
đầu người vào năm 2010 là 28 lít/người/năm, sản lượng 3 tỷ lít/năm và đến năm
2015 mức tiêu thụ bình quân là 35 lít/người/năm với sản lượng 6 tỷ lít/năm. [2]
I.1.2. Tổng quan chung về công nghệ sản xuất bia
I.1.2.1. Đặc trưng nguyên liệu sản xuất bia
Bốn loại nguyên liệu chính không thể thiếu trong quá trình sản xuất bia là:
malt đại mạch, hoa houblon, nước và nấm men. Chất lượng của chúng quyết định
đến chất lượng của bia thành phẩm. Hiểu biết đầy đủ các tính chất của nguyên liệu,
tác dụng của chúng đối với quá trình sản xuất và sản phẩm bia là cơ sở của quá trình
điều hành sản xuất và xử lý, từ đó có thể điều hành quá trình công nghệ một cách
hợp lý nhất.
1. Malt đại mạch và gạo tẻ
- Malt đại mạch
Chứa hàm lượng tinh bột lớn, vỏ dính rất chắc vào hạt. Hạt lúa mạch được
xử lý bằng cách ngâm hạt vào trong nước, để cho chúng nảy mầm đến một giai
đoạn nhất định và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy nhằm thu hạt
ngũ cốc đã mạch nha hóa (malt). Mục tiêu chủ yếu của quy trình này là hoạt hóa,
tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzym trong đại mạch.
Hàm lượng ẩm trung bình của đại mạch thường là 14 – 14,5%. Hàm lượng
ẩm có thể biến thiên từ 12% trong điều kiện thu hoạch khô ráo đến trên 20% trong
điều kiện ẩm ướt. Đại mạch có độ ẩm cao cần được sấy khô để bảo quản được lâu
và không làm mất khả năng nảy mầm.
Hàm lượng trung bình của các thành phần tính theo khối lượng chất khô như
sau: [1]
- Cacbonhydrat tổng số 70 – 85%
- Protein 10,5 – 11,5%
- Các chất vô cơ 2 – 4%
- Chất béo 1,5 – 2%
- Các chất khác 1- 2%
- Gạo tẻ



Ở Việt Nam, gạo tẻ thường được dùng làm nguyên liệu thay thế kèm theo
malt để hạ giá thành sản phẩm. Tỷ lệ gạo khoảng 20 – 30%. Gạo tẻ là nguồn nguyên
liệu dễ kiếm, không cần nhập ngoại.
Thành phần và tính chất của gạo tẻ như sau: [3]
- Hàm ẩm 12%
- Độ hòa tan 76%
- Tinh bột 75%
- Chất béo 1 – 1,5%
- Protein 8%
- khoáng 1 – 1,2%
- Xơ 0,5 – 0,8%
2. Hoa Houblon
Đây là thành phần rất quan trọng và không thể thay thế được trong quy trình
sản xuất bia, giúp mang lại hương thơm và vị đắng rất đặc trưng, làm tăng khả năng
tạo bọt, tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm.
Bảng 1.4. Thành phần của hoa Houblon [1]
Thành phần Hàm lượng (%)
Nước 10 – 11
Nhựa đắng tổng số 15 – 20
Tinh dầu 0,5 – 1,5
Tanin 2–5
Monosaccarit 2
Pectin 2
Amino axit 0,1
Protein 15 – 17
Lipit và sáp 3
Chất tro 5–8
Xenluloza, lignin và các chất khác 40 – 50

Các chế phẩm của hoa houblon: Hoa viên và hoa cao.
3. Nước
Công nghệ sản xuất bia đòi hỏi một lượng nước rất lớn như để ngâm đại
mạch trong sản xuất malt, hồ hóa, đường hóa, rửa men, rửa thiết bị, cung cấp cho lò
hơi…
Thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình
công nghệ và chất lượng bia thành phẩm.
Bảng 1.5. Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia [1]
Thành phần Đơn vị Hàm lượng
Độ pH 6,5 – 7


o
Độ cứng H 5 – 12
Muối Cacbonat mg/l 50
Muối Mg2+ mg/l 100
Muối clorua mg/l 75 – 150
CaSO4 mg/l 150 – 200
NH3 và muối NO2 mg/l Không có
Sắt Fe2+ mg/l < 0,3
Vi sinh vật Tế bào/ml < 100

Trong quá trình sản xuất bia, cần phải lưu ý một vài điểm nhạy cảm khi nước
tiếp xúc với dịch đường, nấm men và bia:
- Nước rửa bã cần phải điều chỉnh độ kiềm < 50 mg/l và độ pH = 6,5 để khỏi
chiết các chất không mong muốn từ bã. pH của dịch đường trước khi nấu nên
là 5,4 để thu được dịch đường sau khi nấu có pH = 5,2. [1]
- Nước cọ rửa và rửa nấm men phải được tiệt trùng và khử mùi lạ.
- Nước pha loãng bia phải có những đặc tính sau:
+ Hàm lượng oxy hòa tan < 0,05mg/l
+ Hàm lượng CO2 > hàm lượng CO2 trong bia nên cần pha loãng
+ Hàm lượng, thành phần khoáng tương đương với bia
+ Không có vi sinh vật và mùi lạ.
4. Nấm men
Nấm men là loài vi sinh vật đơn bào, có khả năng sống trong môi trường
dinh dưỡng chứa đường, nitơ, photpho, và các chất hữu cơ, vô cơ khác. Chúng là vi
sinh vật dị dưỡng có khả năng sống trong cả hai môi trường hiếu khí và yếm khí.
Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất
của tế bào nấm men bia chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm.
Quá trình chuyển hóa này gắn liền với sự tham gia của hệ enzym trong tế bào nấm
men. Do đó, việc nuôi cấy nấm men để thu được một hệ enzym có hoạt lực cao là
một khâu hết sức quan trọng.
Hai chủng nấm men thường được sử dụng trong sản xuất bia là nấm men nổi
Sacharomyces cerevisiae và nấm men chìm Sacharomyces carlsbergensis. [3]

5. Các nguyên liệu phụ khác:[1]
- NaOH: dùng để trung hòa và vệ sinh, tẩy rửa (CIP)
- Axit: HCl, H2SO4 dùng để điều chỉnh pH nước và xử lý men sữa. Ngoài ra
còn sử dụng axit lactic, axit nitric, axit photphoric để điều chỉnh dịch hèm trong quá
trình nấu và đường hóa, vệ sinh tẩy rửa và sát trùng.
- Muối, chất trợ lọc và một số chất khử, enzym.



I.1.2.2. Quy trình công nghệ sản xuất bia (hình 1.3)
Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
- Nguyên liệu được kiểm tra chất lượng, số lượng và đưa vào nhập kho. Theo
công thức phối liệu sẽ chuyển sang xay, nghiền nhỏ, tạo điều kiện cho các công
đoạn sau được thực hiện dễ dàng và triệt để.
- Bột gạo sau khi được xay nhỏ sẽ hòa trộn với nước và đem gia nhiệt nấu
chín. Tiếp theo cho bột malt vào gia nhiệt, thực hiện đường hóa. Trong môi trường
giàu nước, các hợp chất sẽ được thủy phân dưới sự xúc tác của enzym, trong đó
quan trọng nhất là sự thủy phân tinh bột, protein và các hợp chất chứa photpho.
Chiếm nhiều nhất về khối lượng trong thành phần của các sản phẩm từ quá trình
này là đường Dextrin.
- Lọc bỏ bã, thu hồi dịch đường. Lọc dịch đường để thu nước nha trong và loại
bỏ bã. Quá trình lọc được tiến hành theo hai bước: bước đầu tiên ép để tách dịch cốt
và bước thứ hai là rửa bã để chiết rút hết tất cả những phần dinh dưỡng còn bám lại
ở đó.
- Cho hoa vào dịch đường đun sôi; dưới tác dụng của nhiệt, các chất không hòa
tan của hoa được hòa tan chuyển hóa vào dịch đường tạo hương, vị đặc trưng cho
bia.
Quá trình Houblon hóa nhằm tạo một số yếu tố quan trọng cho bia như trích
ly chất đắng, tinh dầu thơm… biến đổi thành dịch đường có vị đắng và hương thơm
dịu của hoa – đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này: tạo chất dễ
kết lắng các hạt nhỏ li ti trong dịch đường; tạo các hợp chất tham gia vào quá trình
tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho bia.
- Dịch đường sau houblon hóa được tách cặn, chuyển dịch và men vào Tank
lên men thực hiện quá trình lên men chuyển đường thành rượu. Quá trình lên men
được thực hiện ở nhiệt độ thấp tạo điều kiện cho men hoạt động. Vì vậy, cần phải
có giai đoạn làm lạnh nhanh dịch đường trước khi thực hiện lên men.
Lên men là giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất bia, quyết định để
chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác dụng của men.
C6H1206 ---> 2C2H5OH + 2CO2 - QR



Nước rửa sàn, Nước mềm Malt Gạo
thiết bị
Lò hơi
Chuẩn bị nguyên liệu

Hơi nước
Nấu – đường hóa
Phụ gia

Lọc dịch đường
Bã malt
Hoa houblon
Nấu hoa Houblon
Hơi nước

Lọc, tách bã
Bã hoa+ malt

Làm lạnh
Rửa men
Men giống
giống Sục khí
Lên men chính, phụ
Bã men
Phục hồi
men Nén CO2
Chất trợ lọc Lọc trong bia
Bã lọc
Hơi Xút
Bão hòa CO2
Bia hơi
chai
Rửa chai Chiết bia

Đóng nắp

Hơi nước Thanh trùng

Kiểm tra-dán nhãn-nhập kho
Nước thải

Sản phẩm
Hình 1.3. Công nghệ sản xuất bia kèm theo các dòng thải [8].

- Lọc bia nhằm loại bỏ các chất không tan như nấm men, protein, houblon làm
cho bia trong hơn trên máy lọc ép khung bản với chất trợ lọc là diatomit. Tiếp theo
bia được bão hòa CO2 và đưa đi chiết chai, bock, lon…
- Trong bia thành phẩm, sản xuất theo các phương pháp thông thường luôn


luôn chứa các tế bào còn sống, bao gồm nấm men thuần chủng và các vi sinh vật lạ
khác. Do đó, thanh trùng là giải pháp quan trọng để diệt vi sinh vật nhằm nâng cao
độ bền sinh học cho sản phẩm.
Có 2 phương pháp thanh trùng bia: thanh trùng cả khối đối với bia hơi và
thanh trùng trong bao bì đối với bia chai, lon.
- Sau khi thanh trùng, bia hơi được chiết két để vận chuyển đến các cơ sở tiêu
thụ ngay trong ngày; còn bia chai sẽ được chuyển đến khâu dán nhãn, nhập kho chờ
xuất xưởng.
I.2. CÁC CHẤT THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG
XỬ LÝ
I.2.1. Nước thải
I.2.1.1. Nguồn gốc phát sinh, đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất bia
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: [1, 4]
• 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.
• 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 CO2, 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.



• Bên cạnh nước thải sản xuất, một nguồn ô nhiễm khác đó là nước thải sinh
hoạt từ nhà vệ sinh, nhà bếp phục vụ cán bộ công nhân viên. Nước thải này
chủ yếu chứa các chất gây ô nhiễm BOD, COD, SS, N, P, vi sinh vật ở mức
trung bình, nếu nước thải này không được xử lý thích đáng cũng gây ra
những tác động xấu đến môi trường.
Trong sản xuất bia công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác,
sự khác nhau có thể chỉ là sự áp dụng phương pháp lên men nổi hay lên men chìm.
Nhưng sự khác nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, máy
móc, nhà xưởng… 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, như ở Cộng Hoà
Liên Bang Đức nước sử dụng và nước thải bia như sau: [4]
- Định mức nước cấp: 4 – 8 m3/1000lít bia, tải lượng nước thải 2,5 – 6
m3/1000 lit bia.
- Tải trọng BOD5: 3 – 6 kg/1000 lít bia; tỷ lệ BOD5/COD = 0,55 – 0,7.
- Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải như sau:
BOD5 = 1100 đến 1500 mg/l; COD = 1800 – 3000 mg/l;
- Tổng nitơ = 30 đến 100 mg/l; tổng photpho = 10 đến 30 mg/l.
Với các biện pháp sử dụng nước hiệu quả nhất thì định mức nước thải của nhà
máy bia không thể thấp hơn 2 – 3 m3/1000 lít bia sản phẩm. Trung bình lượng nước
thải ở nhiều nhà máy bia lớn gấp 10 đến 20 lần lượng bia sản phẩm. [4]
Rosenwinker đã đưa ra kết quả phân tích đặc tính nước thải của một số nhà
máy bia như bảng sau:
Bảng 1.6. Đặc tính nước thải của một số nhà máy bia [4]
Thông số Đơn vị Nhà máy I Nhàmáy II Nhà máy III
pH - 5,7 – 11,7 - -
BOD5 mg/l 1220 775 1622
COD mg/l 1909 1220 2944
SS mg/l 634 - -
Nito tổng mg/l 79,2 19,2 -
Photpho tổng mg/l 4,3 7,6 -
Tải lượng nước
m3/1000lít bia - 3,2 -
thải
Tải trọng ô kgBOD5/1000
- 3,5 -
nhiễm lít bia

Lưu lượng dòng thải và đặc tính dòng thải trong công nghệ sản xuất bia còn
biến đổi theo chu kì và mùa sản xuất [4].


Bảng 1.7. Đặc trưng nước thải một số cơ sở sản xuất bia trên địa bàn Hà Nội 2007 [5]

Năng
Tên cơ COD BOD5 SS Sản
suất T-N T-P pH
sở mg/l mg/l mg/l phẩm
tr.l/năm
Bia
1. Công
hơi,bia
ty bia Hà 50 1305 948 15 4,5 226 7,15
lon, bia
Nội
chai
2. Công
ty bia Bia chai,
14 853 526 2,7 5,27 337 9,25
Đông bia lon
Nam Á
3.Công
ty bia 12 1374 1055 6 3 356 5,54 Bia hơi
Việt Hà
4. Nhà
máy bia 2,5 1042 745 - - 199 7,03
Capital
5.
Xưởng
0,5 1004 873 - - 241 6,15
bia vi
sinh I
6. Công
ty bia
11 1300 832 6,4 1,25 390 8,5
Quảng
Ninh

Bảng 1.8. Thành phần nước thải sản xuất bia của một số Công ty năm 2002 [6]
TT Chỉ tiêu Nước thải trước xử lý
1 pH 6-9,5
2 Hàm lượng cặn lơ lửng, mg/l 150-300


3 BOD5, mg/l 700-1500
4 COD, mg/l 850-1950
5 Tổng Nitơ (TN) 15-45
6 Tổng Phốtpho (TP) 4,9-9,0
7 Coliform, MPN/100 ml <10.000

Ghi chú: Theo các số liệu nghiên cứu tại công ty Bia ong Thái Bình, Công ty
Bia Nghệ An, Nhà máy Bia NADA, nhà máy Bia Hạ Long...
Công nghiệp sản xuất bia tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường.
Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8 – 14 lít
nước thải/ lít bia, phụ thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất [6].
Do có hàm lượng chất hữu cơ cao, cặn lơ lửng lớn, nước thải sản xuất bia gây
mùi hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước nguồn khi tiếp nhận
chúng. Mặt khác, các muối nitơ, phốtpho... trong nước thải bia dễ gây hiện tượng
phú dưỡng cho các thuỷ vực. Vì vậy các loại nước thải này cần phải xử lý trước khi
xả ra nguồn nước tiếp nhận.
I.2.1.2. Hiện trạng xử lý [1,4]
 Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu nước thải
Để giảm lượng nước thải và các chất gây ô nhiễm nước thải trong công nghệ
sản xuất bia, có thể thực hiện các biện pháp sau:
- Phân luồng các dòng thải để có thể tuần hoàn sử dụng các dòng ít hoặc
không gây ô nhiễm như nước làm lạnh, nước ngưng.
- Sử dụng các thiết bị rửa cao áp như súng phun tia hoặc rửa khô để giảm
lượng nước rửa.
- Hạn chế rơi vãi nguyên liệu, men, hoa houblon và thu gom kịp thời bã men,
bã malt, bã hoa và bã lọc để hạn chế ô nhiễm cho dòng nước rửa sàn.
Thực tế hiện nay, tại các công ty bia lớn đang sử dụng hệ thống CIP vệ sinh
nên đã giảm đáng kể lượng nước vệ sinh các thiết bị, cũng như giảm lượng hóa chất
cho quá trình rửa.
 Xử lý 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 hoà tan và lơ lửng, trong đó chủ yếu là hiđratcacbon, protêin
và các axit hữu cơ, đây là các chất có khả năng phân huỷ sinh học, tỷ lệ giữa BOD
và COD trong khoảng 0,5 – 0,7 nên thích hợp với phương pháp xử lý sinh học. Hơn
nữa, do nước thải bia có COD, BOD5 cao nên khó xử lý trực tiếp bằng phương pháp
sinh học hiếu khí mà thường kết hợp xử lý yếm khí trước rồi qua xử lý hiếu khí.



Đây là công nghệ đang được ứng dụng phổ biến xử lý nước thải ngành công nghiệp
thực phẩm nói chung và ngành bia nói riêng cho hiệu quả tốt và ổn định.
Hiện nay, hầu hết các nhà máy bia đều có hệ thống xử lý nước thải. Tuy nhiên,
không phải nhà máy nào cũng xử lý nước ra đạt tiêu chuẩn. Vì vậy, vấn đề môi
trường phát sinh từ ngành bia cần được quan tâm và khắc phục.
I.2.2. Khí thải [1]
 Bụi
Bụi có thể được tạo ra tại công đoạn tiếp nhận, vận chuyển và nghiền malt,
nghiền gạo đặc biệt là hệ thống nghiền khô. Trong phân xưởng nghiền, bụi có thể
thu hồi bằng hệ thống hút và lọc bụi. Bụi là thành phần giàu chất hòa tan, tuy nhiên
chủ yếu là các chất có thể gây ảnh hưởng xấu cho sản phẩm.
 Khí thải nồi hơi
Chủ yếu là khí thải phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu là dầu FO chạy nồi
hơi. Các chất ô nhiễm trong khí thải của lò hơi SO2, NOx, CO, VOX. Do vậy, các
nhà máy cần xây dựng hệ thống xử lý khí thải nhằm đảm bảo chất lượng khí thải
trước khi thải ra môi trường bên ngoài.
 Khí CO2
Khí CO2 sinh ra ở công đoạn lên men nhưng khí này thường được thu hồi bằng
hệ thống thu hồi CO2 để làm nguồn cung cấp gas cho bia thành phẩm và bán để làm
bình cứu hỏa.
 Tác nhân lạnh
Hiện nay, các nhà máy đang sử dụng những loại tác nhân lạnh như NH3,
Glycol, CFC. Tuy nhiên, người ta đã xác định được tác hại to lớn của CFC đến môi
trường, đây là khí gây hiệu ứng nhà kính và là tác nhân làm suy giảm tầng ozone vì
vậy mà hiện nay CFC được thay thế bằng các tác nhân lạnh khác.
 Khí thải từ nhà nấu
Trong quá trình đun sôi dịch đường, thành phần các chất dễ bay hơi trong dịch
đường và hoa houblon bay hơi thường tạo ra các mùi đặc trưng cho không gian
xung quanh nhà nấu. Để giảm lượng khí tạo ra từ nhà nấu, người ta có thể sử dụng
các hệ thống ngưng tụ hơi lắp đặt trên các nồi nấu và được nén lại nhờ các máy nén
khí.
I.2.3. Chất thải rắn
I.2.3.1. Chất thải rắn sinh hoạt
Rác thải sinh hoạt sinh ra do các hoạt động sinh hoạt của cán bộ công nhân
viên trong Nhà máy bao gồm 2 loại:
- Loại cứng: vỏ đồ hộp, vật dụng, bao bì nhựa, thủy tinh…



- Loại mềm: thức ăn thừa, vỏ trái cây, giấy, nilon…
Ước tính khoảng 0,3 kg/người.ngày [1], như vậy lượng chất thải rắn sinh hoạt sẽ là:
250 người x 0,3 = 75 kg/ngày. Các thành phần này được tập trung lại một cách
riêng lẻ, được bán hoặc được loại bỏ.
I.2.3.2. Chất thải rắn công nghiệp ( Bảng 1.9)
Bảng 1.9. Thành phần và định mức CTR của công nghiệp sản xuất bia [1]
Loại chất thải Lượng trung bình (kg/hl bia)
Bã malt và hoa houblon 18,86
Men thừa 2,64
Cặn nóng 1,42
Cặn nguội 0,22
Cặn khoáng 0,62
Bụi malt 0,12
Nhãn/ giấy 0,29
Các chất bao gói 0,04

 Bã malt và hoa houblon [1]
Cứ 100 kg malt nghiền nhỏ có thể tạo ra 110 – 130 kg bã malt đại mạch có độ
ẩm 70 – 80% hay khoảng 20 kg/100 lít bia thành phẩm. Vì vậy có thể ước lượng,
hàng năm có khoảng 200 tấn bã malt ẩm tương ứng với lượng bia thành phẩm là 1
triệu lít.
Bã malt với nhiều thành phần dinh dưỡng nên thường được dùng làm thức ăn
gia súc. Để tăng khả năng bảo quản thành phần sản phẩm phụ này và hạn chế chi
phí cho vận chuyển, người ta có thể sấy bã malt thành dạng khô.
Khác so với bã malt, bã hoa houblon sau quá trình đun sôi thường được loại
bỏ, hiếm khi người ta thu hồi bã hoa để tái sử dụng vào bất kì mục đích gì. Vì thế,
hầu hết trong các nhà máy bia, người ta thường nghiền nhỏ hoa hoặc sử dụng các
chế phẩm hoa cao và hoa viên để giảm nhân công cho công đoạn lọc bã hoa sau quá
trình đun hoa. Sau đun hoa, bã hoa sẽ được tách ra trong thiết bị lắng xoáy. Bao bì
chứa các chế phẩm hoa như lon thiếc hoặc giấy thiếc được gom tập trung để xử lý.
 Cặn nóng
Cặn nóng hình thành được tách ra ở thiết bị lắng xoáy, đôi khi được tách ra ở
các thiết bị phân tách đặc biệt hoặc ở thùng lắng. Nói chung trong cặn tách ra vẫn
còn chứa một phần dịch đường cần được thu hồi lại. Vì thế, ở nhiều nhà máy, người
ta đã sử dụng dịch chứa cặn này để làm nước rửa bã nhằm tận thu lượng chất chiết
trong dịch đường này, đồng thời làm giàu protein trong bã malt. Tuy nhiên, công
đoạn này có thể ảnh hưởng đến chất lượng của dịch đường và để hạn chế ảnh hưởng



đến chất lượng của bia, người ta thường không tận dụng lượng dịch đường còn lại
trong bã. [1]
 Nấm men thừa
Một số lượng lớn nấm men giống sau khi sử dụng còn thừa lại, nếu không
được xử lý có thể sẽ dẫn tới sự thối rữa và gây ô nhiễm môi trường.
Thông thường, từ 1 triệu lít bia một năm có thể tạo ra 15 – 18 tấn bã men cần
được xử lý [1]. Giải pháp tốt nhất là tận dụng nguồn dinh dưỡng giàu vitamin và
protein này để làm thức ăn gia súc. Bã men phải được sấy khô nhanh chóng để bảo
quản, đồng thời giảm những tác động của chúng đối với hệ vi sinh và hệ thống tiêu
hóa của gia súc. Một hướng khác có thể được quan tâm đó là sử dụng nấm men
trong ngành dược phẩm.
 Bã chất trợ lọc
Từ 100 lít bia sau lọc thường tạo ra 500g bùn trợ lọc. Nếu tính cho 1 triệu lít
bia trong một năm, sẽ có 5 tấn bùn trợ lọc. [1]
So với cách xử lý xả thẳng vào hệ thống nước thải như nhiều nhà máy bia hiện
nay vẫn đang sử dụng, biện pháp xử lý lại bột trợ lọc đòi hỏi tốn nhiều nhân công và
chi phí. Trong đó, bột trợ lọc có thể được gia nhiệt trở lại và thay thế cho 50%
lượng bột mới sử dụng để lọc bia.
Nhiều nhà máy bia chỉ xử lý bằng cách đổ bùn trợ lọc thành đống lớn. Nước
trong bùn sẽ thoát ra và hạn chế sự dàn trải của bùn trợ lọc trên mặt đất. Chất trợ lọc
trong các bể lắng hoặc trong các đường ống lâu ngày sẽ bám cứng và rất khó loại
bỏ.
Một số giải pháp xử lý hiện nay là ép bùn trợ lọc sao cho giảm lượng nước
xuống dưới 50% bằng máy sấy dạng băng và máy ép lọc. Sản phẩm khô sau quá
trình này có thể sử dụng làm phân bón nông nghiệp vì có thành phần nấm men bám
theo.
Hiện nay, người ta cũng có thể sử dụng bột trợ lọc thải để dùng trong công
nghiệp xây dựng như sản xuất gạch, xi măng.
 Nhãn mác
Với hệ thống rửa chai công suất 1 triệu lít bia trên năm, có thể thải ra 1,5 tấn
nhãn chai [1]. Số lượng này có thể tăng lên phụ thuộc loại nhãn và số nhãn sử dụng
trên chai.
Nhãn loại ra từ máy rửa chai được tách ra và được ép để thu hồi lượng kiềm
dính trên nhãn.



Việc loại bỏ nhãn đòi hỏi tốn nhiều năng lượng để tuần hoàn kiềm trong máy
rửa chai đồng thời chỉ thu được bột nhão giấy khó thu hồi và tái sử dụng. Vì thế,
nhãn này chủ yếu được chất thành đống.
 Chai vỡ
Lượng chai vỡ trong nhà máy phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của thủy
tinh. Có thể giả định rằng với thủy tinh chất lượng trung bình, hàng năm có khoảng
3,5 tấn vụn thủy tinh từ các bao bì thu hồi lại được tạo ra tương ứng với công suất 1
triệu lít. [1]
Những chai bia vỡ được tập trung vào các khu chứa và được gửi trả lại nhà
máy thủy tinh để tái chế.
 Lon bia
Lon bia rỗng, do vỏ mỏng nên dễ bị hư hỏng. Người ta đã ước lượng có
khoảng 3 – 4% lon bia không thể sử dụng để chiết và bị loại ra [1]. Các lon được ép
và gửi lại nhà sản xuất để tái chế.
I.2.3.3. Các chất thải thứ yếu khác
- Bìa cứng và bìa cacton đóng hộp
- Giấy thải từ phòng quản lý và sản xuất
- Kim loại và nhựa thải
- Gỗ vụn, lốp xe cũ
- Mỡ và chất béo
- Dung môi…
Các thành phần này được tập trung lại một cách riêng lẻ, được bán hoặc được
loại bỏ.
 Bên cạnh đó, bùn thải phát sinh trong quá trình xử lý nước thải định kỳ được
hút và mang đi chôn lấp bởi Công ty Môi trường Đô thị của địa phương hoặc
cũng có thể làm nguồn phân bón cho cây vì thành phần bùn thải chủ yếu là
chất hữu cơ, không có kim loại nặng hay các chất độc hại.
I.2.4. Các nguồn ô nhiễm khác
 Ô nhiễm nhiệt
Nhiệt độ môi trường làm việc ở nhà máy bia có thể chia làm 2 loại ảnh hưởng
tới sức khỏe con người và môi trường như sau:
- Vùng nhiệt độ thấp: Trong phân xưởng lên men, khoảng 6 – 80C
- Vùng nhiệt độ cao: Trong khu vực lò hơi, phân xưởng nấu… Do vậy, cần
bố trí hệ thống thông gió tốt để thoát nhiệt.
 Ô nhiễm tiếng ồn
Nhìn chung, tiếng ồn tạo ra ở các vị trí sau:



- Trong phân xưởng nghiền
- Trong phân xưởng đóng chai
- Gần máy nén chất làm lạnh và không khí
- Gần thiết bị ngưng tụ hơi
- Gần máy nén hơi
Để giảm tiếng ồn phát ra, có thể sử dụng các biện pháp sau:
- Lựa chọn vật liệu xây dựng: tường đôi cách âm, cửa sổ kín
- Lắp đặt thiết bị giảm âm ở phân xưởng chiết chai
- Hạn chế sử dụng tường ghép
- Làm vỏ cách âm ở những máy gây ồn lớn.
Công nghiệp sản xuất Bia là một trong những ngành công nghiệp đóng vai trò
quan trọng trong nền kinh tế cả nước. Ngoài việc giải quyết việc làm cho hàng vạn
lao động, còn đóng góp một phần không nhỏ cho ngân sách Nhà nước. Tuy nhiên,
bên cạnh những lợi ích to lớn đó, vấn đề chất thải cần phải được quan tâm, đặc biệt
là nước thải.
Công nghiệp sản xuất Bia là một trong những ngành sản xuất sử dụng lượng
nước khá lớn. Do đó, lượng nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất cần phải
được xử lý một cách hiệu quả.

I.3. GIỚI THIỆU CÔNG TY CỔ PHẦN BIA SÀI GÒN – MIỀN TRUNG
I.3.1. Giới thiệu sơ lược về Công ty bia Sài Gòn – Miền Trung
1. Tên công ty và vị trí địa lý
Tên Công ty : CÔNG TY CỔ PHẦN BIA SÀI GÒN MIỀN
TRUNG - BÌNH ĐỊNH
Trụ sở giao dịch : KCN Phú Tài – TP Quy Nhơn - tỉnh Bình Định
Điện thoại : 056.3841.392 hoặc 056.3841.369
Fax : 056.3841.520
Email : info@sqb.com.vn
Website : www.sqb.com.vn
Người đại diện theo pháp luật của Công ty:
Chức danh : Tổng Giám đốc
Họ và tên : Ông Nguyễn Ngọc Triêm.
Công ty Bia Sài Gòn Miền Trung- Bình Định nằm ở khu công nghiệp Phú Tài
– TP Quy Nhơn - tỉnh Bình Định (thuộc khu vực 5, phường Trần Quang Diệu, TP
Quy Nhơn, Bình Định). Vị trí của Nhà máy rất thuận lợi về giao thông, vận chuyển
hàng hóa trong quá trình sản xuất, đồng thời cũng thuận tiện trong việc chuyên chở
sản phẩm đi tiêu thụ ở các tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên.


Các hướng tiếp giáp của Công ty:
- Hướng Đông : giáp đường Trung Tâm KCN
- Hướng Tây : giáp đường nội bộ KCN
- Hướng Nam : giáp Công ty giày da An Phú
- Hướng Bắc : giáp khu đất trống và nhà dân.
2. Hiện trạng sản xuất và kế hoạch phát triển của Công ty
Tiền thân của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung là Công ty bia Qui
Nhơn. Công ty bia Qui Nhơn được khởi công xây dựng vào tháng 9 năm 1995 theo
quyết định 5146/QĐUB ngày 25 tháng 7 năm 1994 của Ủy ban nhân dân tỉnh Bình
Định, với công suất thiết kế ban đầu 5 triệu lít bia/năm.
Tháng 10 năm 1998 Công ty tiến hành nâng công suất lên 10 triệu lít bia/năm
và đã đi vào hoạt động tháng 3 năm 1999.
Tháng 2 năm 2001 Công ty nâng công suất lên 20 triệu lít bia/năm. Năm 2005,
công suất cực đại của Công ty là 50 triệu lít bia/năm và đổi tên thành Công ty cổ
phần bia Sài Gòn – Miền Trung vào năm 2008.
Hiện nay, điều kiện kinh doanh sản xuất của Công ty đang trên đà phát triển và
có dự định nâng công suất lên 100 triệu lít bia/năm trong tương lai.
Các loại sản phẩm và thị trường tiêu thụ
Hiện nay sản phẩm của Công ty bao gồm:
- Bia chai Qui Nhơn dung tích 330ml và 450ml.
- Bia chai Sài Gòn dung tích 355ml (sản phẩm chủ yếu của nhà máy).
- Bia chai Lowen dung tích 355ml.
- Bia hơi.
Bia Sài Gòn hiện nay đang là sản phẩm chủ yếu của Công ty. Nó được tiêu thụ
ở các huyện trong tỉnh và các tỉnh lân cận như: Phú Yên, Quảng Ngãi, Gia Lai,
KonTum, Đắklăk.
Bia Lowen là sản phẩm cao cấp của Công ty do đó sản xuất với số lượng hạn
chế, thị trường tiêu thụ cũng hạn chế.
I.3.2. Hiện trạng xử lý nước thải tại Công ty
Hiện tại Công ty đang vận hành trạm xử lý nước thải được xây dựng trên
khuôn đất nằm ở phía Đông của nhà máy, theo tổng thể mặt bằng qui hoạch chung.
Cao trình hoàn thiện tại vị trí xây dựng hệ thống xử lý nước thải rất thấp so với cao
trình khu vực sản xuất của nhà máy. Tại vị trí xây dựng này, toàn bộ nước thải của
nhà máy theo tuyến ống D400 tự chảy về khu xử lý.
Lưu lượng thiết kế của trạm xử lý nước thải:
- Lưu lượng nước thải thiết kế: Q = 1200 m3/ngày đêm,


- Lưu lượng trung bình: Qtb = 50 m3/h,
- Lưu lượng cực đại: Qmax = 100 m3/h.
Yêu cầu của nước thải sau xử lý:
- Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột A theo TCVN 5945 – 2005.
- Nước thải sau xử lý theo đường cống thoát nước chung của khu công
nghiệp thải ra sông Hà Thanh.
Công nghệ xử lý nước thải được lựa chọn là công nghệ xử lý sinh học yếm khí
(UASB) kết hợp với xử lý sinh học hiếu khí dạng mẻ (SBR).
Do hệ thống xử lý nước thải được đầu tư tốt, công nghệ xử lý phù hợp với đặc
trưng dòng thải; đồng thời được vận hành, theo dõi thường xuyên chất lượng nước
đầu ra bỡi các kỹ sư chuyên ngành môi trường nên hiện tại trạm xử lý nước thải của
công ty đang vận hành tốt, đáp ứng yêu cầu nước đầu ra theo tiêu chuẩn.
I.3.3. Sự cần thiết phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải mới
Như đã trình bày ở phần trên, hiện tại hệ thống xử lý nước thải của công ty
đang vận hành tốt, chất lượng nước đầu ra đảm bảo theo tiêu chuẩn thải nhưng hệ
thống này đang xây dựng với lưu lượng nước thải trung bình 1200 m 3/ngày đêm
(cực đại 2400 m3/ngày đêm). Khi nâng công suất của nhà máy lên 100 triệu lít
bia/năm, lượng nước thải cực đại theo ước tính sơ bộ là 4000 m3/ngày đêm. Khi đó,
hệ thống xử lý nước thải hiện tại sẽ không đáp ứng được yêu cầu. Vì thế cần thiết
phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải mới với lưu lượng thiết kế và đặc trưng
dòng thải mới để đạt hiệu quả xử lý tốt.
Công nghệ xử lý, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mới này được
trình bày cụ thể ở các chương sau trong đồ án.



CHƯƠNG II
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 BOD5 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 2SO4, NaOH, NaHCO3, Na2CO3, CaO,
Ca(OH)2, MgO, CaCO3… 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 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 Ca2+, Mg2+ 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
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.
 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 CH4, CO2.
 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 CH4+CO2+H2S+E
Chuyển hóa yếm khí

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 CH4, CO2, H2S,
NH3…
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
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 CO2, H2, H2S, một lượng nhỏ
CH4...
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 NH4+ một phần nhỏ
được sử dụng để xây dựng tế bào, phần còn lại tồn tại trong nước thải dưới dạng
NH4+.
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:
3CH3-CHOH-COOH → 2CH3-CH2-COOH + CH3-COOH + CO2 + 2H2O
- Oxy hóa liên kết β của các axit béo bằng cơ chế oxy hóa-khử:
R – CH3CH2COOH + 2H2O → Rn-2 – COOH + CH3COOH
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 CH4 tạo thành do quá trình khử CO2:
+ Khử CO2 bằng H2:
CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O
VK
→
+ Khử CO2 bằng oxy hóa khử:

4NADH2 4NAD

CO2 CH4 + 2H2O

- Khoảng 70% khí mêtan còn lại được tạo thành nhờ các quá trình
Decacboxyl hóa các axit hữu cơ và các chất trung tính.
+ CH4 được tạo thành do Decacboxyl hóa axit axetic:
CH3COOH → CH4 + CO2


+ CH4 được hình thành do Decacboxyl hóa các axit hữu cơ khác:
4CH3-CH2-COOH + 2H2O → 7CH4 + 5CO2
2CH3-(CH2)2-COOH + 2H2O → 5CH4 + 3CO2
+ CH4 cũng có thể được hình thành do Decacboxyl các chất trung tính:
2C2H5OH → 3CH4 + CO2
CH3-CO-CH3 + H2O → 2CH4 + CO2
 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:
+ 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, pHopt = 5
– 7 ở nhiệt độ 33 – 400C.
- Vi khuẩn axetogene:
Vi khuẩn tạo axit axetic thường phát triển trong môi trường cùng với
metan. Vi khuẩn Axetogene tạo H2 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 CO2.
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 – 400C, 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 CO2 và H2.
2CO2 + 4H2 → CH3-COOH + 2H2O
Nhóm này có ý nghĩa đặc biệt vì chúng cạnh tranh H2 với vi khuẩn
metan.
- Vi khuẩn metan hóa: thuộc 2 nhóm chính
+ Nhóm ưa ấm (Mesophyl, lên men tạo CH4 ở 35 – 370C, pH=6,8 – 7,5):
gồm Methanobacterium (trực khuẩn), Methanococcus (đơn cầu khuẩn),
Methanosaccina (bát cầu khuẩn).
+ Nhóm ưa nóng (Thermophyl, lên men tạo CH4 ở 55 – 600C):
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 O2. Do đó, thiết bị lên men phải kín, pHopt = 6,8 – 7,5.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học yếm khí
- 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 – 600C. 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 – 600C,
còn với các vi sinh vật ưa ấm thì 33 – 370C.
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 (Tk, kgCOD/m3/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 H2) trong giai đoạn tạo axit axetic
Lactat + H2O → axetat + 2H2 + CO2 + Q
Etanol + H2O → axetat + 2H2 - Q
Butyrat + H2O → axetat + 2H2 - Q
Propionat + H2O → axetat + 3H2 + CO2 - Q
Các phản ứng oxy hóa khử này sẽ được thực hiện khi không có các vi khuẩn
có khả năng sử dụng H2.
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 H2 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 H2 nữa và hiệu quả lên men axit axetic giảm xuống.
Nhờ có quá trình metan hóa làm giảm nồng độ axetat, hơn nữa H2 được các vi
khuẩn metan hóa sử dụng để khử CO2 tạo khí CH4 nên nồng độ khí H2 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.


39543704 đồ-an-tốt-nghiệp-đa-hoan-thanh

39543704 đồ-an-tốt-nghiệp-đa-hoan-thanh

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to 39543704 đồ-an-tốt-nghiệp-đa-hoan-thanh

Similar to 39543704 đồ-an-tốt-nghiệp-đa-hoan-thanh (20)

39543704 đồ-an-tốt-nghiệp-đa-hoan-thanh