ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

------------***------------

NGUYỄN TÚ OANH

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ VÀ ĐỀ XUẤT

GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI

NGÀNH SẢN XUẤT BIA

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội, 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

------------***------------

NGUYỄN TÚ OANH

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ VÀ ĐỀ XUẤT

GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI

NGÀNH SẢN XUẤT BIA

Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Ngô Thị Lan Phƣơng

Hà Nội, 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu đề tài, mặc dù tác giả đã có nhiều cố gắng

nhưng luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót rất mong được sự góp ý chân

thành của các thầy cô và các bạn. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Bộ

môn Công nghệ môi trường – Khoa Môi trường (Trường Đại học Khoa học Tự

nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội), Trung tâm Kiểm định môi trường – Cục Cảnh

sát Phòng chống tội phạm về môi trường - Bộ Công an đã tạo điều kiện và giúp đỡ

để luận văn được hoàn thành. Đặc biệt, tôi cũng xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS.

Ngô Thị Lan Phương, người đã tận tình hướng dẫn, góp ý trong suốt quá trình thực

hiện và hoàn thành luận văn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Học viên

Nguyễn Tú Oanh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA ............................................................................. 3

1.1 Tổng quan ngành công nghiệp bia ........................................................................3

1.1.1 Tổng quan ngành công nghiệp bia trên thế giới .................................................3

1.1.2 Tổng quan ngành bia Việt Nam .........................................................................4

1.2 Quy trình sản xuất bia ...........................................................................................9

1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia ....................................................................................9

1.2.2 Quy trình sản xuất bia ......................................................................................11

1.3 Nguồn và đặc trƣng nƣớc thải ngành sản xuất bia. .............................................16

1.3.1 Các nguồn thải từ nhà máy bia:........................................................................16

1.3.2 Thành phần và tính chất nƣớc thải của các nhà máy bia .................................16

1.4 Các biện pháp giảm thiểu nƣớc thải ....................................................................19

1.4.1 Phân luồng dòng thải ........................................................................................19

1.4.2 Xử lý làm mát nƣớc làm lạnh tuần hoàn ..........................................................20

1.4.3 Xử lý nƣớc thải sản xuất ..................................................................................20

1.4.4 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải trong sản xuất bia ......................................22

1.4.5 Xử lý nƣớc thải tại một số nhà máy bia trên thế giới .......................................32

1.5 Đánh giá công nghệ môi trƣờng ..........................................................................35

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................... 38

2.1 Đối tƣợng nghiên cứu..........................................................................................38

2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu .....................................................................................38

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 50

3.1 Xử lý nƣớc thải các nhà máy sản xuất bia ..........................................................50

3.1.1 Xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội - Hải Phòng ...........................................50

3.1.2 Xử lý nƣớc thải nhà máy bia Sài Gòn - Phú Thọ .............................................57

3.1.3 Xử lý nƣớc thải nhà máy bia Việt Hà ..............................................................64

3.1.4 Xử lý nƣớc thải nhà máy đồ uống NADA - Nam Định ...................................71

3.2 Đánh giá công nghệ xử lý nƣớc thải ...................................................................77

3.2.1 So sánh các hiệu quả xử lý của các nhà máy nghiên cứu ................................77

3.2.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải của các nhà máy bia tại Việt Nam ........................84

3.2.3 Tính toán và đề xuất công nghệ xử lý ..............................................................86

3.2.4 Đề xuất một số giải pháp khác .........................................................................97

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ........................................................................................................... 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 100

PHỤ LỤC ...................................................................................................................................... 102

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Sản lƣợng bia khu vực năm 2011 ..............................................................3

Bảng 1.2 Cạnh tranh của các thƣơng hiệu bia trong và ngoài nƣớc tại Việt Nam

2010 .............................................................................................................................8

Bảng 1.3. Thành phần hóa học của malt đại mạch ...................................................10

Bảng 1.4. Thành phần nƣớc thải một số khâu sản xuất bia ......................................17

Bảng 1.5. Thành phần và tính chất nƣớc thải một số nhà máy bia nƣớc ngoài ........17

Bảng 1.6. Đặc điểm chính của nƣớc thải bia ............................................................18

Bảng 1.7 Thông số thiết kế bể UASB .......................................................................26

Bảng 1.8 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy JWM - Perth .....................33

Bảng 1.9 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải đã xử lý nhà máy JWM - Perth .......35

Bảng 3.1 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội - Hải Phòng

trƣớc xử lý .................................................................................................................52

Bảng 3.2. Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội – Hải Phòng sau

xử lý ...........................................................................................................................53

Bảng 3.3. Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Sài Gòn - Phú Thọ ...................59

Bảng 3.4 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Sài Gòn - Phú Thọ ...................60

Bảng 3.5 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Việt Hà trƣớc xử lý ...................66

Bảng 3.6 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Việt Hà sau xử lý .....................66

Bảng 3.7 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy NADA trƣớc xử lý ...........73

Bảng 3.8 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy NADA sau xử lý ..............73

Bảng 3.9 So sánh hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm giữa công nghệ xử lý của các nhà

máy ............................................................................................................................83

Bảng 3.10 Một số tính chất của nƣớc thải tại các nhà máy bia với công suất nƣớc

thải dƣới 100 đến 300 m3 /ngày ................................................................................89

Bảng 3.11 Các chỉ tiêu thiết kế hệ aeroten hoạt động gián đoạn (SBR) ...................92

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sản lƣợng bia từ năm 2000 - 2012 ...............................................................5

Hình 1.2 Thị trƣờng bia Việt Nam 2010 .....................................................................6

Hình 1.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia .................................................15

Hình 1.4 Hàm lƣợng COD, BOD, SS trong nƣớc thải của một số nhà máy bia .......19

Hình 1.5 Sơ đồ dòng thải của nhà máy bia ...............................................................21

Hình 1.6 Bể UASB ....................................................................................................25

Hình 1.7 Bể SBR ......................................................................................................26

Hình 1.8 Quy trình hoạt động của bể SBR ...............................................................28

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý xử lý nƣớc thải các cơ sở sản xuất bia có quy mô nhỏ xử

lý nƣớc thải nhỏ ........................................................................................................30

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên tắc xử lý nƣớc thải các nhà máy bia có công suất nƣớc thải

nhỏ ............................................................................................................................31

Hình 1.11 Dây chuyền công nghệ nấu bia chung ....................................................32

Hình 1.12 Sơ đồ xử lý nƣớc thải tại nhà máy bia của Úc .........................................33

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Hà Nội – Hải Phòng ..................................51

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nƣớc thải bia Hà Nội – Hải Phòng ..............56

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Sài Gòn – Phú Thọ .....................................58

Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nƣớc thải bia Sài Gòn – Phú Thọ .................63

Hình 3.5 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Việt Hà ......................................................65

Hình 3.6 Dây chuyền xử lý nƣớc thải của nhà máy bia Việt Hà .............................70

Hình 3.7 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia nhà máy đồ uống NADA ..........................72

Hình 3.8 Dây chuyền xử lý nƣớc thải của nhà máy NADA ....................................76

Hình 3.9 So sánh các chỉ tiêu ô nhiễm nƣớc thải giữa các nhà máy trƣớc xử lý ......78

Hình 3.10 So sánh các chỉ tiêu ô nhiễm sau xử lý giữa các nhà máy .......................80

Hình 3.11 So sánh hiệu quả xử lý chất ô nhiễm của các nhà máy ............................82

Hình 3.12 Sơ đô hệ thống xử lý UASB kết hợp thiết bị lọc dòng ............................88

Hình 3.13 Sơ đồ công nghệ UASB kết hợp bể SBR .................................................90

Hình 3.14 Sơ đồ công nghệ UASB kết hợp hiếu khí aeroten ...................................93

1

MỞ ĐẦU

Bia là loại nƣớc giải khát đang đƣợc ƣa chuộng hiện nay với giá trị dinh

dƣỡng cao và phù hợp với rất nhiều đối tƣợng khách hàng, vì vậy ngành công

nghiệp bia đã trở thành ngành công nghiệp rất phát triển ở nhiều nƣớc trên thế giới.

Bia đƣợc sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm tại nhà máy bia Sài Gòn và

nhà máy bia Hà Nội. Hiện nay do nhu cầu của thị trƣờng, chỉ trong một thời gian

ngắn, ngành sản xuất bia có những bƣớc phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu

tƣ và mở rộng các nhà máy bia có từ trƣớc và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc

trung ƣơng và địa phƣơng, các nhà máy liên doanh với các hãng bia nƣớc ngoài.

Công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách nhà

nƣớc và có hiệu quả kinh tế, vì vậy trong mấy năm qua sản xuất bia đã có những

bƣớc phát triển khá nhanh. Do mức sống tăng, mức tiêu dùng bia ngày càng cao.

Các cơ sở sản xuất trong nƣớc ngày càng tăng nhanh theo thống kê nƣớc ta có

khoảng 350 cơ sở sản xuất bia. Tổng lƣợng bia sản xuất của nƣớc ta năm 2010

khoảng 2,59 tỷ lít/năm, năm 2011 khoảng hơn 2,63 tỷ lít/năm. Bình quân lƣợng bia

tăng 11 - 15% mỗi năm [1].

Công nghiệp sản xuất bia tạo nên một lƣợng lớn nƣớc thải xả vào môi

trƣờng. Hiện nay lƣợng nƣớc thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8-14 lít

nƣớc thải/ lít bia, phụ thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất. Đặc tính của

nƣớc thải công nghiệp bia là có chứa nhiều chất hữu cơ dễ chuyển hóa sinh học với

tỷ lệ BOD và COD khá cao (BOD = 2000 - 3000 mg/l, COD = 4000 - 5000 mg/l),

hàm lƣợng nitơ, photpho, cũng nhƣ các chất rắn lơ lửng cao, chủ yếu là các hợp

chất gluxit, protein, axit hữu cơ và các chất phụ gia. Vì vậy các loại nƣớc thải này

cần phải xử lý trƣớc khi xả ra nguồn nƣớc tiếp nhận (Trích dẫn ĐTM nhà máy Việt

Hà). Hiện nay các cơ cở sản xuất bia phân bố trên khắp cả nƣớc trừ một số công ty

sản xuất với số lƣợng lớn có đầu tƣ hệ thống xử lý nƣớc thải, hầu hết các cơ sở nhỏ

đều không đầu tƣ hoặc đầu tƣ hệ thống xử lý sơ sài, nƣớc thải đều thải trực tiếp ra

hệ thống thoát nƣớc công cộng không qua xử lý đang làm ô nhiễm nguồn nƣớc mặt

2

cũng nhƣ nguồn nƣớc ngầm của các địa phƣơng. Nƣớc thải không qua xử lý dƣới

tác động của điều kiện môi trƣờng các vi sinh vật phân huỷ gây mùi hôi thối, độ

đục, phú dƣỡng hoá nguồn nƣớc, ô nhiễm hữu cơ, mùi hôi ảnh hƣởng đến hệ thống

cống thoát, hệ sinh thái thuỷ vực, gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận, cảnh quan môi

trƣờng và hệ sinh thái thực vật khu vực. Nƣớc thải bao gồm nhiều loại đƣợc thải ra

từ nhiều công đoạn khác nhau nhƣng chủ yếu là từ các phân xƣởng nấu, đƣờng hoá,

lên men, lọc, chiết bia. Dòng thải còn phát sinh từ nƣớc rửa vệ sinh thiết bị, chai,

sàn nhà, bom, keg. Đây là dòng thải chính cần xử lý triệt để. Chính vì những lý do

trên việc đánh giá hiện trạng hiệu quả hệ thống công nghệ xử lý nƣớc thải của

ngành công nghiệp này là tiền đề cho việc đƣa ra những đề xuất áp dụng công nghệ

xử lý nƣớc thải có hiệu quả cao. Với mục đích trên tôi tiến hành đề tài “Đánh giá

thực trạng công nghệ và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải

ngành sản xuất bia” với mục tiêu và nội dung nghiên cứu gồm:

* Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải sản xuất bia của hệ thống xử lý nƣớc thải

tại một số công ty sản xuất bia làm cơ sở đề xuất công nghệ phù hợp tăng hiệu quả

hoạt động xử lý nƣớc thải.

* Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan chung về ngành công nghiệp bia trên thế giới và Việt Nam.

- Hiện trạng xử lý nƣớc thải của một số nhà máy bia: Hà Nội – Hải Phòng;

Sài Gòn – Phú Thọ; Việt Hà và NADA.

- Đánh giá công nghệ và hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nƣớc thải của các

nhà máy sản xuất bia lựa chọn.

- Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp đối với các nhà máy bia.

3

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH BIA

1.1 Tổng quan ngành công nghiệp bia

1.1.1 Tổng quan ngành công nghiệp bia trên thế giới

Bia (beer) là đồ uống có rƣợu nhẹ đƣợc chế biến chủ yếu từ đại mạch nảy

mầm (thóc malt), hoa bia (houblon), nguyên liệu phụ là gạo, ngô và nƣớc. Bia là

ngành có lợi nhuận cao nên trở thành ngành công nghiệp tiêu dùng quan trọng,có

mức tăng trƣởng cao. Ngày nay không nƣớc nào trên thế giới là không sản xuất

hoặc tiêu thụ bia. Bia không phải là hàng hóa thiết yếu, nhu cầu tiêu thụ bia phụ

thuộc nhiều vào khả năng kinh tế, thị hiếu tiêu dùng. Trong giai đoạn hiện nay,

khủng hoảng kinh tế làm cho lƣợng doanh số từ bia trên thị trƣờng thế giới đều

giảm.

Trong thập kỷ qua sản lƣợng bia thế giới tăng khoảng 35,6%. Các nƣớc có

sản lƣợng lớn là Trung Quốc, Nga và Brazil. Việt Nam, Ukraina và Trung Quốc có

mức tăng trƣởng cao trong mƣời năm qua, lần lƣợt là 240,4%; 132,9% và 118%.

Năm 2011, sản lƣợng bia thế giới đạt 192.710 triệu lít, tăng 3,7% so với 2010.

Bảng 1.1: Sản lƣợng bia khu vực năm 2011

Khu vực Sản lƣợng (1000 lít) Tỷ trọng toàn

cầu (%)

Tăng trƣởng so

với năm 2010 (%)

Châu Á 66.536.066 34,54 8,6

Châu Âu 54.751.700 28,41 0,2

Châu Mỹ la tinh 31.748.800 16,47 3,1

Khu vực Bắc Mỹ 24.497.317 12,71 -1,5

Châu Phi 11.530.600 5,98 7,5

Còn lại 3.620.800 1,88 0,3

Tổng 192.712.283 100,00 3,7

(Nguồn: Kirin Holdings Reasearch)

Mức tiêu dùng Bia trên thế giới khá cao, bình quân đạt: 22 lít/ngƣời/năm; các

nƣớc Đức, Bỉ, Anh, Úc có mức tiêu thụ bình quân từ: 100 – 140 lít/ngƣời/năm. Năm

4

2011, toàn thế giới sử dụng hết 182,69 tỉ lít bia, tăng 2,4 % so với 2010, đây là mức

tăng trƣởng cao nhất trong 25 năm liên tục.

Euromonitor (công ty nghiên cứu thị trƣờng) dự báo châu Á và châu Phi là

hai thị trƣờng bia có triển vọng cao, sản lƣợng bia có tỉ lệ tăng trƣởng thƣờng niên

khá cao ở mức 3,8% tại châu Á và 4,6% tại châu Phi trong năm 2012 cho đến năm

2016. Nguyên nhân này do đây là những khu vực có dân số đông (chiếm 60% và

14% thế giới), và độ tuổi uống bia 20-40 tuổi chiếm phần đông dân cƣ; hơn nữa

kinh tế tăng trƣởng nhanh, thu nhập bình quân đầu ngƣời liên tục đƣợc cải thiện (tại

Châu Á, GDP đầu ngƣời tăng bình quân 4,4%/năm, gấp đôi mức tăng trung bình

toàn cầu; Châu Phi tăng trƣởng kinh tế nhanh nhất thế giới với lần lƣợt 5,1% và

5,4% trong hai năm 2011 và 2012).

1.1.2 Tổng quan ngành bia Việt Nam

Sản xuất bia tại Việt Nam chiếm tỷ trọng doanh thu lớn nhất trong ngành đồ

uống có cồn, chiếm khoảng 89% giá trị và 97,9% về sản lƣợng. Là ngành sản xuất

công nghiệp nhẹ, lợi nhuận cao. Tính trong năm 2011 doanh thu đạt hơn 60.000 tỷ

đồng.

Theo Euromonitor, quy mô ngành bia Việt Nam năm 2012 ƣớc đạt 4,6 tỷ

USD (chiếm 3,7% GDP), tốc độ bình quân tăng trƣởng là 11-15%. Thu nhập bình

quân đầu ngƣời tăng (gấp 10 lần từ 1994 đến 2012, đạt gần 1.600 USD) và dân số ở

độ tuổi uống bia (20-40 tuổi) đƣợc dự báo tăng 5%/năm. Đây là những nhân tố giúp

ngành bia giữ đƣợc mức tăng trƣởng khá cao.

Việt Nam đứng đầu khu vực Đông Nam Á về mức tiêu thụ bia với gần 2,6 tỉ

lít bia trong năm 2011. Việt Nam cũng là một trong 25 quốc gia tiêu thụ bia mạnh

nhất thế giới. Với sức tiêu thụ này và bình quân tăng trƣởng cao, thị trƣờng bia Việt

Nam còn đƣợc dự báo tiềm năng tăng trƣởng cao hơn nữa, sẽ xếp thứ ba tại châu Á

về sản lƣợng tiêu thụ, chỉ sau Nhật và Trung Quốc. Sức tiêu thụ lớn làm tăng thị

trƣờng cạnh tranh ở Việt Nam xuất hiện của hàng loạt nhãn hiệu bia mới. Chính vì

vậy, từ nhiều năm nay, dù đã có nhiều thƣơng hiệu thất bại, nhƣng các hãng bia

nƣớc ngoài vẫn tiếp tục đầu tƣ vào thị trƣờng bia Việt Nam.

5

Việt Nam đứng thứ 13 trên thế giới về sản xuất bia, với tổng sản lƣợng bia

năm 2011 là 2,63 tỷ lít và năm 2010 là 2,59 tỷ lít; và là quốc gia có mức tăng trƣởng

cao về sản lƣợng trong mƣời năm qua là 240,4,%. Với 350 cơ sở sản xuất bia, tập

trung quanh khu vực các thành phố lớn; bia Việt nam có khả năng đáp ứng đủ nhu

cầu trong nƣớc. Ba doanh nghiệp lớn nhất trong thị trƣờng bia Việt Nam là Sabeco,

VBL (bia liên doanh Việt Nam - Vietnam Brewery Limited) và Habeco. Đứng đầu

về thị phần là Sabeco (47,5%), sau đó là VBL (18,2%) và Habeco (17,3%).

Theo thống kê năm 2012 sản lƣợng bia trên thị trƣờng Việt Nam đƣợc thể hiện ở

biểu đồ 1.1

Hình 1.1 Sản lƣợng bia từ năm 2000 - 2012

Thị trƣờng bia theo 3 phân khúc: Bia hơi giá bình dân; Bia chai, bia

lon với mức giá trung bình; Bia cao cấp với các dòng bia cao cấp và ngoại nhập;

Sabeco đang dẫn dầu dòng bia phổ thông và chiếm 35% lƣợng bia bán ra trên toàn

thị trƣờng; VBL nắm giữ 70% thị trƣờng bia cao cấp với mặt hàng nổi bật Heineken

và Tiger.

* Cạnh tranh giữa các doanh nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam

Việt Nam hiện có 350 cơ sở sản xuất bia lớn nhỏ ở khắp các địa phƣơng. Sản

xuất bia tập trung vào một số khu vực chính: Hồ Chí Minh (chiếm 23,2% tổng năng

lực sản xuất bia toàn quốc); Hà Nội: 13,44%, Hải Phòng: 7,47%; Hà Tây: 6,1%,

Tiền Giang: 3,79%; Huế: 3,05%; Đà Nẵng: 2,83% (Theo Euromonitor)[1].

Các loại hình doanh nghiệp sản xuất Bia trên thị trƣờng Việt Nam đƣợc phân biệt

gồm 3 dạng chính:

- Các Tổng Công ty Nhà nƣớc với 2 thƣơng hiệu danh tiếng và lâu đời là

Sabeco và Habeco.

6

- Doanh nghiệp Liên doanh với các thƣơng hiệu bia quốc tế sản xuất tại Việt

Nam nhƣ: Tiger (Thái), Heineken (Hà Lan), Calsberg (Đan Mạch), Foster's (Úc).

- Các nhà máy bia địa phƣơng nhƣ Huda Huế, Thanh Hóa, Bến Thành…

Thị phần ngành bia không thay đổi nhiều trong thời gian qua là: Sabeco,

Habeco và VBL. Thị trƣờng 3 doanh nghiệp lớn nhất ngành này chiếm tới 83% thị

phần. Tuy nhiên, bia không phải hàng hóa thiết yếu nên các doanh nghiệp vẫn cạnh

tranh quyết liệt trên thị trƣờng tiêu dùng.

Hình 1.2 Thị trƣờng bia Việt Nam 2010

(Nguồn: SSI research và Euromonitor)

Do khác biệt về thị hiếu, công nghệ sản xuất, thu nhập, cách thể hiện đẳng cấp

ngƣời dùng; bia có sự phân khúc sản phẩm và thị phần nhƣ sau:

- Phân khúc bia hơi (chƣa tiệt trùng) chiếm khoảng 43% khối lƣợng tiêu thụ và

30% giá trị tiêu thụ. Habeco là Doanh nghiệp có sản lƣợng tiêu thụ cao nhất tại Hà

Nội và các tỉnh phía Bắc.

- Phân khúc bia tiệt trùng đóng lon hoặc chai chiếm đứng đầu trên thị trƣờng

với mức tiêu thụ 45% về khối lƣợng và 50% về giá trị. Trong đó cao nhất trong thị

trƣờng tiêu thụ là Sabeco, Habeco với dòng sản phẩm bia Sài gòn (xanh, đỏ), Bia

Hà Nội và Nhà máy bia Huế với thƣơng hiệu bia Huda.

- Phân khúc nhỏ nhất là bia cao cấp chiếm 12% về khối lƣợng và 20% về giá trị

tiêu thụ. Đứng đầu là các sản phẩm Tiger, Heineken của VBL, Carlbergs của Nhà

7

máy Bia Đông Nam Á, ngoài ra còn có các thƣơng hiệu Việt là Sài Gòn Đỏ và 333

của Sabeco. Trong đó phân khúc Trung và Cao cấp cạnh tranh khá gay gắt, Sabeco

đứng cao nhất thị trƣờng chiếm 31% thị phần với các dòng sản phẩm bia hạng trung

và sản phẩm cao cấp; Bia liên doanh VBL chiếm 20% với các dòng sản phẩm bia

cao cấp; tiếp theo là Bia Hà Nôi chiếm 10%.

10 loại bia được tiêu thụ cao nhất thị trường hiện nay

Bên cạnh sự cạnh tranh của các doanh nghiệp trong nƣớc thị phần bia nƣớc

ngoài cũng đẩy mạnh xâm nhập thị trƣờng Việt Nam. Kể từ sau khi hội nhập và mở

cửa (năm 1991), Đầu tƣ nƣớc ngoài tăng cƣờng ở Việt Nam; rất nhiều thƣơng hiệu

bia nổi tiếng thế giới từ Bỉ, Đức, Mỹ, Mexico, Hà Lan, Nga, Séc…đã vào thị

trƣờng nhƣ: Heineken, Fosters, Tiger, Larger, Larue, BGI… Sự xuất hiện ngày càng

nhiều của các dòng bia ngoại đã đẩy cuộc cạnh tranh trong ngành bia ngày càng gay

gắt hơn. Hiện nay các nhà đầu tƣ nƣớc ngoài đã đƣợc phép sở hữu 100% doanh

(Nguồn: Nghiên cứu thị trường công ty bia Sabeco)

8

nghiệp nội địa thuộc ngành bia. Cụ thể cuối năm 2011, Tập đoàn Carlsberg (Đan

Mạch) đã nắm giữ 100% vốn Nhà máy bia Huế. Nhà máy bia Sapporo Việt Nam

với tổng vốn đầu tƣ 75 triệu USD (phía Nhật Bản góp 71% và phía Việt Nam góp

29%) cũng đã đi vào hoạt động và đang tìm cách phát triển thị trƣờng ở Việt

Nam… Cạnh tranh cũng khiến nhiều thƣơng hiệu bia ngoại thất bại. Các thƣơng

hiệu trụ vững và phát triển nhƣ Heineken, Carlsberg, Tiger.., đã làm không ít

thƣơng hiệu lớn ngành Bia trên thế giới bị đẩy ra khỏi thị trƣờng. Có rất nhiều

nguyên nhân dẫn đến thất bại nhƣ: định vị sai, sản phẩm không hợp khẩu vị của

ngƣời Việt, rào cản kênh phân phối, năng lực tài chính...

Bảng 1.2 Cạnh tranh của các thƣơng hiệu bia trong và ngoài nƣớc

tại Việt Nam 2010

Nhà sản xuất Sản phẩm chủ đạo Công suất

(Tr.lít/Năm) Khu vực sản xuất

Sabeco Bia 333, Sài gòn đỏ,

Sài gòn xanh 1600

HCM, Cần Thơ,

Sóc Trăng

Liên doanh nhà

máy bia Việt Nam

(VBL)

Heiniken, Tiger,

Ankor, Foster HCM,Hà Tây

Habeco Bia Hà Nội, bia hơi 400 Hà Nội, Hải

Dƣơng

Bia Thanh Hóa

Bia Hà Nội, bia

Thanh Hóa (bia hơi,

chai, lon)

70 Thanh Hóa

San Miguel Việt

Nam San Miguel 50 Nha Trang

Liên doanh nhà

máy bia Đông Nam

Á, Việt Hà

Halida, Carls berg Hà Nội, Hải

Dƣơng

Bia Huế Huda, Festival 200 Huế

(Nguồn: Bộ Công thương, Hiệp hội bia rượu Việt Nam)

9

1.2 Quy trình sản xuất bia

1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia là malt đại mạch, hoa houblon và

nƣớc. Ngoài ra ngƣời ta còn dùng một số nguyên liệu thay thế nhƣ đại mạch chƣa

nảy mầm, gạo, ngô…

* Nƣớc:

Do thành phần chính của bia là nƣớc nên nƣớc là nguyên liệu có ảnh hƣởng

rất quan trọng trong quá trình sản xuất bia. Trong nhà máy bia nƣớc đƣợc sử dụng

với nhiều mục đích khác nhau nên lƣợng nƣớc cấp rất lớn. Nƣớc dùng để nấu bia

không nhiều nhƣng tác động rõ rệt đến chất lƣợng bia. Mặc dù ảnh hƣởng của nó

cũng nhƣ là tác động tƣơng hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nƣớc đƣợc

sử dụng trong ngành sản xuất bia khá phức tạp. Vì vậy, ngoài việc đáp ứng các quy

định đối với nƣớc uống, nƣớc sản xuất bia còn phải xử lý qua hệ thống RO đảm bảo

một số tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Nƣớc nấu bia phải trong suốt, không màu, có vị dễ

chịu, không có mùi lạ và không chứa các vi sinh vật gây bệnh để đem lại sự ổn định

về chất lƣợng và mùi vị của sản phẩm. Một số yêu cầu hóa học của nƣớc nấu bia

nhƣ sau:

- Độ cứng toàn phần: 5-6 mg- dlg/l

- pH= 6,8- 7,3

- COD theo KMnO4 ≤ 2 mg/l

- TLS < 600 mg/l

- Hàm lƣợng sắt: không quá 0,3 mg/l

- Hàm lƣợng mangan: không quá 0,2 mg/l

- Hàm lƣợng nitrat: không quá 10 mg/l

- Trong nƣớc nấu bia không có xianua, thủy ngân, bari, crom, photphat,

nitric...[13]

* Malt đại mạch:

Bằng cách ngâm các hạt lúa mạch vào trong nƣớc, cho phép chúng nảy mầm

đến một giai đoạn nhất định và sau đó làm khô hạt đã nảy mầm trong các lò sấy để

10

thu đƣợc hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa (Malt). Mục tiêu chủ yếu của quy trình này

giúp hoạt hóa tích lũy về khối lƣợng và hoạt lực của hệ enzym trong đại mạch. Hệ

enzym này giúp chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đƣờng hòa tan bền vững vào

nƣớc tham gia quá trình lên men. Malt đại mạch vừa là tác nhân đƣờng hóa vừa là

nguyên liệu đặc trƣng dùng để sản xuất bia. Malt phải sạch, có mùi thơm đặc trƣng,

vị ngọt, màu vàng sáng, đều không đƣợc mốc và có mùi hôi. Thành phần hóa học

của malt của malt đƣợc nêu trong bảng 1.3 [13].

Bảng 1.3. Thành phần hóa học của malt đại mạch

TT Thành phần Phần trăm chất khô

1 Tinh bột 58

2 Đƣờng khử 4

3 Sacaroza 5

4 Pentoza hòa tan 1

5 Pentoza không hòa tan 9

6 Xenluloza 6

7 Chất chứa nito 10

8 Chất béo 2,5

Ngoài ra, còn chứa một số chất khác nhƣ chất màu, chất đắng, chất

thơm…Trong malt có chứa các enzym thủy phân nhƣ: a-amylaza, b-proteinaza,

peptidaza, fitaza, amylofotfataza.

* Gạo:

Để sản xuất bia có thể lựa chọn các nguyên liệu khác để sử dụng cùng Malt

nhƣng ở Việt Nam các cơ sở thƣờng sử dụng là gạo. Đây là loại hạt có hàm lƣợng

tinh bột khác cao có thể đƣợc sử dụng sản xuất đƣợc các loại bia có chất lƣợng hảo

hạng. Gạo đƣợc đƣa vào chế biến dƣới dạng bột nghiền mịn dễ tan trong quá trình

hồ hóa, sau đó đƣợc phối trộn cùng với bột nghiền mịn để dễ tan trong quá trình hồ

hóa, sau đó đƣợc phối trộn cùng với bột malt sau khi đƣờng hóa. Để lựa chọn gạo

ngƣời ta chú ý tới các loại hạt gạo trắng trong và các hạt gạo màu trắng đục bởi hàm

11

lƣợng protein. Do đó, trong sản xuất bia, các nhà sản xuất thƣờng chọn loại có độ

trắng đục cao hơn.

* Hoa houblon

Hoa Houblon đƣợc con ngƣời biết đến và đƣa vào sử dụng khoảng 3000 năm

TCN. Đây là nguyên liệu không thể thiếu đƣợc trong sản xuất bia, giúp tạo cho bia

mùi thơm đặc trƣng và vị đắng dễ chịu. Trong sản xuất bia ngƣời ta thƣờng sử dụng

hoa houblon dƣới nhiều dạng khác nhau: dạng tƣơi, cao hoa, hoa viên nhƣng để bảo

quản đƣợc lâu và dễ vận chuyển, houblon đƣợc sấy khô và chế biến thành cao hoa,

hoa viên để tăng thời gian bảo quản và sử dụng.

Giá trị công nghệ sản xuất bia là nhựa houblon, các chất tanin và tinh dầu. Nhựa

hoa houblon tạo nên chất đắng và sát trùng . Tinh dầu houblon là hỗn hợp phức tạp

các hydrat cacbon và chứa nhiều hợp chất chứa oxy dƣới dạng tecpen, góp phần

làm chobia thơm hơn. Ngoài ra, trong hoa houblon còn chứa một số chất khác nhƣ

protein, mỡ, sáp, các hợp chất fiprotein, xenluloza…làm tăng khả năng tạo và giữ

bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm.

* Men:

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đƣờng. Các giống men bia cụ

thể đƣợc lựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau. Men bia sẽ chuyển hóa đƣờng

thu đƣợc từ những hạt ngũ cốc để tạo ra cồn và carbon dioxit (CO2)

1.2.2 Quy trình sản xuất bia

Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu đƣợc bằng

cách lên men bia ở nhiệt độ thấp dịch đƣờng (chế biến từ malt đại mạch và các hạt

giàu tinh bột nhƣ gạo, ngô…) cùng với nƣớc và hoa houblon. Tất cả các loại bia đều

chứa một lƣợng cồn từ 1,8 đến 7% so với thể tích và khoảng 0,3 đến 0,5 % khí CO2

tính theo trọng lƣợng. Đây là hai sản phẩm chính của quá trình lên men bia từ các

loai dịch đƣờng đã đƣợc houblon hóa, đƣợc tiến hành do một số chủng đặc hiệu của

nấm men saccharomyces. Ngoài ra trong bia còn chứa các hợp chất khác, một số là

sản phẩm phụ của quá trình lên men, một số là sản phẩm của quá trình tƣơng tác

hóa học, phần còn lại là những cấu tử, hợp phần của dịch đƣờng không bị biến đổi

12

trong suốt quá trình công nghê, tất cả những cấu tử này tùy vào mức độ và vai trò

đề trực tiếp tham gia vào việc định hình hƣơng vị và nhiều chỉ tiêu chất lƣợng của

bia thành phẩm. Với hƣơng thơm đặc trƣng và vị đắng dịu của hoa houblon, các

chất khoáng, chất tạo hƣơng… ở tỷ lệ cân đối đã tạo cho bia một hƣơng vị đậm đà

mà không hề thấy ở các sản phẩm khác. Nhân tố tạo ra tính độc đáo của bia trƣớc

hết là do đặc tính của nguyên liệu đầu vào và tính chất của quá trình công nghệ.

Công nghệ sản xuất bia là quá trình phức tạp dù đƣợc thực hiện thủ công hay

tự động hóa thì đều phải trải qua các giai đoạn sau:

- Chế biến dịch đƣờng, houblon hóa.

- Lên men chính để chuyển hóa dịch đƣờng thành bia non.

- Lên men phụ và tang trữ bia non thành bia tiêu chuẩn.

- Lọc trong bia, đóng bao bì, hoàn thiện sản phẩm…[13]

Thuyết minh công nghệ:

* Sản xuất dịch đường houblon hóa

- Làm sạch, đánh bóng và nghiền malt.

Malt đƣợc rửa sạch vài lần rồi mới đƣa vào máy xay để nghiền nhỏ. Mục

đích chính của việc nghiền là để tăng mặt tiếp xúc với nƣớc tạo điều kiện để tăng

tốc các quá trình lý học và hóa sinh học trong khi hòa thấm hạt vào nƣớc, bảo đảm

tối đa các chất trích ly chuyển từ hạt vào dung dịch.

- Đƣờng hóa nguyên liệu.

+ Thủy phân nguyên liệu, nhiệm vụ của quá trình thủy phân là chuyển hóa

các thành phần chính của malt và nguyên liệu thay thế (gạo, ngô, bột mì…) thành

những chất hòa tan trong nƣớc, trong đó quan trọng nhất là các loại đƣờng và axit

amin. Có nhiều phƣơng pháp nấu nhƣng nói chung các phƣơng pháp đều dựa trên

các nhiệt độ tối ƣu của các enzym để thủy phân nguyên liệu. Đa số các cơ sở sản

xuất bia ở nƣớc ta sử dụng tỉ lệ nguyên liệu 70% malt và 30% gạo. Nguyên liệu

đƣơc nghiền nhỏ sẽ đƣợc hòa trộn với nƣớc ở trong thiết bị đƣờng hóa. Lƣợng nƣớc

phối trộn với bột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia và đặc tính kỹ thuật của hệ

thống thiết bị.

13

+ Trong môi trƣờng giàu nƣớc các hợp chất phân tử sẽ hòa tan vào nƣớc trở

thành chất chiết của dịch đƣờng sau này, các hợp chất cao phân tử nhƣ tinh bột,

protein sẽ bị tác động bởi các nhóm enzyme tƣơng ứng khi nhiệt độ khối dịch đƣợc

nâng đến điểm thích hợp dƣới sự xúc tác của hệ emzym thủy phân các hợp chất cao

phân tử sẽ bị cắt thành sản phẩm thấp phân tử và hòa tan vào nƣớc trở thành chất

chiết của dịch đƣờng.

+ Ở phân đoạn sản xuất dịch đƣờng thƣờng đƣợc bố trí các loại thiết bị chính

sau: thiết bị phối trộn, thiết bị đƣờng hóa, thiết bị lọc, thiết bị đun dịch đƣờng với

hoa houblon, thiết bị tách bã hoa…

- Lọc bã malt: Sau khi đƣờng hóa kết thúc, bao gồm 2 hợp phần: pha rắn và

pha lỏng.

+ Thành phần pha rắn bao gồm các cấu tử không hòa tan của bột nghiền còn

pha lỏng bao gồm nƣớc và các hợp chất phân tử đƣợc trích ly từ malt hoàn tan trong

đó. Pha rắn còn gọi là bã malt còn pha lỏng gọi là dịch đƣờng.

+ Mục đích của quá trình này là tách pha lỏng ra khỏi hỗn hợp để tiếp tục các

bƣớc tiếp theo của quá trình còn pha rắn loại bỏ ra ngoài.

+ Thiết bị lọc bã malt; thùng lọc đáy bằng, máy ép khung bàn…

- Nấu dịch đƣờng với hoa houblon:

+ Mục đích của việc nấu dịch đƣờng với hoa houblon để trích ly chất đắng,

tinh dầu thơm, polyphenol và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đƣờng

để làm nó có vị đắng và hƣơng thơm dịu của hoa – đặc trƣng của bia. Đồng thời làm

ổn định thành phần dịch đƣờng, làm mất hoạt lực của enzym.

+ Polyphenol khi hòa tan vào dịch đƣờng ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với các

hợp chất protein tạo thành các phức chất màng nhầy dễ kết lắng sẽ kéo theo các

phần tử cặn lắng theo.

+ Trƣờng độ đun sôi với hoa phụ thuộc chất lƣợng nguyên liệu, cƣờng độ

đun, nồng độ chất hòa tan… và nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,5 giờ.

- Làm lạnh và tác cặn dịch đƣờng:

14

Dịch đƣờng: bao gồm nƣớc và các cấu tử hòa tan, chất chiết: cấu tử hòa tan

chứa 93% chất hữu cơ và 7% chất vô cơ.

* Lên men chính, lên men phụ và tàng trữ bia:

Lên men là giai đoạn quyết đinh để chuyển hóa dịch đƣờng houblon hóa

thành bia dƣới tác động của nấm men thông qua hoạt động của chúng

- Lên men chính: một lƣợng lớn cơ chất trong dịch đƣờng bị nấm men hấp

phụ tạo thành rƣợu etylic, khí CO2, các hợp chất dễ bay hơi… một phần nhỏ bị kết

lắng và phải loai bỏ ra ngoài.

- Lên men phụ và tàng trữ bia: Ở giai đoạn này các quá trình sinh địa hóa lý

xảy ra hoàn toàn giống với quá trình lên men chính nhƣng với tốc độ chậm hơn vì

nhiệt độ thấp hơn và lƣợng nấm men cũng ít hơn, đây là quá trình nhằm chuyển hóa

hết phần đƣờng có khả năng lên men còn tồn tại trong bia non.

- Lọc làm trong bia: Sự hiện diện của các hạt dạng keo, nấm men, nhựa

đắng… góp phần làm giảm độ bền của bia, do đó lọc bia làm trong giúp tăng thời

gian bảo quản bia khi lƣu hành trên thị trƣờng. Bia sau khi lọc đƣợc đƣa về thùng

chứa bia thành phẩm. Từ thùng chứa bia trong bia có thể đƣợc bão hòa thêm CO2

(nếu cần thiết).

- Chiết bia vào chai, lon, bom.

Quy trình sản xuất bia

15

Hình 1.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bia

Xay nghiền Phụ liệu

Ngâm nấu

đƣờng hóa

Lọc trong

Dịch đƣờng

Bia tƣơi

Lọc trong

Làm nguội

Lắng trong

Đun sôi

Hơi nƣớc

Hoa houblon

Không khí

Xử lý Nén

Lên men chính

Lên men phụ và tàng trữ

Chiết chai, lon

Chai, lon

Rửa khử trùng Thanh trùng Dán nhãn

Xuất xƣởng

CO2

Xử lý

Malt khô

Nƣớc

Bụi, tiếng ồn

Hơi nƣớc, nƣớc ngƣng

Bã hèm, nƣớc thải

Hơi nƣớc, nƣớc ngƣng

Cặn hoa

Kết tủa nƣớc lạnh,

nƣớc làm mát

CO2

Men, bia

Nƣớc thải, bia, chai vỡ Nhãn rách

16

1.3 Nguồn và đặc trƣng nƣớc thải ngành sản xuất bia.

1.3.1 Các nguồn thải từ nhà máy bia:

Công nghệ sản xuất bia sử dụng một lƣợng nƣớc lớn và thải ra một lƣợng

nƣớc thải đáng kể. Lƣợng nƣớc thải lớn gấp 10- 20 lần lƣợng bia thành phẩm. Định

mức sử dụng cho 1000 lít bia thƣờng sẽ là 10 m3(số liệu do cơ sở cung cấp nƣớc

công ty bia Việt Hà). Nƣớc thải của các nhà máy bia chủ yếu đƣợc phát sinh từ hai

nguồn:

- Nƣớc thải sản xuất từ các phân xƣởng trong đó nƣớc đƣợc sử dụng cho

nhiều công đoạn, quá trình khác nhau nhƣ: nƣớc công nghệ (nƣớc nấu nha), làm

lạnh, nƣớc vệ sinh thiết bị, nhà xƣởng, nƣớc rửa bao bì, nƣớc lò hơi…

+ Nƣớc làm lạnh, nƣớc ngƣng: đây là nguồn nƣớc thải ít hoặc gần nhƣ không

bị ô nhiễm có khả năng tuần hoàn sử dụng lại.

+ Nƣớc thải từ bộ phận nấu đƣờng hóa: chủ yếu là nƣớc vệ sinh thùng nấu,

bể chứa…nên chứa nhiều bã malt, tinh bột, các chất hữu cơ…

+ Nƣớc thải từ hầm lên men: là nƣớc vệ sinh các thiết bị lên men thùng chứa,

đƣờng ống…nên có chứa bã men, các chất hữu cơ.

+ Nƣớc thải rửa chai: đây là một trong những dòng thải gây ô nhiễm lớn

trong công nghệ sản xuất bia. Chai nƣớc khi đƣợc đóng bia phải đƣợc rửa bằng

dung dịch kiềm loãng nóng (1-3% NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên

ngoài chai, cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai, sau đó

rửa sạch bằng nƣớc nóng và nƣớc lạnh. Do đó dòng thải của quá trình rửa chai có

độ pH cao và làm cho dòng thải chung có giá trị pH kiềm tính.

+ Nƣớc thải vệ sinh nhà xƣởng: Công đoạn sản xuất bia có nhiều công đoạn,

mỗi công đoạn tạo ra nƣớc thải mang đặc tính riêng. Hàm lƣợng BOD, SS trong

nƣớc thải bia là khá cao.

- Nƣớc thải sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy

Sơ đồ hình 1.5 mô tả nguồn gốc dòng thải sinh ra trong quá trình sản xuất

bia: nƣớc thải sinh ra ở tất cả các công đoạn của quá trình rửa thiết bị, nhà

xƣởng[5].

1.3.2 Thành phần và tính chất nƣớc thải của các nhà máy bia

Mặc dù sử dụng lƣợng lớn nƣớc, nhƣng các chỉ tiêu ô nhiễm trong nƣớc thải

vẫn vƣợt các quy định cho phép xả ra nguồn. Do đặc điểm quá trình sản xuất, nƣớc

17

thải sản xuất bia có hàm lƣợng chất hữu cơ cao. Giá trị COD khoảng 1000 đến

5000mg/l.Thành phần ô nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ dễ bị chuyển hóa sinh

học. Tùy theo công nghệ của từng dây chuyền sản xuất, thành phần nguyên liệu

cũng nhƣ chế độ cấp nƣớc cho các nhà máy bia mà lƣợng các chất gây ô nhiễm

trong nƣớc biến động. Nhìn chung, đây là môi trƣờng rất tốt cho vi sinh vật phát

triển, kể cả các vi sinh vật gây bệnh. Đặc trƣng của nƣớc thải theo các nguồn thải

chính đƣợc nêu trong bảng 1.4 [21]

Bảng 1.4. Thành phần nƣớc thải một số khâu sản xuất bia

Tính chất nƣớc thải của một số nhà máy bia trên thế giới đƣợc nêu trên bảng 1.5 [5]

Bảng 1.5. Thành phần và tính chất nƣớc thải một số nhà máy bia nƣớc ngoài

Chỉ tiêu

Nhà máy

bia

Haacht

Nhà máy

bia

Jupiler

Nhà máy bia

Alken-Maes

Nhà máy bia

Martens

Lƣu lƣợng, m3/ngày 2400- 3000 10500 2400 2000

Tải lƣợngBOD, kg/ngày 3500 14000 5800 3250

BOD, mg/l 800- 1300 1100-1700 1000-2400 1400- 1800

COD, mg/l 1800- 2600 2000-3000 1500-5000 2500- 3500

SS, mg/l 300- 450 500-1000 1000-1800 300- 500

Nhìn chung, nƣớc thải nhà máy bia là môi trƣờng tốt cho các loại vi khuẩn

phát triển. Theo nghiên cứu của Carelin Ia.A và Repin BN. tỷ lệ giữa BOD5/tổng

Nitơ trong nƣớc thải là 75:1 và BOD5/tổng phốt pho trong nƣớc thải là 310:1. Tuy

nhiên hàm lƣợng nitơ tổng số và phốt pho trong nƣớc thải sản xuất bia cũng rất cao.

Tổng nitơ khoảng 20 đến 30 mg/l và tổng phốt pho là 5 đến 10 mg/l.

Ở nƣớc ta, hai nhà máy bia lớn là nhà máy bia Sài Gòn và nhà máy bia Hà

Nội. Các nhà máy bia nhỏ địa phƣơng khác có quy mô nhỏ. Thông thƣờng sản

Nguồn Thành phần ô nhiễm Đặc trƣng

1. Nấu, đƣờng hóa

2. Rửa thiết bị lên men, bể chứa

3. Rửa thiết bị lọc

4. Chiết bia, rửa bom

Bã malt, gạo

Bia, Protein, nấm men

Bia, nấm men, Diatomit

Xút, bia rơi vãi

BOD, SS

BOD

BOD, SS

BOD, pH cao

( Nguồn: Trần Đức Hạ, Báo cáo đề tài NCKH B2002- 34- 30 nghiên cứu đề xuất

công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia địa phương)

18

lƣợng bia từ vài triệu đến 20 triệu lít năm. Công nghệ sản xuất bia phần lớn là công

nghệ truyền thống theo các dây chuyền nhập ngoại của Đan Mạch, Đức…hoặc của

các trƣờng đại học Bách khoa, viện Công nghệ thực phẩm… nồng độ các chất ô

nhiễm trong nƣớc thải của các nhà máy bia không giống nhau, phụ thuộc vào đặc

điểm công nghệ, trang thiết bị, nguyên vật liệu, thành phần và tính chất nƣớc cấp.

Kết quả phân tích nƣớc thải có quy mô nhỏ đƣợc tổng kết ở bảng 1.6 [5].

Bảng 1.6. Đặc điểm chính của nƣớc thải bia

Đặc trƣng Khoảng giá trị

pH 6-9,5

SS (mg/l) 150-300

BOD5 (mg/l) 700-1500

COD (mg/l) 850-1950

Tổng Nito (mg/l) 15-45

Tổng Photpho (mg/)l 4,9- 9,0

Coliform (MPN/100ml) <10.000

( Nguồn: Trần Đức Hạ, Số liệu nghiên cứu tại công ty bia Ong Thái Bình, nhà máy

bia Nghệ An, nhà máy bia Hạ Long…)

Kết quả cho thấy, đối với các cơ sở sản xuất bia nhỏ, nồng độ các chất bẩn

trong nƣớc thải rất lớn. Hàm lƣợng BOD, COD, TSS… đều rất cao, vƣợt tiêu chuẩn

cho phép xả ra nguồn nƣớc mặt loại A theo quy chuẩn QCVN 40:2011/ BTNMT

nhiều lần. Hàm lƣợng BOD, COD và SS của một số nhà máy bia đƣợc nêu trên biểu

đồ hình 1.4 [5].

Hàm lƣợng chất hữu cơ cao, cặn lơ lửng lớn, nƣớc thải sản xuất bia gây mùi

hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy hòa tan trong nƣớc nguồn khi tiếp nhận chúng.

Mặt khác các muối nitơ, phốt pho... trong nƣớc thải bia dễ gây hiện tƣợng phú

dƣỡng cho các thủy vực sông, mƣơng, ao, đầm… gây ô nhiễm thứ cấp cho nguồn

tiếp nhận.

19

0

200

400

600

800

1000

1200

Bia Việt

Hà

Bia

Đông

Nam Á

Bia

Vinh

Bia Thái

Bình

Bia

NADA

Bia Hạ

Long

COD, mg'l BOD, mg/l SS, mg/l

Hình 1.4 Hàm lƣợng COD, BOD, SS trong nƣớc thải của một số nhà máy bia

Do nƣớc thải nhà máy bia chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, nên

khi xả vào nguồn quá trình oxy hóa sinh hóa diễn ra rất nhanh, làm giảm oxy hòa

tan, gây ảnh hƣởng trực tiếp đến hệ động thực vật dƣới nƣớc. Khi quá trình oxy hóa

hiếu khí bị ngừng, các loại vi khuẩn kỵ khí có sẵn trong nƣớc thực hiện quá trình

lên men, phân hủy tiếp tục chất hữu cơ, tạo thành CH4, CO2 ... Các chất chứa lƣu

huỳnh sẽ tạo nên H2 S gây mùi hôi thối khó chịu cho xung quanh. Nƣớc thải nhà

máy bia là môi trƣờng cho các loại vi khuẩn phát triển. Ảnh hƣởng đến hệ thực vật

trên cạn, dọc theo các bờ kênh mƣơng.

Ngoài ra, nƣớc thải xả sau quá trình nấu có nhiệt độ cao (thƣờng 50- 70oC)

và trong quá trình nấu có sử dụng hoa houblon nên dễ gây diệt khuẩn cũng nhƣ một

số thành phần sinh vật khác của thủy vực tiếp nhận nƣớc thải.

1.4 Các biện pháp giảm thiểu nƣớc thải

Để giảm lƣợng nƣớc thải và các chất gây ô nhiễm nƣớc thải trong công nghệ

sản xuất bia cần phải thực hiện các biện pháp sau [7]:

1.4.1 Phân luồng dòng thải

Nƣớc thải của các công đoạn khác nhau, có đặc tính khác nhau. Có nhiều

công đoạn nƣớc khá sạch, không cần xử lý hoặc xử lý sơ bộ (nhƣ nƣớc làm mát)

cho sử dụng tuần hoàn lại hay thải thẳng không qua trạm xử lý. Do đó sẽ giảm định

mức tiêu hao nƣớc và nƣớc thải cho một đơn vị sản phẩm (do giảm chi phí nƣớc cấp

và xử lý nƣớc thải), đánh giá mức độ tiên tiến của công nghệ. Do đó đầu tƣ cho

20

công trình trạm xử lý sẽ thấp do lƣợng nƣớc thải cần xử lý giảm và công suất trạm

xử lý không lớn. Mặt khác, công nghệ xử lý sẽ phức tạp do nƣớc thải có đặc trƣng

tổng hợp. Nếu tách riêng các dòng thải của các phân xƣởng có đặc tính khác nhau

sẽ có các biện pháp xử lý đơn giản, ít tốn kém hơn. [22]

Việc phân luồng nƣớc thải giúp cho khâu quản lý biết đƣợc từng loại nƣớc

có thể tái sử dụng hay phải xử lý và biết khâu nào dùng lãng phí nƣớc, nhiều nƣớc

thải cần khắc phục, tiết kiệm. Từ đó có biện pháp quản lý hay thay đổi công nghệ,

kỹ thuật, thiết bị… Có thể phân luồng nƣớc thải theo mức độ nhiễm bẩn nhƣ hình

1.5

Dòng 1: Nếu dùng để làm lạnh trong các thiết bị truyền nhiệt của hệ thống

đƣờng hóa , lên men, máy lạnh… Đây là luồng nƣớc sạch với số lƣợng lớn.

Dòng 2: Nƣớc thải sinh hoạt của công nhân khu vực hành chính, sản xuất.

Dòng 3: Dòng thải từ các phân xƣởng xay nghiền nguyên liệu, nấu đƣờng

hóa, lên men, lọc, chiết bia… Dòng thải này chủ yếu là nƣớc vệ sinh thiết bị, sàn

nhà có hàm lƣợng hữu cơ cao nhƣ tinh bột, đƣờng, bã, bã hoa Hoblon, bã bia, xác

men, bia rơi vãi.

Dòng 4: Dòng thải do thoát nƣớc mƣa không lớn, không gây ô nhiễm, tập

trung vào mùa mƣa và có thể thải trực tiếp ra cống.

1.4.2 Xử lý làm mát nƣớc làm lạnh tuần hoàn

Trong một số thiết bị cần tiến hành làm mát các bộ phận của máy hay lấy

nhiệt của quá trình gia công bằng cách dùng nƣớc lạnh để trao đổi nhiệt gián tiếp.

Nƣớc sau khi trao đổi nhiệt bị nóng lên nhƣng vẫn là nƣớc sạch. Do đó nên sử dụng

lại nƣớc này để tiết kiệm và giảm chi phí cho nƣớc cấp. [19]

1.4.3 Xử lý nƣớc thải sản xuất

Đây là dòng nƣớc thải gây ô nhiễm chính cần tập trung xử lý. Dòng thải này

có hàm lƣợng chất hữu cơ cao và dễ bị phân hủy làm ô nhiễm môi trƣờng. Nếu

không xử lý loại nƣớc thải này sẽ là môi trƣờng thích hợp cho vi sinh vật phát triển,

kể cả vi sinh vật gây bệnh do đó sẽ dẫn đến gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, đất nhất

là tác động tới nguồn nƣớc trong khu vực. Dòng thải này còn gây ô nhiễm thứ cấp

do lên men các chất hữu cơ sinh ra các axit hữu cơ: butylic, propyonic, lactic…

phân hủy protein tạo ra các aixit amin và các amin đặc trƣng của sự thối rữa gây

mùi khó chịu. [15]

21

Hình 1.5 Sơ đồ dòng thải của nhà máy bia

Lên men

Cặn lọc

Men

giống

Bom

Nƣớc cấp để rửa thiết bị sàn

Trợ lọc Lọc bã

Bão hòa CO2

Bia tƣơi

Chiết bom Rửa

Bia rơi vãi

Làm lạnh

Nƣớc

Muối

Làm lạnh

Nấm

men

Nén

CO2

Nƣớc

Làm lạnh

Nƣớc

nóng

Cho hạ

Nhiệt độ

rồi tuần

hoàn

Máy

lạnh

Nấu hoa

Tách bã hoa – lắng

Houblon

Hơi

Bã hoa

Nghiền bột

Gạo

ooo Malt

Nấu – đƣờng hóa

Lọc trong

Nƣớc công nghệ

Phụ gia(Enzin)

Hơi

Nƣớc

nóng

Bã malt

22

1.4.4 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải trong sản xuất bia

Việc chọn phƣơng pháp xử lý nƣớc thải của quá trình sản xuất bia phụ thuộc

vào nhiều yếu tố: đặc tính của nƣớc thải, lƣu lƣợng nƣớc thải, điều kiện kinh tế kỹ

thuật và diện tích xây dựng…Hiện nay, có một số phƣơng pháp làm sạch nƣớc thải

bia nhƣ sau:

a, Phƣơng pháp hóa lý [5]

Trong quá trình xử lý nƣớc thải bia phƣơng pháp hóa lý thƣờng đƣợc sử

dụng: lắng lọc kết hợp, hấp thụ, tuyển nổi. trao đổi ion…

- Phương pháp lắng lọc kết hợp

Phƣơng pháp này hiệu quả khi đƣợc sử dụng để tách các hạt keo phân tán có

kích thƣớc : 1 - 100m.

Trong xử lý nƣớc thải bia, sự keo tụ diễn ra dƣới ảnh hƣởng các chất bổ sung

gọi là chất keo tụ. Chất keo tụ tạo thành các bông hydroxit kim loại sẽ lắng nhanh

trong trƣờng trọng lực. Các bông này có khả năng hút các hạt keo và các hạt lơ lửng

rồi kết hợp chúng lại với nhau. Các hạt keo có điện tích dƣơng yếu, các hạt lơ lửng

có điện tích âm suy yếu nên giữa chúng có sự hút lẫn nhau. Chất keo tụ thƣờng là

muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng.

Việc lựa chọn chất keo tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hóa lý, giá

thành và nồng độ tạp chất trong nƣớc.

Bông hydroxit tạo thành sẽ hấp thụ và dính kết các chất huyền phù , các chất

ở dạng keo trong nƣớc thải, ở điều kiện thủy động học thuận lợi những bông đó sẽ

lắng xuống đáy bể ở dạng cặn. Khi sử dụng chất keo tụ thời gian lắng tƣơng đối lớn.

Điều này không thích hợp với xử lý nƣớc thải bia vì lƣu lƣợng nƣớc thải bia lớn.

- Phương pháp tuyển nổi

Trong nƣớc các phân tử có bề mặt kỵ nƣớc sẽ có khả năng kết dính vào các

bọt khí. Khi các khí và các phần tử phân tán cùng vận động trong nƣớc thì các phần

tử đó sẽ tập trung trên bề mặt các bọt khí và nổi lên.

* Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch: Bản chất của phƣơng pháp

này là tạo dung dịch quá bão hòa không khí. Khi giảm áp suất các bọt khí sẽ tách ra

23

khỏi dung dịch và làm nổi chất bẩn. Có hai loại tuyển nổi chân không và tuyển nổi

áp suất. Phƣơng pháp này để làm sạch nƣớc thải chứa hạt ô nhiễm rất mịn,

* Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí: Dùng để xử lý nƣớc thải

có nồng độ các hạt lơ lửng cao (>2g/l) và đƣợc thc hiện nhờ bơm tuabin kiểu cánh

quạt. Trong xử lý nƣớc thải, tuyển nổi thƣờng đƣợc sử dụng để khử các chất lơ lửng

làm đặc bùn sinh học. Phƣơng pháp này có ƣu điểm so với phƣơng pháp lắng là có

thể khử đƣợc hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm, trong thời gian ngắn, phƣơng

pháp tuyển nổi đƣợc sử dụng rộng rãi trong xử lý nƣớc thải của nhiền ngành công

nghiệp: chế tạo máy, thực phẩm và hóa chất.

- Phương pháp hấp phụ

Quá trình hấp phụ là quá trình hóa lý hút các chất (khí, lỏng hoặc các chất

hòa tan trong chất lỏng) bằng các chất rắn hay chất lỏng khác. Quá trình hấp phụ

đƣợc chia thành hai loại: hấp phụ và hấp thụ.

Hấp phụ đƣợc chia thành hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học với chất hấp phụ

(không hình thành các liên kết hóa học).

Hấp phụ hóa học xảy ra khi chất bị hấp phụ tạo với chất hấp phụ một hợp

chất hóa học trên bề mặt pha hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết

hóa học thông thƣờng nhƣ liên kết ion, liên kết phối trí, liên kết cộng hóa trị.

Sự hấp phụ trên giới hạn bề mặt vật rắn – dung dịch là sự hấp phụ có ứng

dụng quan trọng trong quá trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hóa lý – hấp

phụ.

Cơ sở lý thuyết của quá trình này là lý thuyết hấp phụ phân tử và lý thuyết

hấp phụ chất điện ly của chất hấp phụ chất rắn.

Các chất hấp phụ thƣờng gặp là:

- Chất hấp phụ không phân cực nhƣ than hoạt tính, một số nhựa hữu cơ.

- Chất hấp phụ phân cực nhƣ Fe2O3, silicagen…

Muốn xử lý nƣớc thải theo phƣơng pháp hấp phụ , thƣờng phải gắn chất hấp

phụ lên trên chất mang theo phƣơng pháp lọc hoặc trao đổi ion. Nhƣ vậy, nghiên

cứu xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hấp phụ chính là nghiên cứu khả năng hấp

24

phụ của các loại chất hấp phụ dùng để loại bỏ các tạp chất có trong nƣớc thải, ở đây

tạp chất đƣợc quan tâm nhất là các chất hữu cơ và vi khuẩn.

b, Phƣơng pháp sinh học [3]

Phƣơng pháp sinh học là phƣơng pháp xử lý nƣớc thải của các ngành công

nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ có chứa các thành phần có khả năng phân hủy bằng

phƣơng pháp sinh học và thƣờng là bƣớc xử lý thứ cấp sau khi nƣớc thải đƣợc xử lý

bằng phƣơng pháp hóa học để tách các chất độc, các phƣơng pháp cơ học để tách

các chất huyền phù, thô.

Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động sống của vi sinh vật để

phân hủy các chất hữu cơ gây bẩn trong nƣớc thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất

hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dƣỡng khai thác năng lƣợng.

Quá trình dinh dƣỡng và hô hấp của vi sinh vật thực chất là quá trình chuyển

hóa, hóa sinh các chất gây ô nhiễm trong nƣớc thải đƣợc làm sạch.

Ngƣời ta có thể phân loại các phƣơng pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác

nhau, nhƣng có thể chia làm hai loại chính: phƣơng pháp hiếu khí và phƣơng pháp

yếm khí

- Phương pháp hiếu khí

Phƣơng pháp này sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí, để đảm bảo hoạt

động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ từ 200 – 40

0C.

Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hiếu khí có thể trong điều kiện nhân tạo

hoặc tự nhiên: tại đó ngƣời ta tạo ra các điều kiện tối ƣu cho quá trình oxy hóa để

cho quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất xử lý cao hơn.

- Phương pháp yếm khí

Sử dụng vi sinh vật yếm khí để lên men bùn cặn sinh ra trong quá trình xử lý

nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học và nƣớc thải chứa lƣợng chất hữu cơ cao: 4 –

5g/l. Đây là phƣơng pháp cổ điển nhất dùng để ổn định bùn cặn trong đó các vi

khuẩn yếm khí phân hủy các chất hữu cơ.

Xử lý nƣớc thải, sử dụng quá trình lên men khí metan gồm hai pha: pha axit

và pha kiềm.

25

Trong axit các vi khuẩn tạo axit (các vi khuẩn tùy tiện, các vi khuẩn yếm khí

) hóa long các chất rắn hữu sau đó lên men và tạo ra axit bậc thấp: axit béo, cồn…

Trong pha kiềm các vi khuẩn tạo metan gồm các vi khuẩn yếm khí chuyển

hóa các sản phẩm trung gian tạo CH4 và CO2.

Phƣơng pháp yếm khí dùng để xử lý nƣớc thải có chứa chất hữu cơ ô nhiễm

cao (COD > 200mg/l) càng lớn càng tốt. Phƣơng pháp này có ƣu điểm là lƣợng bùn

sinh ra ít, tiêu tốn ít năng lƣợng (không cần sục khí) và tạo khí metan có giá trị năng

lƣợng. Do yêu cầu của dòng thải, nƣớc thải bia cần đƣợc xử lý yếm khí trƣớc để

giảm tải ô nhiễm trƣớc khi đƣa vào xử lý hiếu khí, kết hợp giữa phƣơng pháp hiếu

khí và yếm khí. Tất cả các phƣơng pháp sinh học thƣờng cần một mặt bằng xử lý và

kinh phí đầu tƣ lớn. Do đó, chỉ thích hợp với cơ sở sản xuất bia có quy mô và vốn

đầu tƣ lớn. Trong nƣớc thải công nghiệp, các phƣơng pháp hiếu khí đƣợc sử dụng

rộng rãi hơn cả [20,23]

c, Một số phƣơng pháp khác

* Phƣơng pháp bể lọc kỵ khí với dòng chảy

ngƣợc( bể UASB) [13]

Bể lọc kỵ khí với dòng chảy ngƣợc (upflow

anaerobe sludge blanket- UASB) đƣợc sử dụng để

xử lý nƣớc thải với nguyên tắc lọc qua tầng lớp bùn

lơ lửng và phân hủy, chất bẩn trong điều kiện yếm

khí. Bể UASB gồm 2 phần: phần lắng và phần

phân hủy

Hình 1.6 Bể UASB

Trong bể nƣớc thải đƣợc dẫn vào từ phía đáy. Phía trên có bố trí các thiết bị tách

các pha khí - rắn và thiết bị thu khi sinh vật. Không gian phía trên thiết bị thu khí sẽ

hình thành miền tĩnh và các hạt bùn do nƣớc cuốn lên sẽ lắng xuống và trƣợt theo

vách nghiêng (45o- 55

o) của thiết bị thu khí để lọt qua khe hở trở lại ngăn phân hủy.

Thời gian lƣu bùn trong bể không phụ thuộc vào thời gian lƣu nƣớc. Khi sinh vật

tạo ra trong quá trình lên men sẽ làm xáo trộn, tăng hiệu quả tiếp xúc giữa lớp bùn

hoạt tính kỵ khí với nƣớc thải.

26

Từ những năm 1970 bể đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi để xử lý nƣớc

thải sinh hoạt ở các nƣớc Hà Lan, Tây Đức, Mỹ… Theo các nghiên cứu trên các bể

dung tích 6m3, 30 m

3 và 200 m

3. Tải trọng chất hữu cơ của bể có thể đạt từ 10- 36

Kg COD/ m3 bể. ngày đêm với hiệu quả xử lý E = 70-80% và thời gian nƣớc lƣu lại

trong bể là 4h. Lƣợng metan của khí sinh vật chiếm 75- 80% và quá trình làm việc

ổn định. Bể UASB đƣợc sử dụng nhƣ một công trình xử lý duy nhất hoặc nhƣ công

trình xử lý đợt một. Hiện nay, ngoài việc dùng để xử lý nƣớc thải sinh hoạt, bể

UASB còn sử dụng để xử lý nƣớc thải công nghiệp thực phẩm.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy bể UASB thích hợp xử lý trong điều kiện

Việt Nam, nhất là đối với các loại nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu cơ cao. Diện

tích công trình nhỏ, kết cấu đơn giản. Tải trọng chất bản tối ƣu là 9-15 kg COD/m3

.ng, lƣợng khí vi sinh vật tạo thành là 2 m3 khí/m

3 bể trong 1 ngày đêm.

Các thông số thiết kế xử lý nƣớc thải bằng UASB trong điều kiện Việt Nam,

đƣợc nêu trong bảng 1.7

Bảng 1.7 Thông số thiết kế bể UASB

STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị

1

2

3

4

5

Tải trọng chất bẩn

Vận tốc dòng chảy trong bể

Chiều cao bể

Lƣợng khí tạo thành

Hiệu quả xử lý theo COD

kg COD/ m3.ngd

m/h

m

m3/m

2bể.h

%

10- 30

< 0,7

3- 7

6-8

60- 85

* Quy trình SBR [6]

SBR (sequencing batch reactor): Bể

phản ứng theo mẻ là dạng công trình xử lí

nƣớc thải dựa trên phƣơng pháp bùn hoạt

tính , nhƣng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn

ra gián đoạn trong cùng một kết cấu.

Hình 1.7 Bể SBR

27

Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nƣớc thải sinh học chứa chất hữu cơ và

nitơ cao. Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình bơm nƣớc thải – phản ứng

– lắng – hút nƣớc thải ra; trong đó quá trình phản ứng hay còn gọi là quá trình tạo

hạt (bùn hạt hiếu khí), quá trình này phụ thuộc vào khả năng cấp khí, đặc điểm chất

nền trong nƣớc thải đầu vào. Nói chung, công nghệ SBR đã chứng tỏ đƣợc là một

hệ thống xử lý có hiệu quả do trong quá trình sử dụng ít tốn năng lƣợng, dễ dàng

kiểm soát các sự cố xảy ra, xử lý với lƣu lƣợng thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với

những trạm có công suất nhỏ, ngoài ra công nghệ SBR có thể xử lý với hàm lƣợng

chất ô nhiễm có nồng độ thấp hơn.

Quy trình hoạt động: gồm 4 giai đoạn cơ bản:

- Đƣa nƣớc vào bể (Filling): đƣa nƣớc vào bể có thể vận hành ở 3 chế độ:

làm đầy tĩnh, làm đầy khuấy trộn, làm đầy sục khí .

- Giai đoạn phản ứng (Reaction): sục khí để tiến hành quá trình nitrit hóa,

nitrat hóa và phân hủy chất hữu cơ.

Trong giai đoạn này cần tiến hành thí nghiệm để kiểm soát các thông số đầu

vào nhƣ: DO, BOD, COD, N, P, cƣờng độ sục khí, nhiệt độ, pH… để có thể tạo

bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này .

- Giai đoan lắng (Settling): Các thiết bị sục khí ngừng họat động, quá trình

lắng diễn ra trong môi trƣờng tĩnh hoàn toàn, thời gian lắng thƣờng nhỏ hơn 2 giờ.

- Giai đoạn xả nƣớc ra (Discharge): Nƣớc đã lắng sẽ đƣợc hệ thống thu nƣớc

tháo ra đến giai đoạn khử tiếp theo; đồng thời trong quá trình này bùn lắng cũng

đƣợc tháo ra, các ngăn đƣợc hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nƣớc

thải đến trạm xử lý nƣớc thải liên tục

Ngoài 4 giai đoạn trên, còn có thêm pha chờ, thực ra là thời gian chờ nạp mẻ

tiếp theo

28

Hình 1.8 Quy trình hoạt động của bể SBR

Các quá trình sinh học diễn ra trong bể SBR.

Quá trình phân hủy hiếu khí cơ chất đầu vào và nitrat hóa: quá trình đƣợc

thực hiện bởi nhóm vi khuẩn tự dƣỡng và dị dƣỡng, khi điều kiện cấp khí và chất

nền đƣợc đảm bảo trong bể sẽ diễn ra các quá trình sau:

- Oxy hóa các chất hữu cơ

CxHyOz + (x+y/4 – z/2) O2 → x CO2 + y/2 H2O

- Tổng hợp sinh khối tế bào

n(CxHyOz) + nNH3+ n(x+y/4 –z/2-5)O2→(C5H7NO2)n + n(x-5)CO2 + n(y-4)/2

H2O

- Tự oxy hóa vật liệu tế bào (phân hủy nội bào)

(C5H7NO2)n + 5nO¬2 → 5n CO2 + 2n H2O + nNH3

- Quá trình nitrit hóa

2NH3 + 3O2 → 2NO2- + 2H+ + 2H2O (vi khuẩn nitrosomonas)

( 2NH4+ + 3O2 → 2NO2- + 4H+ + 2H2O)

2NO2- + O2 → 2NO3- (vi khuẩn nitrobacter)

Tổng phản ứng oxy hóa amoni:

NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + 2H2O

Bể SBR dùng cho hệ thống xử lý nƣớc có công suất nhỏ, diện tích giới hạn.

29

* Phƣơng pháp bùn hoạt tính (Aeroten) [6]

Nguyên lý: đây là một loại bể phản ứng sinh học với dòng cấp liên tục, trong

đó sinh khối bùn đƣợc khuấy trộn cùng với nƣớc thải. Sau đó bùn đƣợc tách ra khỏi

bể lắng đợt hai một phần bùn đƣợc trở lại trong bể lắng. Sau khi xử lý BOD trong

nƣớc thải có thể đạt tới 10 - 30 mg/l. Nếu thiếu chất dinh dƣỡng nitơ, phốt pho thì

quá trình sinh khối bùn dễ tạo ra bùn dạng sợi, khó lắng.

Đặc điểm của bể này là sức tải bùn không lớn lắm thì hiệu suất xử lý tƣơng đối

cao đến 90%, thời gian làm thoáng là từ 4-8h. Loại bể này áp dụng để xử lý các loại

chất bẩn có nồng độ BOD dƣới 400mg/l và nƣớc thải chứa ít chất độc hại, rất thích

hợp cho việc xử lý nƣớc thải bia. Đối với nƣớc thải bia nên hạn chế bã men trong

nƣớc thải. Tóm lại, các nhà máy bia với công suất nƣớc thải nhỏ từ 100 đến

1500m3/ngày. Theo cơ chế tự làm sạch, các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải đƣợc phân

ra nhƣ sau:

- Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hóa học và hóa lý trong các công trình

và thiết bị nhƣ bể lắng, bể keo tụ, bể tuyển nổi… Trong các quá trình này thƣờng

dùng hóa chất keo tụ nhƣ phèn nhôm, phèn sắt, polime. Sau quá trình này, hàm

lƣợng cặn lơ lửng cũng nhƣ một số chỉ tiêu ô nhiễm khác trong nƣớc thải giảm đáng

kể nhƣng lƣợng cặn lắng hình thành tƣơng đối lớn.

- Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học kỵ khí: quá trình xử lý nƣớc

thải đƣợc dựa trên cơ sở phân hủy các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự

lên men kỵ khí. Ngƣời ta thƣờng dùng các công trình kết hợp giữa việc tách cặn

lắng (làm trong nƣớc) với phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ trong pha rắn và

pha lỏng. Các công trình đƣợc ứng dụng rộng rãi là các loại bể metan, bể lọc kỵ khí,

bể lọc ngƣợc qua lớp bùn kỵ khí (UASB)…

- Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học hiếu khí. Quá trình xử lý nƣớc

thải dựa trên sự oxy hóa các chất hữu cơ có trong nƣớc thải nhờ oxy tự do hòa tan.

Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thƣờng dựa trên

nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bể aeroten trộn, kênh oxy hóa tuần hoàn)

hoặc màng sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa sinh vật). Xử lý sinh học hiếu khí trong

30

điều kiện tự nhiên thƣờng đƣợc tiến hành trong hồ (hồ sinh vật oxy hóa, hồ sinh vật

ổn định) hoặc trong đất ngập nƣớc (các loại bãi lọc..)

Để chọn phƣơng pháp xử lý sinh học hợp lý cần phải biết hàm lƣợng chất hữu

cơ (BOD, COD…) trong nƣớc thải. Các phƣơng pháp lên men kỵ khí thƣờng phù

hợp khi nƣớc thải có chất hữu cơ cao. Đối với nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu cơ

thấp và tồn tại dƣới dạng chất keo và hòa tan, thì xử lý cơ chế cho chúng tiếp xúc

với màng sinh vật là hợp lý. Các nguyên tố dinh dƣỡng nhƣ N, P có trong nƣớc thải

cũng có thể xử lý bằng phƣơng pháp sinh học. Các muối nitrat, nitrit tạo thành trong

quá trình phân hủy hiếu khí sẽ đƣợc khử trong điều kiện thiếu khí (anoxic) trên cơ

sở các phản ứng phản nitrat. Nƣớc thải nhà máy bia cần đƣợc xử lý sinh học đảm

bảo xả ra nguồn nƣớc mặt theo quy chuẩn của QCVN40:2011/BTNMT. Các bƣớc

xử lý nƣớc thải các cơ sở sản xuất bia quy mô nhỏ đƣợc thể hiện trên hình 1.9

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý xử lý nƣớc thải các cơ sở sản xuất bia có quy mô nhỏ

xử lý nƣớc thải nhỏ [3]

Giếng

tách

nƣớc

Song chắn

rác

Bể lắng cát

Ngăn thu trạm

bơm kết hợp bể

điều hòa

Xử lý bậc một: xử lý hóa lý xử lý sinh học kị khí hoặc

sinh học hiếu khí

Căn lơ lửng < 150 mg/l

BOD< 300 mg/l

BOD

Xử lý bậc hai: xử lý sinh học

hiếu khí

Căn lơ lửng < 100 mg/l

BOD< 50 mg/l

coliform < 10.000

Xả ra nguồn nƣớc mặt

31

Mặt khác, hàm lƣợng BOD trong nƣớc thải cao ( trên 500 mg/l) gây khó

khăn và tốn kém cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Vì vậy, nguyên tắc chung để

xử lý nƣớc thải các nhà máy địa phƣơng đƣợc nêu trên hình 1.10.

Theo hình 1.10, do không ổn định về lƣu lƣợng và nồng độ, nƣớc thải sản

xuất nhà máy bia cần cân bằng nồng độ và lƣu lƣợng tại bể điều hòa.Sau đó, nƣớc

đƣợc đƣa đi xử lý các khâu:

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên tắc xử lý nƣớc thải các nhà máy bia có công suất nƣớc

thải nhỏ [4]

- Xử lý bậc một: tách các loại cặn lắng ra khỏi nƣớc thải đồng thời giảm

BOD trong đó để công trình xử lý sinh học hiếu khí phía sau hoạt động hiệu quả.

Các công trình xử lý nƣớc thải bậc một có thể là các công trình xử lý hóa học - hóa

lý (keo tụ hoặc keo tụ tuyển nổi), công trình xử lý sinh học kỵ khí (bể mêtan, bể lọc

kỵ khí, bể UASB..) hoặc công trình xử lý sinh học bậc một (aeroten tải trọng hữu cơ

cao). Nếu công trình xử lý bậc một là công trình hóa lý hoặc hóa học thì kiểm tra

pH và đƣa hóa chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt hoặc polime). Nếu xử lý nƣớc thải

bằng biện pháp sinh học, ngoài việc kiểm tra pH, còn cần kiểm tra hàm lƣợng N và

P xem có đảm bảo tỷ lệ yêu cầu hay không

- Xử lý bậc hai: xử lý các chất hữu cơ bằng biện pháp sinh học hiếu khí để

đáp ứng yêu cầu xả ra thủy vực (theo chỉ tiêu BOD). Xử lý nƣớc thải bằng biện

pháp sinh học hiếu khí có hiệu quả cao, giảm đƣợc hàm lƣợng BOD xuống đƣợc

Bể điều

hòa

Xử lý bậc 2 xử lý BOD

Xử lý bậc 1:

xử lý cặn và BOD

Xử lý bậc 2

xử lý N, P và khử

trùng

Hóa chất ổn

định nƣớc

thải

BOD

SS < 150 mg/l

BOD < 500mg/l

pH= 6,5- 8,5

BOD:N:P =

100:5:1

BOD

Xả ra nguồn nƣớc mặt

32

mức yêu cầu, dễ kiểm soát quá trình hoạt động của công trình. Thể tích xây dựng

các công trình nhỏ, không tạo mùi hôi thối.. Tuy nhiên phƣơng pháp này đòi hỏi

năng lƣợng cao (do cấp khí và vận chuyển bùn tuần hoàn). Các yêu cầu về thành

phần tính chất nƣớc thải là hàm lƣợng cặn lơ lửng dƣới 150 mg/l, BOD < 500 mg/l

(đối với công trình bùn hoạt tính) và dƣới 300 mg/l (đối với công trình hoạt động

theo nguyên lý lọc- dính bám). Các yêu cầu về pH, thành phần nitơ và phốt pho

cũng đƣợc đảm bảo.

- Xử lý bậc ba: xử lý các nguyên tố dinh dƣỡng nhƣ nitơ và phốt pho và khử

trùng khi cần thiết. Khâu xử lý này không yêu cầu bắt buộc đối với nƣớc thải của

các nhà máy bia. Trƣờng hợp xả ra thủy vực hồ, cần phải xử lý tiếp tục nitơ và phốt

pho. Nếu xử lý chung nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải sản xuất bia để xả ra sông hồ

thì cần thiết phải khử trùng để chỉ tiêu coliform không vƣợt quá tiêu chuẩn cho

phép.

1.4.5 Xử lý nƣớc thải tại một số nhà máy bia trên thế giới

Trong công nghiệp bia, khác với nguồn nƣớc thải sinh hoạt hay nƣớc thải

công nghiệp nƣớc thải từ các nhà máy chế biến thực phẩm nói chung các nhà máy

bia nói riêng chứa các nồng độ hóa chất độc hại hay vi khuẩn gây bệnh thấp. Xét từ

bản chất tự nhiên và sự đa dạng trong thiết kế và hoạt động của mỗi nhà máy sẽ có

sự khác nhau trong chất lƣợng nƣớc giữa các nhà máy, tỷ lệ các nguyên liệu đầu

vào và phụ thuộc vào từng nhà máy theo dây chuyên sản xuất bia.

Hình 1.11 Dây chuyền công nghệ nấu bia chung

Nguyên liệu chủ yếu là malt và nƣớc, hƣơng liệu tạo bia và men giống ảnh

hƣởng trực tiếp đến quá trình sản xuất bia và chính là các hóa chất sinh học tự

nhiên, là các sản phẩm phân hủy chứa hàm lƣợng lớn các chất lơ lửng, COD và

BOD gây ô nhiễm môi trƣờng [24].

XAY

NGHIỀN

NGUYÊN

LIỆU

NẤU

LÊN MEN

LỌC

BẢO QUẢN

THÀNH

PHẨM

33

Ở Đức, một dây chuyền thử nghiệm bán kỹ thuật, sử dụng thiết bị phản ứng

cố định màng với vật liệu plastic và một thiết bị phản ứng UASB đƣợc vận hành

song song với nhà máy bia. Các kết quả tốt nhất đƣợc nhận với thiết bị UASB hiệu

suất giảm COD trên 85% tại tốc độ giải phóng không gian nằm giữa 3,5 đến 14,9 kg

COD/m3/ngày và trung bình là 6,7 kg COD/m3/ ngày. Thiết bị đã đƣợc chứng minh

đảm bảo an toàn môi trƣờng và hiệu quả hơn thiết bị xử lý yếm khí tốc độ cao [24].

Các nhà máy sản xuất malt Joe white Maltings mới đƣợc xây dựng ở các vùng trên

nƣớc Úc đã sử dụng phƣơng pháp xử lý bằng bùn hoạt tính, hệ thống hồ ngăn, hệ thống

thủy lợi hay hệ thống nƣớc thải sinh học. Từ các phân tích lấy mẫu ngẫu nhiên từ một bể

nƣớc, bảng thành phần điển hình đƣợc thể hiện ở bảng 1.8 [16].

Bảng 1.8 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy JWM - Perth

Thông số Nồng độ

BOD, mg/l 2000

COD, mg/l 2600

pH 5,2

Chất rắn lơ lửng ( SS) , mg/l 260

Phốt pho tổng số, mg/l 11

Nito tổng số, mg/l 54

Độ đục, NTU 270

(Nguồn:Alex Severino, Gordon Allan và Graeme Cooke,’Một thiết bị xử lý nước

thải mới cho nhà máy sản xuất malt”, Hội Nghị IGB 2002 )

Nƣớc thải đƣợc đƣa vào bể gom qua hệ thống thiết bị xử lý sinh học chủ yếu

để loại bỏ BOD.

Hình 1.12 Sơ đồ xử lý nƣớc thải tại nhà máy bia của Úc

NƢỚC

THẢI

BỂ GOM

THIẾT BỊ XỬ LÝ

SINH HỌC

THÙNG BÙN

ĐIỀU HÒA

BỂ CHỨA BÙN

HỆ THỐNG

TUYỂN NỔI DAF

HỆ THỐNG

LỌC CÁT

BỂ KHỬ TRÙNG

XẢ THẢI

34

Tiếp theo sự phân giải sinh học của các chất hòa tan trong suốt quá trình trên,

các chất rắn còn lại sẽ bị loại bỏ nhờ tuyển nổi không khí hòa tan (DAF). Vì DAF

đƣợc đƣa vào hoạt động ở áp lực thấp hơn hệ thống thiết bị phản ứng sinh học, các

khí nitơ, CO2 và khí oxy hòa tan trong nƣớc thải sẽ thoát ra khỏi dung dịch. Các

bong bóng nhỏ sau đó đƣợc hình thành và nổi lên trên mặt nƣớc trong quá trình xử

lý thu đƣợc sinh khối lơ lửng nhờ vào sự tuyển nổi, để lại nƣớc thải sạch ở đáy.

Nƣớc thải này cuối cùng đƣợc bơm qua các hệ thống lọc nƣớc và diệt khuẩn trong

khi đó sinh khối đƣợc bơm qua hệ thống xử lý chất rắn.

Hệ thống lọc cát đƣợc sử dụng để làm sạch nƣớc thải. Bể lọc này hoạt động

dƣới áp suất thƣờng và các khí thoát ra đƣợc tập trung lại và đƣợc xử lý bằng hệ

thống kiểm soát mùi bùn. Dòng nƣớc thải ở đầu vào đƣợc đem lọc xuôi qua đệm cát

trong khi cát chuyển động xuống dƣới. Nƣớc thải sau khi lọc đƣợc đƣa ra bằng cách

chảy qua đập tràn nằm ở phần trên của bể lọc và độ đục của nƣớc của nƣớc đƣợc

theo dõi ngay trên đƣờng ống. Cát sau khi sử dụng đƣợc làm sạch bằng cách rửa

ngƣợc lại bằng dịch lọc và nƣớc bẩn sẽ đƣợc thải vào bể nƣớc thải để thực hiện vào

bể quá trình tách bùn. Khử trùng nƣớc thải có thể có hiệu quả khi sử dụng quá trình

oxy hóa mạnh bằng khí ozon. Bùn từ bể DAF đƣợc chuyển sang thùng điều hòa bùn

lắng bằng cách mở van tháo bùn từ DAF. Từ thùng điều hòa, bùn lại một lần nữa

đƣợc chuyển vào thùng chứa bùn, thùng này đƣợc kiểm soát bằng van thu hồi bùn.

Các số liệu phân tích chất lƣợng nƣớc thải sau khi lọc cát ra ngoài đƣợc trình

bày ở bảng so với kết quả từ nƣớc thải nhà máy bia thì thấy có sự giảm đáng kể về

chỉ số BOD, COD cũng nhƣ hàm lƣợng chất rắn lơ lửng. Với mức độ chất lƣợng

này, nƣớc thải từ nhà máy xử lý này đƣợc coi nhƣ là phù hợp để sử dụng trong sinh

hoạt, tƣới tiêu hoặc thải ra ngoài.

Bùn thu đƣợc từ quá trình xử lý đƣợc tập hợp lại và đƣợc sản xuất chất thải

xanh sử dụng làm chất hoạt hóa của phân compost.

Thành phần hóa chất gồm các chất đông tụ, polyme, ure và các chất phá bọt.

Dung dịch các chất đông tụ đƣợc bổ sung vào DAF để hỗ trợ cho việc tách

các chất rắn bằng cách tạo ra các phần tử keo trong nƣớc thải. Một thời gian bổ

35

sung các polymer vào đầu vào của thiết bị DAF làm chất tạo bông, và các hạt đƣợc

hình thành bằng cách bổ sung thêm chất đông tụ.

Ure đƣợc bổ sung vào dung dịch cùng amon - photphat nhƣ một nguồn bổ

sung nitơ và phốt pho để thực hiện quá trình xử lý sinh học trong thiết bị phản ứng

[18].

Bảng 1.9 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải đã xử lý nhà máy JWM - Perth

Thông số Nồng độ

BOD, mg/l 30

COD, mg/l 50

pH 7,0

Chất rắn lơ lửng ( SS) , mg/l 25

Phốt pho tổng số, mg/l 0,05

Nito tổng số, mg/l 10

Độ đục, NTU 25

(Nguồn:Alex Severino, Gordon Allan và Graeme Cooke )

Tóm lại, so với các dây chuyền khác thiết này tốn ít chi phí và có khả năng

tự động hóa hoàn toàn. Chi phí xử lý giảm đáng kể sẽ cho phép sử dụng để tƣới cho

đồng ruộng.

Tại nhà máy bia Blue Ribbon Noble Zhaoquing, Quảng Đông, Trung Quốc

tháng 7/2000, quá trình xây dựng đƣợc bắt đầu từ một dây chuyền xử lý nƣớc thải

có sử dụng phƣơng pháp xử lý yếm khí sau đó là hiếu khí ở giai đoạn thứ 2.

Hệ thống thiết bị mới cho các nhà máy bia đảm bảo những quy định mới của

chính quyền về nƣớc thải , giảm năng lƣợng tiêu thụ, giảm lƣợng bùn cần xử lý bởi

chúng có thể đổ trực tiếp lên mặt đất. Trong tƣơng lai, hệ thống sẽ thu hồi và sử

dụng khí mêtan để dùng làm nhiên liệu cho nhà ăn trong công ty [16].

1.5 Đánh giá công nghệ môi trƣờng

Đánh giá công nghệ môi trƣờng: là việc xác định trình độ, giá trị và hiệu quả

của công nghệ phù hợp với yêu cầu bảo vệ môi trƣờng. Đánh giá công nghệ môi

trƣờng đƣợc sử dụng để kiểm ta các quy trình và đánh giá hoạt động của các công

36

nghệ tiên tiến, hiện đại có sẵn hoặc có nhiều tiềm năng sử dụng trong thực tế để bảo

vệ sức khỏe của con ngƣời và môi trƣờng. Đánh giá công nghệ thúc đẩy việc đƣa

các công nghệ môi trƣờng mới vào thị trƣờng giúp cho các cơ sở, nhà máy sản xuất

lựa chọn các công nghệ phù hợp trong việc quản lý chất lƣợng môi trƣờng tại cơ sở

mình theo tiêu chuẩn môi trƣờng quốc gia [2].

Đánh giá công nghệ môi trƣờng là một quy trình có tính hệ thống trong đó,

thực hiện xem xét đánh giá một công nghệ để đƣa ra mô tả và đánh giá về:

+ Ảnh hƣởng tiềm tàng của công nghệ lên môi trƣờng.

+ Đƣa ra các đề nghị cải tiến can thiệp công nghệ vì phát triển bền vững.

+ Đánh giá các hệ quả kinh tế - văn hóa - xã hội phù hợp.

+ Xem xét khả năng lựa chọn các phƣơng án công nghệ.

Đánh giá công nghệ xử lý nƣớc thải ngành sản xuất bia dựa trên các tiêu chí dƣới

đây

Tiêu chí đánh giá công nghệ môi trƣờng [2]

STT Nhóm tiêu chí Chỉ tiêu đánh giá

1

Trình độ công nghệ

- kỹ thuật và Hiệu

quả xử lý chất ô

nhiễm

- Mức độ hiện đại: So sánh với các công nghệ xử lý tƣơng

tự ở nƣớc ngoài hoặc Việt Nam.

- Mức độ tự động hóa, cơ khí hóa của công nghệ.

- Khả năng vận hành.

- Thời gian xây dựng hệ thống (tính từ khi xây dựng đến

khi vận hành hệ thống)

- Tuổi thọ của thiết bị.

- Lựa chọn tính thích hợp theo từng loại thiết bị, công

nghệ.

- Các chỉ số so sánh hiệu quả xử lý.

- Tính phù hợp với công suất xử lý cần thiết.

- Không gian chiếm dụng của hệ thống xử lý.

2 Chi phí kinh tế - Chi phí suất đầu tƣ xây dựng và lắp đặt thiết bị.

- Chi phí vận hành thiết bị.

37

STT Nhóm tiêu chí Chỉ tiêu đánh giá

- Chi phí tiêu hao nguyên liệu.

- Chi phí bảo dƣỡng, sửa chữa thiết bị

3

Phù hợp với các

điều kiện thực tế xã

hội

- Tính phù hợp với điều kiện tự nhiên và xã hội.

- Tính sáng tạo, khả năng tự thiết kế, chế tạo hay áp dụng

công nghệ của nƣớc ngoài phù hợp với điều kiện Việt

Nam.

- Tỷ lệ nội địa hóa: (%) cấu kiện, linh kiện, thiết bị sản

xuất trong nƣớc.

- Khả năng sửa chữa và bảo hành trong nƣớc.

- Nguồn nhân lực quản lý và vận hành hệ thống.

4 Tiêu chí môi trƣờng

- Không gây tác động xấu đối với môi trƣờng xung quanh.

- Điều kiện vệ sinh môi trƣờng nội vi.

- Thân thiện với môi trƣờng: mức độ sử dụng hóa chất,

chất thải độc hại.

- Mức độ rủi ro đối với môi trƣờng: cháy nổ, tai nạn lao

động…

- Nhu cầu về sử dụng nguyên nhiên liệu và năng lƣợng.

Tuy nhiên sau khi hoàn thiện, để quy trình đánh giá công nghệ môi trƣờng

đƣợc thực thi cần phải có đánh giá thử nghiệm và đào tạo, học tập kinh nghiệm của

nƣớc ngoài cả về quản lý và kỹ thuật đánh giá.

38

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tƣợng nghiên cứu

Để phục vụ cho đề tài học viên sử dụng đối tƣợng nghiên cứu là hệ thống xử

lý nƣớc thải của ngành sản xuất bia, cụ thể là:

- Công nghệ xử lý nƣớc thải của nhà máy bia Hà Nội – Hải Phòng

- Công nghệ xử lý nƣớc thải của nhà máy bia Sài Gòn – Phú Thọ

- Công nghệ xử lý nƣớc thải của nhà máy đồ uống NADA – Nam Định

- Công nghệ xử lý nƣớc thải của nhà máy bia Việt Hà

Tác giả lựa chọn 4 nhà máy có công suất xả thải khác nhau từ công suất vừa

đến công suất xả thải nhỏ để đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải của các công nghệ

xử lý nƣớc thải.

2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu

a. Tổng quan điều tra khảo sát, thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu, số liệu:

Để có đƣợc các thông tin liên quan đến đề tài và địa điểm nghiên cứu, phƣơng

pháp đƣợc sử dụng là thu thập, phân tích và tổng hợp các tài liệu về nƣớc thải ngành

sản xuất bia (đặc điểm nƣớc thải ngành sản xuất bia, các thông số cơ bản đánh giá

nƣớc thải sản xuất bia...); về các công nghệ xử lý nƣớc thải ngành sản xuất bia.

b. Phương pháp kế thừa:

Kế thừa, vận dụng các kết quả nghiên cứu đã có, phát huy những ƣu điểm,

khắc phục những nhƣợc điểm.

c. Phương pháp thống kê:

Xử lý các số liệu, những thông tin tƣ liệu đƣợc thu thập bao gồm những

thông tin liên quan đến hiện trạng các nhà máy bia và các tài liệu liên quan.

d. Phương pháp tổng hợp lý thuyết.

Nghiên cứu tổng hợp lý thuyết cần từ đó đƣa ra các nhận định, đánh giá cho

các hiện tƣợng thực tế nhằm đƣa ra các phƣơng hƣớng phù hợp nhất cho vấn đề cần

nghiên cứu.

e. Điều tra khảo sát thực địa, lấy mẫu phân tích và sử dụng các phương

pháp phân tích:

39

* Liên hệ và khảo sát thực địa:

- Liên hệ với cán bộ kỹ thuật của các nhà máy bia đã lựa chọn để khảo sát

thực địa quy trình công nghệ, vận hành của hệ thống xử lý nƣớc thải của các nhà

máy sản xuất bia, thu thập tài liệu về quá trình vận hành và các thông số kỹ thuật

của hệ thống vận hành.

* Thu và bảo quản mẫu nước thải:

→ Địa điểm thu mẫu:

- Lấy mẫu nƣớc thải trƣớc và sau xử lý theo TCVN 6663–3: 2008

- Địa điểm lấy mẫu nƣớc thải:

+ Lấy mẫu nƣớc thải trƣớc xử lý: mẫu nƣớc thải đƣợc thu tại ống xả vào bể

gom trƣớc khi đƣa vào xử lý làm sạch.

+ Lấy mẫu nƣớc thải sau xử lý: mẫu nƣớc thải đƣợc thu tại ống xả ra ngoài

môi trƣờng.

→ Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản

xuất bia: pH, COD, BOD5, SS, tổng nitơ, tổng phốt pho.

→ Tên, ký hiệu mẫu và phương pháp bảo quản mẫu cụ thể:

- Nhà máy bia Hà Nội – Hải Phòng:

+ Mẫu nƣớc thải trƣớc xử lý: Thực hiện thu mẫu vào lúc 14h00 ngày

20/6/2013

Thu 01 mẫu tổng ký hiệu: NMHH01 gồm có 2 mẫu con:

NMHH01.1: thu mẫu đầy chai, bảo quản lạnh, tối.

NMHH01.2: bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2

+ Mẫu nƣớc thải sau xử lý: thu mẫu vào 14h30 ngày 20/6/2013

Thu 01 mẫu tổng ký hiệu: NMHH02 gồm 2 mẫu con:

NMHH02.1: thu mẫu đầy chai, bảo quản lạnh, tối.

NMHH02.2: bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2

- Nhà máy bia Việt Hà:

+ Mẫu nƣớc thải trƣớc xử lý: Thực hiện thu mẫu vào lúc 9h00 ngày 11/7/2013

Thu 01 mẫu tổng ký hiệu: NMVH01 gồm có 2 mẫu con:

40

NMVH01.1: thu mẫu đầy chai, bảo quản lạnh, tối.

NMVH01.2: bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2

+ Mẫu nƣớc thải sau xử lý: thu mẫu vào 9h15 ngày 11/7/2013

Thu 01 mẫu tổng ký hiệu: NMVH02 gồm 2 mẫu con:

NMVH02.1: thu mẫu đầy chai, bảo quản lạnh, tối.

NMVH02.2: bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2

- Nhà máy bia Sài Gòn – Phú Thọ:

+ Mẫu nƣớc thải trƣớc xử lý: Thực hiện thu mẫu vào 10h45 ngày 25/9/2013

Thu 01 mẫu tổng ký hiệu: NMSP01 gồm có 2 mẫu con:

NMSP01.1: thu mẫu đầy chai, bảo quản lạnh, tối.

NMSP01.2: bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2

+ Mẫu nƣớc thải sau xử lý: thu mẫu vào 11h10 ngày 25/9/2013

Thu 01 mẫu tổng ký hiệu: NMSP02 gồm 2 mẫu con:

NMSP02.1: thu mẫu đầy chai, bảo quản lạnh, tối.

NMSP02.2: bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2

- Nhà máy NADA:

+ Mẫu nƣớc thải trƣớc xử lý: Thực hiện thu mẫu vào 13h30 ngày 22/10/2013

Thu 01 mẫu tổng ký hiệu: NMND01 gồm có 2 mẫu con:

NMND01.1: thu mẫu đầy chai, bảo quản lạnh, tối.

NMND01.2: bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2

+ Mẫu nƣớc thải sau xử lý: thu mẫu vào 14h00 ngày 22/10/2013

Thu 01 mẫu tổng ký hiệu: NMND02 gồm 2 mẫu con:

NMND02.1: thu mẫu đầy chai, bảo quản lạnh, tối.

NMND02.2: bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2

→ Các mẫu bảo quản lạnh, tối: sử dụng để phân tích chỉ tiêu pH, BOD5, SS.

Mẫu bảo quản lạnh, tối, H2SO4 đến pH≤2 sử dụng phân tích các chỉ tiêu

COD, tổng phốt pho, tổng nitơ.

* Phân tích mẫu: mẫu đƣợc phân tích tại PTN theo các phƣơng pháp TCVN

hiện hành, SMEWW (Standard Methods for the Examination of Water and Waste

Water) cụ thể:

41

* COD: phương pháp phân tích SMEWW 5220 (2012): phƣơng pháp so màu

hồi lƣu kín

- Dụng cụ, thiết bị: máy so màu Hach DR 2800; ống phân hủy mẫu; bếp phân

hủy mẫu; pipet, micropipet.

- Hóa chất:

+ COD1 - Dung dịch phân hủy cao: dung dịch K2Cr2O7.HgSO4 pha trong

H2SO4: Sấy khô K2Cr2O7 ở 150oC trong 2h, cân 5,018g hòa tan trong 250 mL nƣớc

cất, thêm 83,5 mL H2SO4 đặc, thêm 16,65g HgSO4 hòa tan, làm lạnh về nhiệt độ

phòng, định mức đến 500 mL.

+ COD2 – Dung dịch phân hủy thấp: Sấy khô K2Cr2O7 ở 150oC trong 2h, cân

0,511g hòa tan trong 250 mL nƣớc cất, thêm 83,5 mL H2SO4 đặc, thêm 16,65g

HgSO4 hòa tan, làm lạnh về nhiệt độ phòng, định mức đến 500 mL.

+ COD3 - Thuốc thử axit : dung dịch Ag2SO4. H2SO4

+ COD4 - Dung dịch chuẩn COD 1000 mg/l: pha từ Kali hidro phthalate (KHP)

HOOCC6H4COOK

+ COD5: Dung dịch chuẩn COD 100 mg/l

- Quy trình phân tích:

+ Đường chuẩn nồng độ cao: 100 – 900 mg/l: thực hiện dựng đường chuẩn với 6

ống phân hủy gồm: mẫu trắng, đo mẫu chuẩn được pha từ mẫu chuẩn 1000mg/l về

các nồng độ COD: 100mg/l, 200mg/l, 400mg/l, 600mg/l, 900mg/l.

Lấy 2,5 ml dung dịch trên thêm vào mỗi ống 3,5 dung dịch COD3 + 1,5 ml dung

dịch COD1, vặn chặt nắp lắc đều, phân hủy ở 150oC trong 2h. Sau 2h để nguội trên

giá về nhiệt độ phòng, đo trên máy DR2800 bƣớc sóng 600 nm. Lấy độ hấp thụ

(Abs) của các mẫu chuẩn trừ đi Abs của mẫu trắng và dựng đồ thị biểu diễn mối

quan hệ giữa độ hấp thụ và giá trị COD trong mẫu tƣơng ứng. Đồ thị phải là đƣờng

thẳng có hệ số tuyến tính R2 > 0,99.

Thực hiện phân tích mẫu thực có nồng độ cao tương tự như thực hiện với mẫu

chuẩn. [17,18]

42

+ Đường chuẩn nồng độ thấp: 40 – 90 mg/l: thực hiện dựng đường chuẩn với 6

ống phân hủy gồm: mẫu trắng, đo mẫu chuẩn được pha từ mẫu chuẩn 100mg/l về

các nồng độ COD: 40mg/l, 50mg/l, 60mg/l, 80mg/l, 90mg/l.

Lấy 2,5 ml dung dịch trên thêm vào mỗi ống 3,5 dung dịch COD3 + 1,5 ml dung

dịch COD2, vặn chặt nắp lắc đều, phân hủy ở 150oC trong 2h. Sau 2h để nguội trên

giá về nhiệt độ phòng, đo trên máy DR2800 bƣớc sóng 420 nm. Lấy độ hấp thụ

(Abs) của các mẫu chuẩn trừ đi Abs của mẫu trắng và dựng đồ thị biểu diễn mối

quan hệ giữa độ hấp thụ và giá trị COD trong mẫu tƣơng ứng. Đồ thị phải là đƣờng

thẳng có hệ số tuyến tính R2 > 0,99.

Thực hiện phân tích mẫu thực có nồng độ cao tương tự như thực hiện với mẫu

chuẩn.

* BOD5: Phương pháp TCVN 6001-1:2008 – Phương pháp pha loãng và cấy có

bổ sung allythioure.

- Thuốc thử: → Dung dịch muối:

+ BOD1- Dung dịch đệm photphat pH=7,2: Hòa tan 4,25g KH2PO4 + 10,875g

K2HPO4 + 16,7g Na2HPO4.7H2O + 0,85g NH4Cl trong 250 ml nƣớc, định mức 500

mL.

+ BOD2- Dung dịch MgSO4.7H2O 22,5 g/L

+ BOD3- Dung dịch CaCl2 27,5 g/L

+ BOD5- Dung dịch ATU 1 g/L: Hòa tan 0,1g Allylthiourea trong nƣớc, định

mức tới 100 mL, bảo quản ở 4oC.

+ BOD6-Dung dịch kiểm tra: Sấy khô một ít D-gluco khan (C6H12O6) và một ít

Axit L-Glutamic (C5H9NO4) ở nhiệt độ 105 ± 5oC trong 1h. Cân mỗi thứ 150 ± 1

mg, hòa tan trong nƣớc và pha thành 1000 mL và lắc đều.

+ Dung dịch H2SO4 0,5N hoặc HCl 0,5N.

+ Dung dịch NaOH 0,5N.

+ Dung dịch Na2SO3 50g/L.

→ Nƣớc cấy: trong phạm vi mẫu đƣợc thu của luận văn nƣớc cấy đƣợc pha theo

cách nƣớc thải đã xử lý của nƣớc thải đƣợc để lắng.

43

→ Nƣớc pha loãng: đƣợc chuẩn bị từ nƣớc cất hoặc deion. Thêm 1 mL mỗi

dung dịch BOD1, BOD2, BOD3, BOD4 và 2 mL dung dịch BOD5 vào 1lít nƣớc

cất, lắc đều, giữ dung dịch này ở 20oC ± 2

oC, sục khí bằng bơm sục khoảng 30 phút

để dung dịch đƣợc bão hòa oxy. Mở nắp và để yên bình chứa khoảng 30 phút trƣớc

khi sử dụng.

→ Nƣớc pha loãng cấy vi sinh vật: Thêm từ 5 mL đến 20 mL nƣớc cấy vào mỗi

lít nƣớc pha loãng. Giữ nƣớc pha loãng cấy vi sinh vật vừa điều chế ở 20oC. Chuẩn

bị nƣớc ngày ngay trƣớc khi dùng và đổ bỏ phần dƣ vào cuối ngày làm việc.

Nồng độ oxy bị tiêu thụ qua 5 ngày ở 20oC của nƣớc pha loãng cấy vi sinh

vật chính là giá trị trắng, không đƣợc vƣợt quá 1,5 mg/L.

- Dụng cụ thiết bị:

+ Bình ủ: bình BOD 300 mL có nút thủy tinh mài

+ Bình dùng đựng nƣớc pha loãng: bình nhựa dẻo 5/ 10L.

+ Tủ ủ: tủ AQUALYTIC, WTW duy trì đƣợc nhiệt độ ở 20 ± 2oC.

+ Thiết bị xác định nồng độ oxy hòa tan: Thiết bị Inolab 740 BSB/BOD –

WTW – Đức.

+ Bơm sục khí, có đầu sục bằng gốm giúp oxy hòa tan tốt.

- Quy trình phân tích:

+ Trung hòa mẫu: điều chỉnh pH mẫu về khoảng 6-8.

+ Loại bỏ clo dƣ: dùng Na2SO3 để loại bỏ clo nếu hàm lƣợng clo dƣ cao.

+ Đồng nhất mẫu: lắc đều để đồng nhất mẫu.

+ Loại bỏ sự có mặt bằng cách lọc với màng lọc có kích thƣớc 1,6µm.

+ Chọn tỉ lệ pha loãng: Cần lựa chọn tỉ lệ pha loãng sao cho lƣợng oxy tiêu thụ

phải ít nhất là 2 mg/L và nồng độ sau khi ủ phải ít nhất là 2 mg/L, mức độ pha loãng

phải sao cho sau khi ủ nồng độ oxy hòa ta còn lại trong khoảng 1/3 – 2/3 nồng độ

ban đâu.

Ƣớc lƣợng khoảng giá trị BOD của mẫu dựa vào giá trị COD thu đƣợc,

thông thƣờng đối với mẫu nƣớc thải không qua xử lý BOD/COD = 0,35 ÷ 0,65; với

nƣớc thải đã qua xử lý sinh học BOD/COD = 0,2 ÷ 0,35.

44

Do khó khăn khi lựa chọn đúng mức độ pha loãng, nên thực hiện vài pha

loãng khác nhau và theo độ pha loãng tƣơng ứng với BODn dự đoán (xem Bảng

dƣới).

BODn dự đoán

mg/L O2 Hệ số pha loãng

3 đến 6 giữa 1,1 và 2

4 đến 12 2

10 đến 30 5

20 đến 60 10

40 đến 120 20

100 đến 300 50

200 đến 600 100

400 đến 1200 200

1000 đến 3000 500

2000 đến 6000 1000

+ Chuẩn bị dung dịch thử: Để mẫu (hoặc mẫu đã xử lý sơ bộ) ở nhiệt độ

khoảng 20 ± 2 oC. Lấy một phần thể tích mẫu (hoặc mẫu đã xử lý sơ bộ) cho vào

bình BOD thêm 0,6 mL BOD5 và thêm nƣớc pha loãng cấy vi sinh vật đến đầy

bình. Nếu dùng hệ số pha loãng lớn hơn 100, cần thực hiện các loạt pha loãng thành

2 hoặc nhiều bƣớc. Nếu trong bình có bọt khí, gõ nhẹ vào thành bình để đuổi hết bọt

khí

+ Phép thử trắng: cho vào bình BOD 0,6 mL BOD5 và thêm nƣớc pha loãng cấy vi

sinh vật đến đầy bình.

+ Đo oxy hòa tan dùng phƣơng pháp đầu dò điện cực (TCVN 7325:2004): đo nồng

độ oxy hòa tan tại từng bình tại điểm “không” bằng thiết bị Inolab 740-WTW theo

phƣơng pháp TCVN 7325:2004. Đậy nút bình. Đặt các bình BOD vào tủ ủ và để ở

nơi tối trong 5 ngày ± 4h. Sau khi ủ, xác định nồng độ oxy hòa tan trong mỗi bình

bằng thiết bị Inolab 740-WTW theo phƣơng pháp TCVN 7325:2004.

45

+ Phép thử kiểm tra: Để kiểm tra nƣớc pha loãng cấy vi sinh vật, nƣớc cấy và kỹ

thuật của ngƣời phân tích, tiến hành phép thử kiểm tra theo từng lô mẫu bằng cách

đổ 10 mL dung dịch BOD6 vào ống đong 500 mL, thêm 1 mL dung dịch BOD5 rồi

pha loãng thành 500 mL với nƣớc pha loãng cấy vi sinh vật và tiến hành theo bƣớc

trên.

+ Tính toán kết quả:

BOD5 đƣợc tính toán cho các dung dịch thử, khi các điều kiện sau thỏa mãn:

Trong đó

D1: là nồng độ oxy hòa tan của một trong các dung dịch thử ở điểm “không”,

tính bằng mg/L.

D2 là nồng độ oxy hòa tan của chính dung dịch thử sau 5 ngày, tính bằng

mg/L.

Giá trị BOD5 đƣợc tính theo phƣơng trình sau:

Trong đó:

D1: Giá trị DO của dung dịch thử ở điểm “không”, mg/L.

D2: Giá trị DO của dung dịch thử sau 5 ngày, mg/L.

D3: Giá trị DO của dung dịch mẫu trắng ở điểm “không”, mg/L.

D4: Giá trị DO của dung dịch mẫu trắng sau 5 ngày, mg/L.

Vs: Thể tích mẫu dùng để chuẩn bị dung dịch thử.

Vt: Tổng thể tích của dung dịch thử = 300 mL.

* Tổng phốt pho: Phương pháp SMEWW 4500 – P B,E (2012): phương pháp axit

ascorbic.

- Dụng cụ: bình kendal/bình tam giác đậy phễu thủy tinh, bếp điện, máy đo màu

UV-1800 Shimazu, cuvet thạch anh 1cm, Pipet thuy tinh , micro pipet , bình định

mƣc, cốc thủy tinh.

46

- Hóa chất:

+ P1- Dung dịch Axit H2SO4 5N

+ P2- Dung dịch Kali antilmol tartrate

+ P3-Amoni heptamolipdat

+ P4-Axit Ascorbic 0,1M

+ P5-Dung dịch chuẩn gốc orthophosphat 50 mg-P/L

+ P6-Dung dịch chuẩn làm việc orthophosphat 5 mg-P/L

+ P7-Hỗn hợp thuốc thử P: trộn đều 50mL P1, 5mL P2, 15mL P3 và 30mL P4.

+ H2SO4 đặc, HNO3 đặc, NaOH 1N, chỉ thị phenolphthalein

- Quy trình phân tích: Đồng nhất mẫu, lấy 50 mL vào bình tam giác đƣợc đậy bằng

phễu thủy tinh, thêm 1 mL H2SO4 đặc và 5 mL HNO3 đặc. đun sôi nhẹ trên bếp đến

khi còn khoảng 1 mL tiếp tục phân hủy đến khi hết khói màu nâu để loại bỏ hết

HNO3. Làm lạnh về nhiệt độ phòng và thêm khoảng 20 mL nƣớc cất, thêm 1 giọt

chỉ thị phenolphthalein, thêm từng giọt dung dịch NaOH 1N (hoặc 5N) đến khi

dung dịch chuyển sang hồng nhạt. Sau đó dùng dung dịch H2SO4 5N thêm từng giọt

để làm mất màu hồng nhạt. Chuyển dung dịch vào bình định mức, có thể lọc nếu

thấy dung dịch có cặn lơ lửng hoặc bị đục, định mức đến vạch.

* Tổng nitơ – Phương pháp TCVN 6638 – 2000

- Dụng cụ: Bếp phân hủy mẫu, máy chƣng cất kết hợp hệ sinh hàn, micro

buret, bình tam giác 250ml, đá bọt.

- Hóa chất: H2SO4 0,02N, NaOH 8N, hợp kim Devarda, K2SO4, dung dịch

chỉ thị axit boric.

- Quy trình phân tích:

+ Vô cơ hóa mẫu: Lấy 50ml mẫu cho vào bình tam giác, thêm 4ml H2SO4đđ +

0,2g hợp kim devarda + 2,0 K2SO4. Ngâm hỗn hợp 60 phút, thêm vài viên đá bọt,

đậy phễu, sau đó đun sôi trong tủ hút. Nhiệt độ đun ≤ 3700C. Sau khi dung dịch cạn

và xuất hiện màu xanh nhẹ, đun thêm 60 phút. Để nguội về nhiệt độ phòng, dùng

10ml nƣớc cất để hòa tan.

47

+ Sau khi vô cơ hóa mẫy chuyển vào hệ bình cất, thêm 25ml NaOH. Trong khi

đó lấy 20ml dung dịch axit boric đặt vào đàu hứng của máy chƣng cất và cho đầu

nút sinh hàn nhúng sâu vào dung dịch chỉ thị.

+ Tiến hành chƣng cất với tốc độ 5ml/phút. Dung dịch chỉ thị chuyển màu xanh,

thu đƣợc khoảng 30 – 40ml. Chuẩn độ phần dung dịch hấp thụ bằng axit H2SO4

0,02N.

Kết quả: Tổng N = ((V1 – V2)/V0) x C(H2SO4) x 14,01 x 1000

V1: Thể tích H2SO4 chuẩn độ mẫu thực (ml)

V2: Thể tích H2SO4 chuẩn độ mẫu trắng (ml) (Mẫu trắng sử dụng nƣớc cất hoặc

nƣớc deion)

C(H2SO4): nồng độ chính xác của dung dịch H2SO4

14,01: khối lƣợng nguyên tử của nitơ

* SS – Phương pháp SMEWW 2540D (2012)

- Dụng cụ: thiết bị lọc hút bucher; bơm hút chân không; kẹp giấy; màng lọc

thủy tinh < 2,0µm; đƣờng kính 47mm; đĩa thủy tinh; tủ sấy.

- Quy trình phân tích:

+ Chuẩn bị giấy lọc: đánh số giấy lọc, đặt lên phễu hút chân không, rửa bằng

nƣớc cất 3 lần. Sấy ở 103 – 1050C trong 1 giờ, để nguội và cho vào bình hút ẩm.

Lặp lại quá trình sấy, hút ẩm và cân cho đến khi khối lƣợng của giấy lọc không đổi

hoặc sự khác nhau giữa các lần cân là 4%.

+ Chuẩn bị mẫu: Lựa chọn thể tích mẫu thích hợp để có chứa 2,5 – 200 mg tổng

chất rắn lơ lửng. Nếu thời gian lọc kéo dài quá 10 phút thì cần tăng kích thƣớc lỗ

của giấy lọc hoặc giảm thể tích mẫu. Đặt giấy lọc đã sấy khô, hút ẩm vào phễu ở

thiết bị lọc. Lắc mẫu bằng que khuấy từ ở tốc độ lớn để thu đƣợc một mẫu đồng

nhất về kích thƣớc hạt. Lấy thể tích mẫu phù hợp, rót vào phễu lọc, bật bơm chân

không. Sau khi cạn hết nƣớc, rửa mẫu trên màng lọc 03 lần bằng nƣớc cất, mỗi lần

10ml. Ở lần rửa cuối, để máy hút chạy 3 phút để làm khô kiệt nƣớc. Sau đó nhấc

giấy lọc ra khỏi phễu lọc và chuyển sang đĩa thủy tinh. Đặt đĩa thủy tinh có chứa

giấy lọc và cặn đem sấy trong 1 giờ ở 103 – 1050C để nguội là đặt trong bình hút

ẩm rồi cân. Lặp lại quá trình này cho đến khi khối lƣợng cân không đổi hoặc sự thay

đổi khối lƣợng giữa các lần cân là 0,4% hay 0,5mg.

48

+ Kết quả: Tổng chất rắn lơ lửng đƣợc xác định theo công thức:

(A - B)×1000mgTSS/L =

V

Trong đó: A: khối lƣợng của giấy lọc + khối lƣợng khô của mẫu, mg

B: khối lƣợng của giấy lọc, mg

V: thể tích lấy mẫu, mL

* Sử dụng các căn cứ, cơ sở và pháp lý liên quan

* Những cơ sở pháp luật

- Luật bảo vệ môi trƣờng sửa đổi năm 2005 đƣợc Quốc hội nƣớc CHXHCN Việt

Nam ký ban hành ngày 12/12/2005.

- Thông tƣ số 1458 MTg ngày 10/9/1993 của Bộ Khoa học Công nghệ và Môi

trƣờng “Hƣớng dẫn tổ chức quyền hạn và vi phạm hoạt động của thanh tra về bảo

vệ Môi trƣờng”

- Thông tƣ số 21/2009/TT- BTNMT ngày 05/11/2009 quy định về định mức

kinh tế - kỹ thuật điều tra đánh giá hiện trạng xả nƣớc thải và khả năng tiếp nhận

nƣớc thải của nguồn nƣớc

- Thông tƣ số 12/2007/ TTLT-BTNMT- BNV Hƣớng dẫn về bảo vệ môi trƣờng

tại cơ quan và doanh nghiệp nhà nƣớc.

- Nghị định số 179/2013/ ND-CP ngày 14/11/2013 xử lý vi phạm pháp luật về

lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng.

- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp QCVN 40: 2011/

BTNMT

* Cơ sở kỹ thuật

- Số liệu khảo sát về tình hình xả thải của một số nhà máy bia.

- Các tài liệu chuyên môn về công nghệ sản xuất bia.

- Các tài liệu về quy trình và công nghệ xử lý nƣớc thải.

* Đánh giá công nghệ xử lý

- Áp dụng các tiêu chí đánh giá công nghệ môi trƣờng để đánh giá tính phù

hợp của hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sản xuất bia.

49

+ Tiêu chí 1: Hiệu quả xử lý ô nhiễm môi trƣờng: dựa theo quy chuẩn kỹ

thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT hoặc theo hiệu suất xử lý của hệ thống xử

lý nƣớc thải.

+ Tiêu chí 2: Tính kinh tế: chi phí đầu tƣ, chỉ số vận hành.

+ Tiêu chí 3: Về tính phù hợp với điều kiện Việt Nam: khả năng sửa chữa,

thay thế phụ tùng, phù hợp với trình độ ngƣời vận hành.

+ Tiêu chí 4: Về trình độ công nghệ và thiết bị xử lý: khả năng vận hành, khả

năng áp dụng….

+ Tiêu chí 5: Về an toàn môi trƣờng: loại hóa chất sử dụng cho quá trình xử

lý nƣớc thải, sự an toàn cho ngƣời vận hành.

50

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Xử lý nƣớc thải các nhà máy sản xuất bia

3.1.1 Xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội - Hải Phòng

3.1.1.1 Thực trạng công nghệ sản xuất bia Hà Nội – Hải Phòng

Nhà máy bia Hà Nội – Hải Phòng thuộc tổng công ty bia – rƣợu – nƣớc giải

khát Hà Nội đƣợc xây dựng tại Lạch Tray – Ngô Quyền – Hải Phòng. Công ty hàng

năm sản xuất và tiêu thụ trên 40 triệu lít bia, với các sản phẩm bia chủ yếu là bia hơi

Hải Phòng, bia hơi Hải hà, bia Vàng Hải Phòng, bia 999. Quy trình công nghệ bia

đƣợc chia ra làm 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn 1: Chuẩn bị gia công nguyên liệu, công đoạn này bao gồm:nhập

nguyên liệu là malt, gạo từ kho của công ty theo đúng mức kỹ thuật cho từng loại

bia, xay nghiền nguyên liệu và tiến hành nấu bia: hồ hóa, đƣờng hóa, kiểm tra và

lọc dịch đƣờng, đun sôi dịch đƣờng với hoa bia, lọc tách bã hoa, để lắng trong, hạ

nhiệt độ dịch đƣờng cho phù hợp quy trình lên men.

Công đoạn này đƣợc tiến hành ở các ngành nấu, sử dụng malt, gạo đƣờng,

hoa bia là những nguyên liệu chính.

- Giai đoạn 2: Tiến hành lên men dịch đƣờng bao gồm: lên men chính, lên men

phụ và tang trữ bia, thu hồi CO2, kết thúc quá trình lên men sản phẩm đạt chất

lƣợng theo kỹ thuật của từng loại bia.

- Giai đoạn 3: Lọc và hoàn thiện sản phẩm. Bia thành phẩm có chất lƣợng:bia

màu vàng sang, trong suốt, có mùi thơm đặc trƣng của malt và houblon, loại gạo lựa

chọn và có đủ hàm lƣợng CO2 trong bia, bọt trắng mịn [8].

Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Hà Nội – Hải Phòng kèm dòng thải đƣợc thể hiện ở

hình 3.1

51

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Hà Nội – Hải Phòng [8]

Nƣớc xử lý Malt

(Nghiền)

Đƣờng hóa

Gạo

(Nghiền) Nƣớc xử lý

Hồ hóa

Lọc

Đun hoa

Tách bã hoa

Lạnh nhanh

Lên men sơ bộ

Lên men chính

Lên men phụ

Lọc

Bia thành phẩm

Chiết bock Đóng chai

Bụi, tiếng ổn

Hơi nƣớc

Nƣớc làm mát

CO2

Men, bia

Nƣớc thải, bia rơi vãi, chai vỡ

52

3.1.1.2 Đặc điểm nƣớc đầu vào

Lƣu lƣợng: Tổng lƣu lƣợng nƣớc thải của Nhà máy bia Hà Nội – Hải Phòng

đƣợc lựa chọn để thiết kế công nghệ là: 1500 m3/ngày.đêm.

Tính chất nƣớc thải đầu vào:

Lƣu lƣợng cực đại theo giờ: 125 m3/h

Lƣu lƣợng cực tiểu theo giờ: 31,5 m3/h

Hệ số không điều hòa k=2 [8]

Sau khi tiến hành phân tích mẫu nƣớc thải đƣợc thu tại địa điểm thải trƣớc hệ

thống xử lý nƣớc thải tác giả đã có đƣợc kết quả phân tích nhƣ sau:

Bảng 3.1 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy bia

Hà Nội - Hải Phòng trƣớc xử lý

Tại bảng 3.1 cho thấy pH của nƣớc thải rất cao có thể sinh ra do trong quá

trình tẩy rửa chai, lon thƣờng sử dụng dung dịch kiềm. Hàm lƣợng BOD5, COD,

SS, tổng nitơ rất cao, vƣợt quá QCVN 40: 2011/BTNMT rất nhiều lần.

3.1.1.3 Tính chất nƣớc thải sau xử lý

Tiến hành phân tích mẫu nƣớc thải sau hệ thống xử lý nƣớc thải ta thu đƣợc

kết quả là nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam QCVN 40:

2011/BTNMT/B với một số chỉ tiêu cơ bản nhƣ sau:

STT Thông số Đơn vị Thông số nƣớc thải đầu vào

01 pH - 9,85

02 BOD5 mg/l 1600

03 COD mg/l 2500

04 SS mg/l 520

05 Tổng Nitơ mg/l 78

06 Tổng Phốt pho mg/l 16

07 Lƣu lƣợng ngày m3/ngày 1500

08 Lƣu lƣợng trung bình giờ m3/giờ 62,5

53

Bảng 3.2. Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy bia

Hà Nội – Hải Phòng sau xử lý

STT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN

40:2011/BTMT/ B

01 pH - 7,1 5.5- 9

02 COD mg/l 97 150

03 BOD5 mg/l 52 50

04 SS mg/l 56 100

05 Tổng Nitơ mg/l 27,1 40

06 Tổng Phốt pho mg/l 3,45 6

So sánh giữa bảng 3.1 và 3.2 cho thấy:

Nồng độ pH đƣợc đƣa về môi trƣờng trung tính

Nồng độ COD đƣợc xử lý tới 96,12%

Nồng độ BOD5 đƣợc xử lý là 96,75%

Nồng độ SS đƣợc xử lý là 90,5%

Tổng nitơ đƣợc xử lý là là 65%

Tổng phốt pho đƣợc xử lý là 78,4%

Nồng độ các chất ô nhiễm pH, COD, SS, tổng nitơ, tổng phốt pho đƣợc xử lý

nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cột B của QCVN 40:2011/BTMT quy định các thông

số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp khi xả vào nguồn nƣớc không dùng cho

mục đích cấp nƣớc sinh hoạt. Chỉ tiêu BOD5 tuy đƣợc xử lý khá hiệu quả 96,37%

nhƣng vẫn cao hơn so với giới hạn tiêu chuẩn cột B của QCVN 40:2011/BTMT là

1,04 lần, mức độ vƣợt này không đáng kể.

3.1.1.3 Thuyết minh công nghệ xử lý nƣớc thải [8]

Nƣớc thải từ tất cả các khu vực của nhà máy, đƣợc tách riêng biệt với nƣớc

mƣa theo hệ thống thoát nƣớc của nhà máy tập trung khu xử lý nƣớc thải. Trƣớc khi

vào bể thu gom, nƣớc thải đi qua mƣơng lắng cát nhằm lắng cát và bột diatomit,

đồng thời tách rác thô nhờ máy lƣợc rác thô có kích thƣớc khe lƣợc 10mm đặt trong

mƣơng. Từ bể gom, nƣớc thải đƣợc bơm chìm bơm lên bể điều hòa. Bể điều hòa có

nhiệm vụ tập trung, điều hòa lƣu lƣợng và các thành phần (SS, BOD, COD…) của

54

nƣớc thải. Đồng thời dung dịch NaOH hoặc H2SO4 cũng đƣợc đƣa vào bể để nâng

điều chỉnh pH của nƣớc thải. Bể điều hòa đƣợc bố trí một hệ thống máy khuấy chìm

nhằm tạo sự xáo trộn nƣớc thải tránh hiện tƣợng lắng cặn trong bể này và tạo môi

trƣờng đồng nhất cho dòng thải trƣớc khi qua các bƣớc xử lý tiếp theo. Bể điều hòa

đƣợc đậy kín và mùi đƣợc xử lý bằng cách dùng một quạt hút hút khí hôi lên và xử

lý ở tháp hấp thụ. Nƣớc thải từ bể điều hòa sẽ đƣợc bơm chìm bơm sang bể UASB

để bắt đầu quá trình xử lý sinh học kỵ khí. Tại bể UASB, nƣớc thải đƣợc phân bố

đều trên diện tích đáy bể và đi từ dƣới lên qua lớp đệm bùn lơ lửng, khi qua bùn

này, hỗn hợp bùn (vi sinh vật) yếm khí trong bể sẽ hấp phụ chất hữu cơ (BOD,

COD…) hòa tan trong nƣớc thải, đồng thời phân hủy và chuyển hóa chúng thành

khí biogas bay lên (khoảng 70-80% là khí metan và 20-30% là cacbonic và các khí

khác). Khí biogas sinh ra sẽ theo hệ ống thu gom, dẫn về bộ đốt khí. Nƣớc sau xử lý

theo máng thu chảy sang bể lắng lamen để tách bùn và thu khí lần 2 nhằm giảm

thiểu thất thoát bùn ở bể UASB và hạn chế tối đa việc khuếch tán mùi hôi ra môi

trƣờng xung quanh. Nƣớc trong sau lắng theo máng thu chảy sang bể trung gian.

Bùn yếm khí sau bể lắng lamen, một phần đƣợc tuần hoàn về bể UASB, phần bùn

dƣ dẫn về bể xử lý bùn.

Bể trung gian có chức năng tăng cƣờng điều kiện tiếp xúc của vi sinh xử lý

với thành phần ô nhiễm có trong nƣớc thải. Nƣớc sau xử lý kỵ khí khi chảy vào bể

trung gian sẽ đƣợc trộn đều với dòng bùn hoạt tính tuần hoàn từ bể đáy bể lắng thứ

cấp. Sau đó, hỗn hợp bùn nƣớc sẽ tiếp tục chảy sang bể aeroten. Trong bể Aeroten,

quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra nhờ vào lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc, một

lƣợng oxy thích hợp đƣợc cung cấp cho bùn hoạt tính để phân hủy các chất hữu cơ

có trong nƣớc thải. Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ đƣợc sử dụng để duy trì sự

sống của vi sinh khuẩn, vì vậy chỉ có một lƣợng nhỏ bùn hoạt tính đƣợc sinh ra.

Nitơ trong nƣớc thải sẽ đƣợc nitrat hóa nhờ quá trình bùn hoạt tính kéo dài, nƣớc

thải từ đây sẽ đƣợc dẫn qua một ngăn xử lý thiếu khí nhằm tạo điều kiện cho các vi

sinh vật thiếu khí thực hiện quá trình khử nitrat, xử lý nitơ trong nƣớc thải, chế độ

thiếu khí đƣợc duy trì bằng cách không cung cấp oxy, nƣớc thải đƣợc khuấy trộn để

55

duy trì khả năng tiếp xúc của bùn hoạt tính. Tiếp đó nƣớc thải đƣợc dẫn qua ngăn

hiếu khí cấp hai để nâng cao hiệu quả xử lý và đuổi khí nitơ sinh ra.

Từ bể Aeroten, nƣớc thải tự chảy vào bể lắng thứ cấp, dạng lắng rađian, ở

đây sẽ diễn ra quá tình tách bùn hoạt tính và nƣớc thải đã qua xử lý sinh học. Nƣớc

sau khi lắng tiếp tục chảy vào bể khử trùng để tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật gây

bệnh còn sót lại trong nƣớc thải. Sau đó nƣớc tự chảy ra nguồn tiếp nhận.

Bùn ở đáy bể lắng thứ cấp đƣợc dẫn sang bể chứa bùn. Tại đây, phần lớn bùn hoạt

tính đƣợc bơm tuần hoàn trở về bể trung gian để duy trì chức năng sinh học và giữ

nồng độ bùn trong hệ bể xử lý hiếu khí ở mức ổn định. Phần bùn sinh học dƣ đƣợc

bơm bùn dƣ bơm về bể nén bùn.

Nƣớc sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải Loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT.

* Về công tác xử lý bùn và cặn rác:

Với thời gian lƣu thích hợp, bùn trong bể nén đƣợc nén từ nồng độ 1% lên 2

-2,5%, sau đó đƣợc bơm vào bộ keo tụ bùn, trộn đều với polyme keo tụ bùn và đƣợc

đƣa đến máy ép bùn băng tải. Bánh bùn khô sau khi ép đƣợc đem đi chôn lấp theo

quy định hoặc đƣợc sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp.

Nƣớc dƣ của bể chứa bùn, bể nén bùn và máy ép bùn đƣợc dẫn quay về bể

lắng cát để tiếp tục quá trình xử lý.

56

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nƣớc thải bia Hà Nội – Hải Phòng [8]

Hiệu suất xử lý của bể phân hủy yếm khí 65% COD, 75% BOD

Hiệu quả làm sạch theo BOD tổng cộng là 93,3%

Chi phí vận hành: 1.577 VND/m3 [8]

Nƣớc thải từ nhà máy

Bể lắng cát

Máy lƣợc rác thô

Bể gom

Thiết bị lƣợc rác tinh

Bể điều hòa

Bể kỵ kí UASB

Bể hiếu khí cấp 1

Bể thiếu khí

Bể hiếu khí cấp 2

Bể lắng II

Bể khử trùng

Bể lắng lamen (I)

Xả thải

Bể nén bùn

Máy ép bùn

băng tải

Bùn chôn lấp

Máy thổi khí

Bể trung gian

Cặn rác Chôn lấp

NaOH/H2SO4

Chlorine

Polyme

Nước dư

Bùn

Khí hôi

Tháp hấp

thụ

Tháp hấp

thụ

biogas

Bể

chứa

bùn

57

3.1.2 Xử lý nƣớc thải nhà máy bia Sài Gòn - Phú Thọ

3.1.2.1 Thực trạng công nghệ sản xuất bia Sài Gòn - Phú Thọ

Nhà máy bia Sài gòn - Phú Thọ nằm trong khu công nghiệp Trung Hà – Tam

Nông – Phú Thọ, là đơn vị đầu tƣ sản xuất đầu tiên tại khu công nghiệp cuối năm

2010. Công suất bia của nhà máy đạt 50 triệu lít/năm. Dây chuyền công nghệ đƣợc

nhập từ Đức và chế tạo trong nƣớc, các công đoạn sản xuất tự động hóa, yêu cầu ít

nhân công. Sản phẩm chủ yếu của nhà máy là bia 333. Quy trình sản xuất bia nhà

máy Sài Gòn Phú Thọ cũng có mô hình tƣơng tự nhƣ mô hình sản xuất bia của nhà

máy Hà Nội - Hải Phòng, điểm khác nhau giữa các sản phẩm là đặc trƣng về hƣơng

vị bia đƣợc phụ thuộc vào hàm lƣợng malt, hoa houblon và loại gạo lựa chọn làm

nguyên liệu đầu vào. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia kèm dòng thải nhà máy bia Sài

Gòn – Phú Thọ đƣợc thể hiện ở hình 3.3

58

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Sài Gòn – Phú Thọ [11]

Nguyên liệu

Nghiền

Nấu

Lọc

Đun sôi với hoa

houblon

Lắng cặn

Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Lên men phụ

Lọc trong bia

Chiết chai/bock

Sản phẩm

Houblon viên,

Houblon cao

Bã Rửa

Dịch trong

Bã hèm Cặn

Men giống

bock

Rửa, tráng cồn Rửa, tráng cồn

Chai pet

O2

Bụi, ồn

Nƣớc làm mát

CO2

Men, bia

Bia, nƣớc thải, chai vỡ

Cồn, nƣớc thải

Hơi nƣớc,

nƣớc ngƣng

59

3.1.2.2 Đặc điểm nƣớc nƣớc đầu vào

- Lƣu lƣợng : Tổng lƣu lƣợng nƣớc thải của Nhà máy bia Sài Gòn - Phú Thọ

đƣợc lựa chọn để thiết kế công nghệ là: 1200 m3/ngày.đêm.

- Tính chất nƣớc thải đầu vào:

Lƣu lƣợng trung bình ngày: 1200m3/ngày

Lƣu lƣợng trung bình theo giờ: 50 m3/h

Lƣu lƣợng cực đại theo giờ: 80 m3/h

Lƣu lƣợng cực tiểu theo giờ: 20 m3/h

Hệ số không điều hòa k=2 [11]

Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Sài Gòn - Phú Thọ đƣợc thể hiện ở bảng

3.3

Bảng 3.3. Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Sài Gòn - Phú Thọ

trƣớc xử lý

STT Thông số Đơn vị Thông số nƣớc thải đầu vào

01 pH - 10,36

02 BOD5 mg/l 1450

03 COD mg/l 2150

04 SS mg/l 320

05 Tổng Nitơ mg/l 82

06 Tổng Phốt pho mg/l 22

07 Lƣu lƣợng ngày m3/ngày 1200

3.1.2.3 Tính chất nƣớc thải sau xử lý

Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam QCVN 40:2011/

BTNMT/A với một số chỉ tiêu cơ bản nhƣ sau:

60

Bảng 3.4 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Sài Gòn - Phú Thọ

sau xử lý

STT Thông số Đơn vị Kết

quả

QCVN

40:2011/BTMT/ A

01 pH - 7,55 6 - 9

02 COD mg/l 69 75

03 BOD5 mg/l 28 30

04 SS mg/l 49,2 50

05 Tổng Nitơ mg/l 18,3 20

06 Tổng Phốt pho mg/l 1,95 4

So sánh giữa bảng 3.3 và 3.4 ta thấy:

Nồng độ pH đƣợc đƣa về môi trƣờng trung tính

Nồng độ COD đƣợc xử lý là 96,8%

Nồng độ BOD5 đƣợc xử lý là 98%

Nồng độ SS đƣợc xử lý là 84,6%

Tổng nitơ đƣợc xử lý là 77,7%s

Tổng phốt pho đƣợc xử lý là 91,13%

Nồng độ các chất ô nhiễm đƣợc xử lý nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cột A

của QCVN 40:2011/BTMT quy định các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công

nghiệp khi xả vào nguồn nƣớc dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt.

3.1.2.4 Thuyết minh công nghệ [11]

Nƣớc thải từ tất cả các khu vực đƣợc tách riêng biệt với nƣớc mƣa theo hệ

thống thoát nƣớc tập trung khu xử lý nƣớc thải. Trƣớc khi vào bể thu gom, nƣớc

thải đi qua mƣơng lắng cát nhằm lắng cát và bột diatomit, đồng thời tách rác thô

nhờ máy lƣợc rác thô có kích thƣớc khe lƣợc 10mm đặt trong mƣơng. Từ bể gom,

nƣớc thải đƣợc bơm chìm bơm lên bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ tập trung,

điều hòa lƣu lƣợng và các thành phần (SS, BOD, COD…) của nƣớc thải. Đồng thời

dung dịch NaOH hoặc H2SO4 cũng đƣợc đƣa vào bể để nâng điều chỉnh pH của

nƣớc thải. Bể điều hòa đƣợc bố trí một hệ thống máy khuấy chìm nhằm tạo sự xáo

trộn nƣớc thải tránh hiện tƣợng lắng cặn trong bể này và tạo môi trƣờng đồng nhất

61

cho dòng thải trƣớc khi qua các bƣớc xử lý tiếp theo. Bể điều hòa đƣợc đậy kín và

mùi đƣợc xử lý bằng cách dùng một quạt hút hút khí hôi lên và xử lý ở tháp hấp thụ.

Nƣớc thải từ bể điều hòa sẽ đƣợc bơm chìm bơm sang bể UASB để bắt đầu quá

trình xử lý sinh học kỵ khí.

Tại bể UASB, nƣớc thải đƣợc phân bố đều trên diện tích đáy bể và đi từ dƣới

lên qua lớp đệm bùn lơ lửng, khi qua bùn này, hỗn hợp bùn (vi sinh vật) yếm khí

trong bể sẽ hấp phụ chất hữu cơ (BOD, COD…) hòa tan trong nƣớc thải, đồng thời

phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí biogas bay lên (khoảng 70-80% là khí

metan và 20-30% là cacbonic và các khí khác). Khí biogas sinh ra sẽ theo hệ ống

thu gom, dẫn về bộ đốt khí. Nƣớc sau xử lý theo máng thu chảy sang bể lắng lamen

để tách bùn và thu khí lần 2 nhằm giảm thiểu thất thoát bùn ở bể UASB và hạn chế

tối đa việc khuếch tán mùi hôi ra môi trƣờng xung quanh. Nƣớc trong sau lắng theo

máng thu chảy sang bể trung gian. Bùn yếm khí sau bể lắng lamen, một phần đƣợc

tuần hoàn về bể UASB, phần bùn dƣ dẫn về bể nén bùn.

Từ bể trung gian, nƣớc đƣợc sục khí sơ bộ rồi tự chảy sang hệ thống ba bể

SBR. Bể SBR là một dạng công trình xử lý sinh học nƣớc thải bằng bùn hoạt tính

hoạt động gián đoạn theo mẻ. Theo một chu kỳ thời gian, các bể sẽ lần lƣợt hoạt

động luân phiên nhau. Trong một ngăn của bể các giai đoạn hoạt động diễn ra nhƣ

sau: làm đầy nƣớc thải, thổi khí, để lắng tĩnh, xả nƣớc thải và xả bùn. Trong bƣớc

một, khi cho nƣớc thải vào bể, nƣớc thải đƣợc trộn với bùn hoạt tính. Sau đó hỗn

hợp nƣớc thải và bùn đƣợc sục khí ở bƣớc hai với thời gian thổi khí đúng thời gian

yêu cầu. Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ đƣợc

oxy hóa trong giai đoạn này. Bƣớc thứ ba là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh.

Sau đó nƣớc thải ở phía trên lớp bùn đƣợc xả ra khỏi bể. Bƣớc cuối cùng là xả cặn

bùn dƣ đƣợc hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi bể, các ngăn bể khác hoạt

động lệch pha để đảm bảo cung cấp nƣớc thải lên trạm xử lý liên tục. Hệ thống

aeroten hoạt động gián đoạn SBR có thể khử đƣợc nitơ và phốt pho sinh hóa do có

thể điều chỉnh đƣợc các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí trong bể bằng việc

thay đổi chế độ cung cấp oxy.

62

Từ bể SBR, nƣớc thải tự chảy vào bể khử trùng để tiêu diệt hoàn toàn các vi

sinh vật gây bệnh còn sót lại trong nƣớc thải. Sau đó một phần nƣớc thải đƣợc đƣa

về bể thủy sinh để kiểm tra điều kiện sống của sinh vật trong nƣớc sau xử lý. Cuối

cùng nƣớc đƣợc đƣa qua hô ga rồi đƣợc dẫn về hồ sinh học để tiếp tục làm sạch.

Bùn ở đáy bể SBR đƣợc dẫn sang bể nén bùn.

Nƣớc sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải Loại A theo QCVN 40:2011/BTNM

* Về công tác xử lý bùn và cặn rác:

Với thời gian lƣu thích hợp, bùn trong bể nén bùn đƣợc nén từ nồng độ 1%

lên 2-2,5%, sau đó đƣợc bơm vào bộ keo tụ bùn, trộn đều với polymer keo tụ bùn

và đƣợc đƣa đến máy ép bùn băng tải. Bánh bùn khô sau khi ép đƣợc đem đi chôn

lấp theo quy định hoặc đƣợc sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp.

Nƣớc dƣ của bể chứa bùn, bể nén bùn và máy ép bùn đƣợc dẫn quay về bể

thu gom để tiếp tục quá trình xử lý.

Hiệu quả làm sạch theo BOD tổng cộng là 72%

Chi phí vận hành: 2.567VND/m3

( Nguồn: Tài liệu xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn- Phú Thọ)

63

Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nƣớc thải bia Sài Gòn – Phú Thọ [11]

Nƣớc thải từ nhà máy

Máy lƣợc rác thô

Bể gom

Thiết bị lƣợc rác tinh

Bể điều hòa

Bể kỵ kí UASB

Bể SBR 1

Bể SBR 2

Bể khử trùng

b5945-2005

Bể nén bùn

Máy ép bùn

băng tải

Bùn bánh đi

chôn lấp

Máy thổi

khí

Bể trung gian

Cặn rác Chôn lấp

NaOH/H2SO4

Chlorine

Polyme

Nước dư

Bùn

Khí hôi

Tháp hấp

thụ

Bộ đốt

khí

biogas

Bể

chứa

bùn

Bể SBR 3

Hố ga

b5945-2005

Hồ sinh học

b5945-2005

Bể thuỷ sinh

b5945-2005

Bể lắng lamen

Mƣơng lắng cát

Máy

thổi khí

64

3.1.3 Xử lý nƣớc thải nhà máy bia Việt Hà

3.1.3.1 Thực trạng công nghệ sản xuất bia Việt Hà

Nhà máy bia Việt Hà là một doanh nghiệp nhà nƣớc trực thuộc công ty sản

xuất đầu tƣ và dịch vụ Việt Hà. Mặt hàng chính của nhà máy bia Việt Hà là bia hơi,

bia lon, chai Việt Hà đƣợc cung cấp ra thị trƣờng với những sản phẩm bia có chất

lƣợng tốt, giá cạnh tranh. Thành phần chính của bia là: nƣớc, lúa mạch, đại mạch,

nha hóa, men bia và hoa bia, ngoài ra còn có các chất phụ gia khác nhằm tạo hƣơng

vị đặc trƣng. Các công đoạn của sản xuất bia Việt Hà cũng tuân thủ theo quy trình

nấu bia chung, quy trình sản xuất bia Việt Hà kèm dòng thải đƣợc mô tả ở hình 3.5

65

Hình 3.5 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia Việt Hà [9]

Nƣớc Malt Gạo tẻ Hoa houblon

Nghiền bột Nghiền bột

Trộn đều ở 500C

Nấu gạo

750C x -

'20

850C x -

'10

Dịch hóa

20 -'10

Đun sôi

20 - '10

Ngâm khuấy kỹ

Đƣờng hóa

60 – 670C x

'30

760C x

'20

Lọc trong

Nấu hoa

Lọc bã hoa

Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Làm lạnh

Len men phụ

Lọc trong

Bão hòa CO2

Chiết bom

Để lắng '30

Men giống

Làm lạnh

Bia thành phẩm

Rửa bã

Bã malt

Bụi Bụi

Hơi nƣớc

Men, bia

CO2

Cặn hoa

Bia rơi vãi

66

STT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN

40:2011/BTMT/ B

01 pH - 7,4 5.5- 9

02 COD mg/l 172 150

03 BOD5 mg/l 87 50

04 SS mg/l 51 100

05 Tổng Nitơ mg/l 11,5 40

06 Tổng Phốt pho mg/l 4,56 6

3.1.3.2 Đặc điểm nƣớc nƣớc đầu vào

Lƣu lƣợng : Tổng lƣu lƣợng nƣớc thải của Nhà máy bia Việt Hà đƣợc lựa chọn để

thiết kế công nghệ là: 100 m3/ngày.đêm.

Theo nhƣ tình hình sản xuất của nhà máy nƣớc thải đƣợc phát sinh từ hai

nguồn:

+ Nƣớc thải sản xuất từ các phân xƣởng

+ Nƣớc thải sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy [10]

Tính chất nƣớc thải đầu vào:

Bảng 3.5 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Việt Hà trƣớc xử lý

STT Thông số Đơn vị Thông số nƣớc thải đầu vào

01 pH - 5,0

02 BOD5 mg/l 1380

03 COD mg/l 1950

04 SS mg/l 250

05 Tổng Nitơ mg/l 15,8

06 Tổng Phốt pho mg/l 24,5

07 Lƣu lƣợng ngày m3/ngày 100

s

3.1.3.3 Tính chất nƣớc thải sau xử lý

Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam QCVN

40:2011/BTNMT, Loại B với một số chỉ tiêu cơ bản nhƣ sau:

Bảng 3.6 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải bia Việt Hà sau xử lý

67

So sánh giữa bảng 3.5 và bảng 3.6 ta thấy:

Nồng độ pH đƣợc đƣa về môi trƣờng trung tính

Nồng độ COD đƣợc xử lý là 91,17%

Nồng độ BOD5 đƣợc xử lý là 93,69%

Nồng độ SS đƣợc xử lý là 79,6%

Tổng nitơ đƣợc xử lý là 27,2%

Tổng phốt pho đƣợc xử lý là 81,38%

Nồng độ các chất ô nhiễm pH, SS, tổng nitơ, tổng phốt pho đƣợc xử lý nằm

trong giới hạn tiêu chuẩn cột B của QCVN 40:2011/BTMT quy định các thông số ô

nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp khi xả vào nguồn nƣớc không dùng cho mục

đích cấp nƣớc sinh hoạt. Chỉ tiêu COD, BOD5 tuy đƣợc xử lý khá hiệu quả lần lƣợt

là 92,2%, 93,69% nhƣng vẫn cao hơn so với giới hạn tiêu chuẩn cột B của QCVN

40:2011/BTMT là COD cao hơn 1,15 lần, BOD5 cao hơn 1,74 lần.

3.1.3.4 Thuyết minh công nghệ [9]

Nƣớc thải từ tất cả các khu vực của nhà máy đƣợc tách riêng biệt với nƣớc

mƣa theo hệ thống thoát nƣớc bẩn, qua các lƣới lọc rác theo kích cỡ nhỏ dần từ

10mm- 2mm tập trung về bể thu gom của trạm xử lý nƣớc thải với lƣu lƣợng trung

bình 4,2m3/h. Trƣớc khi vào trạm bơm cấp1, nƣớc thải đƣợc dẫn qua song chắn rác

để loại bỏ cặn rác có kích thƣớc lớn hơn 1mm ra khỏi dòng thải.

Sau đó, nƣớc thải đƣợc bơm sang bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lƣu

lƣợng và các thành phần (SS, BOD, COD…) của nƣớc thải. Bể điều hòa đƣợc bố trí

một hệ thống sục khí nhằm tạo sự xáo trộn nƣớc thải tránh hiện tƣợng lắng cặn và

phân hủy kỵ khí trong bể này, tạo môi trƣờng đồng nhất cho dòng thải trƣớc khi qua

các bƣớc xử lý tiếp theo, đồng thời dung dịch NaOH cũng đƣợc đƣa vào bể để nâng

pH của nƣớc thải. Nƣớc thải từ bể điều hòa đƣợc bơm cấp 2 sang bể UASB để bắt

đầu xử lý sinh học kỵ khí. Tại bể UASB, nƣớc thải đƣợc phân bố đều trên diện tích

đáy bể và đi từ dƣới lên qua lớp đệm bùn lơ lửng, khi qua bùn này, hỗn hợp bùn (vi

sinh vật) yếm khí trong bể sẽ hấp phụ chất hữu cơ (BOD, COD…) hòa tan trong

nƣớc thải, đồng thời phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí biogas bay lên

68

(khoảng 70-80% là khí metan và 20-30% là cacbonic và các khí khác). Khí biogas

sinh ra sẽ theo hệ ống thu gom, dẫn về bộ đốt khí bán tự động, nƣớc sau xử lý dâng

lên theo máng thu chảy sang bể xử lý sinh học hiếu khí Aeroten.

Trong bể Aeroten quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra nhờ vào lƣợng

oxy hòa tan trong nƣớc, lƣợng oxy thích hợp đƣợc cung cấp cho bùn hoạt tính để

phân hủy các chất hữu cơ có trong nƣớc thải. Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ đƣợc

sử dụng để duy trì sự sống của vi khuẩn, vì vậy chỉ có một lƣợng nhỏ bùn hoạt tính

đƣợc sinh ra.

Từ bể Aeroten, nƣớc thải tự chảy vào bể lắng ở đây sẽ diễn ra quá tình tách

bùn hoạt tính và nƣớc thải đã qua xử lý sinh học. Nƣớc sau khi lắng tiếp tục chảy

vào bể khử trùng để tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật gây bệnh còn sót lại trong

nƣớc thải. Tại đây, nƣớc thải sẽ đƣợc tiếp xúc với hóa chất chlorine theo dòng chảy

ziczac nhằm tạo thời gian tiếp xúc giữa nƣớc thải và hóa chất khử trùng, sau đó

nƣớc tự chảy ra nguồn tiếp nhận.

Tiếp tục, nƣớc thải đƣợc bơm lên cột áp lực. Đây là bƣớc xử lý bậc cao nhằm

loại bỏ hoàn toàn các cặn và xác vi sinh vật sau quá trình lắng và khử trùng, bảo

đảm nƣớc sau xử lý luôn đạt tiêu chuẩn xả thải loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT

trƣớc khi thải ra nguồn tiếp nhận. Khi tổn thất áp lực đạt đến một mức độ nhất định,

tiến hành rửa lọc, nƣớc sau rửa lọc đƣợc dẫn về bể điều hòa xử lý.

* Về công tác xử lý bùn cặn:

Ở bể lắng, phần lớn bùn hoạt tính sau khi lắng đƣợc bộ hút bùn tuàn hoàn trở

về bể Aeroten để duy trì chức năng sinh học và giữ nồng độ bùn trong này ở mức ổn

định. Lƣợng bùn sinh học dƣ đƣợc bộ hút (bùn dƣ bơm về bể nén bùn với thời gian

lƣu lƣợng bùn đƣợc nén từ nồng độ bùn 1% lên 2-2.5%, sau đó đƣợc chở đi bằng xe

hút bùn chuyên dụng, hoặc bơm vào thiết bị keo tụ bùn, trộn đều với polyme, sau đó

toàn bộ hỗn hợp đi vào thiết bị ép bùn băng tải. Bánh bùn sau khi ép đƣợc đổ vào

thiết bị thu bùn khô và chuyển đi chôn lấp theo đúng quy định.

Nƣớc dƣ từ bể nén bùn và máy ép bùn đƣợc thu gom và chảy về trạm bơm để

tiếp tục quá trình xử lý.

69

Đối với khí và mùi phát sinh từ các bể sẽ đƣợc thu gom bằng quạt hút trợ lực

tập trung về bồn hấp thụ than hoạt tính để triệt tiêu mùi hôi trƣớc khi thoát ra ngoài.

Hiệu quả làm sạch theo BOD tổng cộng là 88,2%

Chi phí vận hành: 3.241VND/m3

( Nguồn: Tài liệu xử lý nước thải của nhà máy bia Việt Hà)

70

Hình 3.6 Dây chuyền xử lý nƣớc thải của nhà máy bia Việt Hà [10]

Bể gom

Bể Điều Hòa

Bể AEROTANK

Bể Lắng

Bể Khử Trùng

Bể nén bùn

Bùn Chôn Lấp

Hóa chất

Chlorine

Máy Thổi Khí

Bùn

tuần

hoàn

Nước thải rửa lọc

Căn

rác

Nước dư

Chôn Lấp

Bể UASB

Bùn

dư

Bùn

NaOH

Bồn Lọc Áp Lực

Nước thải

sinh hoạt

XẢ THẢI

Nước thải

sản xuất

71

3.1.4 Xử lý nƣớc thải nhà máy đồ uống NADA - Nam Định

3.1.4.1 Thực trạng công nghệ sản xuất bia nhà máy đồ uống NADA

Nhà máy đồ uống NADA thuộc công ty bia NADA, đƣợc xây dựng trong

khu công nghiệp Hòa Xá – Nam Định. Nhà máy sản xuất loại đồ uống chủ yếu là

bia hơi với sản lƣợng khoảng 30 triệu lít/năm. Quy trình sản xuất bia với nguyên

liệu đầu vào là gạo đƣợc nhập từ chính Nam Định, malt, hoa bia, và các loại phụ

gia. Quy trình sản xuất bia đƣợc mô tả chi tiết trên hình 3.7

72

Hình 3.7 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia nhà máy đồ uống NADA [12]

Gạo

Rửa khử

trùng

Nƣớc mềm Nghiền Nghiền

Chai Nƣớc sạch Malt Malt lót

Đƣờng hóa Hồ hóa

Lọc

Nƣớc

Bã

Nƣớc rửa Houblon hóa 1

Houblon hóa 2

Lắng xoáy

Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Lọc trong

Lên men

Bão hòa CO2 tại

tank ổn định

Men giống

Bã men

Thu hồi

Bảo quản

Chiết chai

Dập Nắp

Thanh trùng

Dán nhãn

Bắn chữ

Chiết bom

Xuất xƣởng

Xếp thùng

73

3.1.4.2 Đặc điểm nƣớc nƣớc đầu vào

Lƣu lƣợng : Tổng lƣu lƣợng nƣớc thải của nhà máy đồ uống NADA đƣợc lựa chọn

để thiết kế công nghệ là: 800 m3/ngày đêm.

Theo nhƣ tình hình sản xuất của nhà máy nƣớc thải đƣợc phát sinh từ hai

nguồn:

+ Nƣớc thải sản xuất từ các phân xƣởng

+ Nƣớc thải sinh hoạt của công nhân trong nhà máy [12]

Bảng 3.7 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy NADA trƣớc xử lý

STT Thông số Đơn vị Thông số nƣớc thải

đầu vào

01 pH - 7.5

02 BOD5 mg/l 262

03 COD mg/l 490

04 SS mg/l 50,6

05 Tổng Nitơ mg/l 42,7

06 Tổng Phốt pho mg/l 6,17

3.1.4.3 Tính chất nƣớc thải sau xử lý

Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam QCVN

40:2011/BTNMT, Loại B với một số chỉ tiêu cơ bản nhƣ sau:

Bảng 3.8 Thành phần đặc trƣng của nƣớc thải nhà máy NADA sau xử lý

STT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN

40:2011/BTMT/ B

01 pH - 7.3 5.5- 9

02 COD mg/l 128 150

03 BOD5 mg/l 71 50

04 SS mg/l 43,5 100

05 Tổng Nitơ mg/l 11,8 40

06 Tổng Phốt pho mg/l 5,8 6

So sánh bảng 3.7 và bảng 3.8 ta thấy:

Nồng độ pH đƣợc đƣa về môi trƣờng trung tính

74

Nồng độ COD đƣợc xử lý là 73,87%

Nồng độ BOD5 đƣợc xử lý là 72,9%

Nồng độ SS đƣợc xử lý là 14,03%

Tổng nitơ đƣợc xử lý là 72.36%

Tổng phốt pho đƣợc xử lý là 13,43%

Nồng độ các chất ô nhiễm pH, SS, tổng nitơ, tổng phốt pho đƣợc xử lý nằm

trong giới hạn tiêu chuẩn cột B của QCVN 40:2011/BTMT quy định các thông số ô

nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp khi xả vào nguồn nƣớc không dùng cho mục

đích cấp nƣớc sinh hoạt. Chỉ tiêu BOD5 cao hơn so với giới hạn tiêu chuẩn cột B

của QCVN 40:2011/BTMT là 1,42 lần

3.1.4.4 Thuyết minh công nghệ [12]

- Hệ thống thu gom và thoát nước trong nhà máy: Nƣớc thải đƣợc chảy vào

hệ thống cống thoát của nhà máy có tổng chiều dài 750m đƣợc xây dựng dạng cống

hộp có nắp đậy và có các hố ga, song chắn rác để thu gom chất thải rắn trƣớc khi

chảy vào hệ thống xử lý nƣớc của nhà máy. Sau đó, nƣớc thải đƣợc qua hệ thống xử

lý nƣớc trƣớc khi thải vào kênh thoát nƣớc chung của khu công nghiệp.

- Mô tả chi tiết hệ thống xử lý nước thải của nhà máy

Hệ thống xử lý nƣớc thải có công suất thiết kế 800 m3, đƣợc xử lý bằng công

nghệ vi sinh. Đầu tiên nƣớc thải đi qua song chắn rác, mƣơng lắng cát, đến bể điều

hòa. Bể điều hòa có tác dụng điều hòa lƣu lƣợng cũng nhƣ công suất hoạt động của

trạm, bổ sung hóa chất cần thiết và ổn định dộ pH. Từ bể điều hòa, nƣớc thải đƣợc

bơm lên bể UASB còn gọi là bể kỵ khí theo nguyên tắc đi từ dƣới lên.

Ở bể kỵ khí, nƣớc thải tiếp xúc với bùn kỵ khí phân bổ lơ lửng, các chất hữu

cơ đƣợc phân hủy tới 70% nhờ các vi sinh lên men kỵ khí, phần khí metan sinh ra

nổi lên bề mặt đƣợc thu lại bằng nắp chụp thu khí dẫn tới tháp khử mùi và đốt cháy.

Nƣớc thải xử lý ở bể kỵ khí dâng lên và đi sang bể Aeroten theo ống tràn đi

xuống. Ở bể này, còn gọi là bể hiếu khí, lƣợng oxy hòa tan đƣợc bổ sung liên tục

nhờ các đĩa phân phối khí đặt dƣới đáy bể, các chất hữu cơ tiếp tục bị phân hủy

dƣới tác dụng của các vi sinh vật hiếu khí có trong bùn hiếu khí. Các chất hữu cơ

75

sau khi phân hủy bị kết lắng thành bùn bổ sung vào lƣợng bùn vi sinh. Nếu lƣợng

bùn sau khi để lắng trong ống đo đƣợc quá 50% thì đƣợc bơm bùn gom về bể nén

bùn. Khi lƣợng nƣớc trong bể đạt đến độ cao quy định, tạm thời ngừng sục khí để

quá trình lắng trong diễn ra, phần nƣớc trong đƣợc tiếp tục chảy tràn sang hệ thống

bể lắng rồi tự chảy tới mƣơng oxy hóa và chảy vào đầu hồ sinh học. Trong hồ sinh

học nƣớc thải tiếp tục đƣợc tự làm sạch lần cuối trƣớc khi xả thải ra môi trƣờng.

Công trình xả nƣớc thải là hệ thống kênh dẫn và phai chắn nƣớc, song chắn

rác đƣợc xây dựng phía đầu ra của hồ sinh học.

Cửa xả thải đƣợc xây bằng gạch, xi măng cát rộng 0,5m, cao 1,5m. Kênh dẫn

nƣớc đƣợc đào sâu 0,5m so với mặt ruộng và đắp thành bờ dẫn tới kênh thoát nƣớc

chung của khu công nghiệp.

Bùn cặn nƣớc thải đƣợc lƣu giữ và ổn đinh trong bể ủ bùn, sau công ty môi

trƣờng đô thị sẽ vận chuyển về bãi chôn lấp.

Phƣơng thức xả nƣớc thải: tự chảy.

Chế độ xả nƣớc thải: Xả từ từ, liên tục.

Lƣu lƣợng nƣớc xả thải: Lƣu lƣợng xả bình quân 6m3/h

Lƣu lƣợng xả lớn nhất 12m3/h

76

Hình 3.8 Dây chuyền xử lý nƣớc thải của nhà máy NADA [12]

SONG CHẮN RÁC

BỂ ĐIỀU HÒA

BỂ AEROTANK

BỂ LẮNG

MƢƠNG OXY HÓA

MÁY THỔI KHÍ

Nước dư

BỂ UASB

Bùn dư

Bùn dư

NaOH

BỂ TÍCH BÙN

(TK-107)

BEÅ TÍCH BUØN

(TK-108)

BEÅ LAÉNG LAMEN

(TK-103)

polyme

Bùn

tuần

hoàn

thải

MƢƠNG LẮNG CÁT

NƢỚC THẢI

HỒ SINH HỌC

NƢỚC THẢI RA

77

3.2 Đánh giá công nghệ xử lý nƣớc thải

3.2.1 So sánh các hiệu quả xử lý của các nhà máy nghiên cứu

3.2.1.1 So sánh các chỉ số ô nhiễm giữa các nhà máy trƣớc xử lý

Mỗi nhà máy có dòng thải với các công suất khác nhau, các công nghệ sản

xuất và hàm lƣợng nhiên liệu đầu vào khác nhau nên tính chất nƣớc thải cũng có

nồng độ ô nhiễm chênh lệch nhau. Kết quả so sánh nồng độ của các chỉ tiêu ô nhiễm

đặc trƣng của nƣớc thải bia giữa các nhà máy trƣớc xử lý kết hợp so sánh với nhà

máy JWM – Perth của Úc đƣợc thể hiện ở các biểu đồ hình 3.9

Từ các biểu đồ hình 3.9 cho thấy:

- Chỉ tiêu pH của các nhà máy thể hiện môi trƣờng nƣớc thải:

+ Nƣớc thải mang môi trƣờng axit của: Việt Hà (pH = 5); JWM – Perth (pH

= 5,2)

+ Nƣớc thải mang môi trƣờng trung tính: NADA (pH = 7,5)

+ Nƣớc thải mang môi trƣờng kiềm: Hà Nội – Hải Phòng (pH = 9,85) và

Sài Gòn – Phú Thọ (pH = 10,36)

- Chỉ tiêu COD và BOD5: Nƣớc thải của các nhà máy đều có hàm lƣợng

COD, BOD5 rất cao gấp nhiều lần so với quy chuẩn quy định nhau : Hà Nội – Hải

Phòng: COD = 2500 mg/l, BOD5 = 1600 mg/l ; Sài Gòn – Phú Thọ: COD = 2150

mg/l, BOD5 = 1450 mg/l; Việt Hà có COD = 1950 mg/, BOD5 = 1380 mg/l;JWM –

Perth: COD = 2600 mg/L, BOD5 = 2000 mg/l ; riêng nƣớc thải nhà máy NADA có

hàm lƣợng COD rất thấp 490 mg/l, BOD5 = 262 mg/l.

- Chỉ tiêu SS: Hà Nội – Hải Phòng có nồng độ SS = 520 mg/l cao vƣợt gấp

hơn 5 lần so với quy chuẩn, Các nhà máy Sài Gòn – Phú Thọ, Việt Hà, JWM –

Perth có nồng độ SS lần lƣợt là 320 mg/l, 250 mg/l, 260 mg/l vƣợt từ hơn 2-3 lần

QCVN 40, riêng nƣớc thải nhà máy NADA có nồng độ SS = 50,6 mg/l thấp hơn so

với quy chuẩn.

78

Hình 3.9 So sánh các chỉ tiêu ô nhiễm nƣớc thải giữa các nhà máy trƣớc xử lý

- Chỉ tiêu tổng nitơ: Nồng độ nitơ trong nƣớc thải của nhà máy Sài Gòn -

Phú Thọ (82 mg/l) và Hà Nội – Hải Phòng (78 mg/l) rất cao vƣợt gấp hơn 2 lần

so với quy chuẩn; nồng độ nitơ trong nƣớc thải nhà máy NADA (42,7 mg/l) và

JWM – Perth (54 mg/l) trung bình cao hơn quy chuẩn quy định, nồng độ nitơ của

nƣớc thải bia Việt Hà thấp nhất tổng nitơ = 15,8 mg/l, nhỏ hơn so với quy chuẩn

quy định xả thải.

- Chỉ tiêu tổng phốt pho: Nồng độ phốt pho trong nƣớc thải nhà máy bia Việt

Hà và Sài Gòn - Phú Thọ rất cao lần lƣợt là 24,5 mg/l và 22 mg/l cao gấp khoảng

hơn 3-4 lần quy chuẩn xả thải, tiếp đến là nhà máy Hà Nội - Hải Phòng và JWM –

79

Perth lần lƣợt là 16 mg/l và 11 mg/l cao gấp khoảng 2 – 3 lần quy chuẩn quy định,

thấp nhất là bia NADA với nồng độ phốt pho là 6,17 mg/l

3.2.1.2 So sánh hiệu quả xử lý các yếu tố ô nhiễm của hệ thống công nghệ xử lý

của các nhà máy

Để đánh giá hiệu quả xử lý của các công nghệ ta có thể dựa vào nồng độ các

chất ô nhiễm trƣớc và sau xử lý của các nhà máy. Bên cạnh đó có thể so sánh đƣợc

hiệu suất cũng nhƣ ƣu nhƣợc điểm của từng công nghệ xử lý trong việc xử lý các

chất ô nhiễm. Tại các biểu đồ ở hình 3.10 giúp ta so sánh đƣợc nồng độ chất ô

nhiễm sau xử lý của các nhà máy so với quy chuẩn quy định xả thải cột B của

QCVN 40:2011/BTNMT, và ở hình 3.11 thể hiện hiệu quả của công nghệ xử lý

nƣớc thải qua việc so sánh nồng độ các chất ô nhiễm trƣớc và sau xử lý, qua đó

cũng có thể đánh giá đƣợc ƣu điểm của từng công nghệ đối với các chỉ tiêu ô nhiễm

khác nhau.

80

Hình 3.10 So sánh các chỉ tiêu ô nhiễm sau xử lý giữa các nhà máy

Từ các biểu đồ ở hình 3.10 cho thấy:

- Nồng độ pH của các nhà máy đều đƣợc đƣa về môi trƣờng trung tính

- Chỉ tiêu COD: Sau xử lý hàm lƣợng COD của các nhà máy giảm rõ rệt, hầu

hết nƣớc thải của các nhà máy có hàm lƣợng COD nằm trong giới hạn cho phép xả

thải của cột B của QCVN 40:2011/BTMT; Nƣớc thải nhà máy bia Việt Hà có nồng

độ COD = 152 mg/l cao hơn so với quy định không đáng kể. Riêng nƣớc thải của

Sài Gòn - Phú Thọ có hàm lƣợng COD = 69 mg/l thấp có chênh lệch không nhiều

với công ty JWM – Perth COD = 50 mg/l và nằm trong giới hạn quy định của cột A

của QCVN 40:2011/BTMT (COD = 75 mg/l)

81

- Chỉ tiêu BOD5: Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải của 3 nhà máy bia Việt

Hà (87 mg/l), NADA (71 mg/l), Hà Nội – Hải Phòng (52 mg/l) vƣợt quy định xả

thải cho phép, trong đó nồng độ BOD5 trong nƣớc thải của bia Việt Hà, NADA vƣợt

quy chuẩn cột B của QCVN 40:2011/BTMT lần lƣợt là 1,74 lần và 1,42 lần. Nồng

độ BOD5 trong nƣớc thải bia Sài Gòn – Phú Thọ là 30 mg/l tƣơng đƣơng với JWM

– Perth và nằm trong giới hạn quy định cột A của QCVN 40:2011/BTMT (BOD5 =

30 mg/l)

- Chỉ tiêu SS: Nƣớc thải sau xử lý của các nhà máy có nồng độ SS lớn hơn

khoảng 2 lần so với JWM – Perth, tuy nhiên nồng độ SS đều đã đƣa về giới hạn quy

định xả thải cột B của QCVN 40:2011/BTMT, riêng nƣớc thải sau xử lý của Sài

Gòn – Phú Thọ (SS = 49,2mg/l) và NADA (SS = 43,5 mg/l) nằm trong giới hạn xả

thải cột A QCVN 40:2011/BTMT (SS = 50mg/l).

- Tổng nitơ: Hàm lƣợng nitơ tổng trong nƣớc thải sau xử lý của các nhà máy

có nồng độ chênh lệch không nhiều và thấp hơn so với quy chuẩn xả thải cột A của

QCVN 40:2011/BTMT (tổng nitơ = 20 mg/l); Riêng Hà Nội – Hải Phòng có tổng

nitơ = 27,1 mg/l nằm trong khoảng quy định xả thải cột B của QCVN

40:2011/BTMT.

- Tổng phốt pho: Nƣớc thải sau xử lý của các nhà máy đều nằm trong quy

định xả thải cột B của QCVN 40:2011/BTMT, riêng nƣớc thải sau xử lý của Hà Nội

- Hải Phòng (tổng phốt pho = 3,45 mg/l) và Sài Gòn – Phú Thọ (tổng phốt pho =

1,95 mg/l) nằm trong khoảng quy định xả thải của cột A của QCVN

40:2011/BTMT.

82

Hình 3.11 So sánh hiệu quả xử lý chất ô nhiễm của các nhà máy

Từ các biểu đồ hình 3.11 có thể so sánh đƣợc nồng độ chất ô nhiễm trƣớc và

sau xử lý tính theo % của hiệu quả xử lý thể hiện ở bảng sau:

83

Bảng 3.9 So sánh hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm giữa công nghệ xử lý của các

nhà máy

% xử lý

Nhà máy COD BOD5 SS Tổng Nitơ Tổng Phốt pho

Hà nội – Hải

Phòng 96,12 96,75 90,50 65,00 78,40

Sài Gòn – Phú Thọ 96,80 98,00 84,60 77,70 91,13

Việt Hà 91,17 93,69 79,60 27,20 81,38

NADA 73,87 72,90 14,03 72.36 13,43

JWM – Perth 98,00 98,50 90,38 81,48 99,50

Kết hợp so sánh giữa các biểu đồ hình 3.11 và bảng 3.9 cho thấy hiệu quả xử

lý từng chất ô nhiễm ở các nhà máy nhƣ sau:

- Chỉ tiêu COD: hiệu quả xử lý COD của các nhà máy đều cao đạt trên 90%,

cao nhất là Sài Gòn – Phú Thọ đạt 96,8% thấp hơn JWM – Perth 2%; nƣớc thải sau

xử lý của NADA có hiệu quả thấp nhất trong các nhà máy đạt 73,87%.

- Chỉ tiêu BOD5: hầu hết các nhà máy đều xử lý đƣợc hàm lƣợng BOD5 với

tỉ lệ % rất cao trên 90%, tuy nhiên do nƣớc thải đầu vào có hàm lƣợng BOD5 rất cao

nên mặc dù hiệu quả xử lý tốt nhƣng hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải Việt Hà svẫn

vƣợt quá quy định xả thải, NADA xử lý đạt hiệu quả thấp nhất chỉ 72,9%.

- Chỉ tiêu SS: Các nhà máy đều xử lý chất rắn lơ lửng đạt hiệu quả cao và

nằm trong giới hạn quy định xả thải; hiệu quả xử lý tốt nhất là Hà nội – Hải Phòng

đạt 90,5% tƣơng đƣơng với hiệu quả xử lý của JWM – Perth; hiệu quả xử lý thấp

nhất là NADA đạt 14,03% tuy nhiên do tính chất nƣớc thải đầu vào SS thấp nên sau

xử lý NADA có hàm lƣợng SS nằm trong giới hạn xả thải cột A của QCVN

40:2011/BTMT.

- Chỉ tiêu tổng nitơ: Hiệu quả xử lý nitơ tổng của các nhà máy đều đạt trên

60%. Do đặc điểm dòng thải của nƣớc thải bia hàm lƣợng nitơ tổng không quá cao

nên khi xử lý đạt trên 60% là đem lại hiệu quả tốt; hiệu quả xử lý thấp nhất là bia

84

Việt Hà với 27,2% tuy nhiên nồng độ nitơ trong nƣớc thải trƣớc xử lý rất thấp nên

nƣớc thải sau xử lý vẫn đạt quy chuẩn xả thải cột A của QCVN 40:2011/BTMT.

- Chỉ tiêu tổng phốt pho: Hầu hết các nhà máy đều đạt hiệu quả xử lý phốt

pho tổng trên 78%, trong đó Sài Gòn – Phú Thọ đạt hiệu quả xử lý rất cao lên đến

91,13%; Riêng NADA có hiệu quả xử lý rất thấp 13,43% tuy nhiên nồng độ phốt

pho vẫn nằm trong khoảng quy định xả thải cột B của QCVN 40:2011/BTMT.

Nhìn chung, qua các biểu đồ ở hình 3.5; 3.6; 3.7 bảng 3.8 và các đánh giá

trên có thể thấy các nhà máy nhìn chung đã có đầu tƣ vào hệ thống xử lý nƣớc thải

đạt hiệu quả, tuy nhiên trong nƣớc thải sau xử lý vẫn có những chỉ tiêu vƣợt so với

quy định xả thải của QCVN 40:2011/BTMT. Qua đánh giá ta cũng nhận thấy công

nghệ xử lý nƣớc thải của nhà máy bia Sài Gòn – Phú Thọ có những điểm vƣợt trội,

ƣu thế hơn, các chỉ tiêu ô nhiễm trong nƣớc thải sau xử lý đều nằm trong giới hạn

cho phép xả thải quy định tại cột A QCVN 40:2011/BTMT. Bên cạnh đó, nƣớc thải

sau xử lý của nhà máy NADA có hầu hết các chỉ tiêu ô nhiễm đều nằm trong

khoảng quy định xả thải nhƣng hiệu quả xử lý không cao, do công trình xây dựng

đã lâu, quy trình nuôi cấy vi sinh vật chƣa tốt.

3.2.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải của các nhà máy bia tại Việt Nam

Hiện nay, công nghệ xử lý nƣớc thải bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trên thế

giới và Việt Nam chủ yếu là sử dụng các phƣơng pháp sinh học, trong đó có

phƣơng pháp xử lý hiếu khí và kỵ khí là phổ biến.

* Đối với phƣơng pháp hiếu khí có rất nhiều hạn chế nhƣ: chỉ xử lý đƣợc

nƣớc thải có mức độ ô nhiễm thấp, chi phí vận hành cho xử lý cao (tiền điện và hóa

chất bổ sung), tính ổn định của hệ thống không cao tạo ra nhiều bùn thải.

* Đối với phƣơng pháp kỵ khí thƣờng phải có thời gian dài, không xử lý

đƣợc triệt để, nƣớc sau xử lý có mùi thối.

* Bể lọc kỵ khí với dòng chảy ngƣợc (bể UASB) cũng là một trong những

phƣơng pháp xử lý nƣớc thải của các nhà máy bia mang lại hiệu quả cao. Với

nguyên tắc lọc qua tầng lớp bùn lơ lửng và phân hủy chất bẩn trong điều kiện yếm

khí.

85

Ƣu điểm của bể UASB đối với xử lý hiếu khí:

- Năng lƣợng sử dụng rất thấp, không cần năng lƣợng trong quá trình hoạt

động vì đây là bể xử lý sinh học kỵ khí, còn đối với các bể hiếu khí thì năng lƣợng

này là rất lớn. Trong xử lý bằng bùn hoạt tính cần 0,6-1KWh đốt tại chỗ.

- Khi kết thúc quá trình xử lý sinh ra khí metan 0,26- 0,34 m3 CH4/ kg COD

bị khử là năng lƣợng khí đốt tại chỗ.

- Xử lý đƣợc tải trọng rất cao, tải trọng xử lý một ngày có thể lên đến 30 kg

COD/m3 ở 30

oC, ở bùn hoạt tính chỉ là 3 kg COD/m

3.

- Xử lý kỵ khí sinh ra lƣợng bùn rất thấp. Vì thế lƣợng bùn dƣ thấp và ổn

định, có thể không cần công trình xử lý tiếp theo.

- Do lƣợng bùn sinh ra thấp nên không cần đòi hỏi nhiều chất dinh dƣỡng

cho vi sinh vật.

- Bùn kỵ khí có thể lƣu trữ trong thời gian lâu, điều này rất quan trọng khi xử

lý trong điều kiện gián đoạn.

- Thiết kế, xây dựng đơn giản.

- Vận hành dễ dàng.

- Các chất có giá trị cao nhƣ NH4+ đƣợc bảo toàn, thuận lợi khi làm phân

bón.

Nhược điểm so với bùn hoạt tính

- Vi khuẩn kỵ khí và nhất là vi khuẩn metan có độc tố phát triển rất chậm vì

thế giai đoạn khởi động bể phản ứng khá lâu tùy thuộc vào nhiều loại bùn sử dụng

để khởi động.

- Các vi khuẩn methane sử dụng chất dinh dƣỡng rất phức tạp chịu ảnh

hƣởng hoàn toàn bởi các hợp chất nhƣ amonia, cation, cyanide, chlorinated,

hydrocacbon và ion kim loại nặng.

- Khó bảo trì sửa chữa trong thời gian vận hành.

- Chịu ảnh hƣởng lớn khi có sự thay đổi về tải trọng xử lý.

Nhược điểm so với lọc sinh học kỵ khí

- Lọc sinh học kỵ khí chịu đƣợc sự thay đổi lớn về tải trọng chất thải.

86

- Lọc sinh học chịu đƣợc sự gián đoạn lâu dài.

- Bể lọc sinh học kỵ khí khởi động nhanh.

- Có khả năng thay đổi lƣu lƣợng.

* Bể SBR là hệ thống xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính lơ lửng hoạt động

theo chu kỳ gián đoạn.

Đối với nƣớc thải có công suất nhỏ thì bể SBR hiệu quả hơn, chạy theo mẻ

và đảm bảo đầu ra đạt 80-90%. Còn bể Aeroten phải chạy liên tục, suc khí liên tục,

tốn kém, ảnh hƣởng tới cảm quan chung quanh SBR cải tiến từ Aeroten nên có thể

khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của Aeroten.

SBR là giảm diện tích vì không cần bể lắng phía sau, giảm chi phí nhƣng chỉ

cho công suất nhỏ. Do là lắng tĩnh nên hiệu quả lắng tốt hơn không cần tuần hoàn

bùn nên đơn giản hơn, có ƣu điểm hơn bể Aeroten là xử lý dinh dƣỡng tốt hơn.

Nhƣng bể SBR phải luôn đi hai bể hoặc đi kèm theo bể điều hòa.

SBR xử lý nitơ, phốt pho trong giai đoạn khuấy kết hợp với sục khí sau khi

với sục khí. Theo kinh nghiệm cho thấy khuấy thêm 15 phút nữa trong quá trình

lắng thì hiệu quả xử lý N, P sẽ cao hơn.

So với Aeroten thì SBR có nhiều ƣu điểm hơn, chi phí đầu tƣ thấp hơn khả

năng xử lý N, P cao, có diện tích nhỏ, hoạt động theo mẻ phù hợp với lƣu lƣợng thải

thấp hay không liên tục. Song do tính không ổn định và lƣu lƣợng thấp, vận hành

tƣơng đối phức tạp hơn Aeroten [7].

3.2.3 Tính toán và đề xuất công nghệ xử lý

Miền khí hậu phía bắc, từ đèo Hải Vân trở ra, có mùa hè nóng, ẩm, mƣa

nhiều, mùa đông giá rét. Đặc điểm khí hậu và điều kiện tự nhiên phù hợp với sự

phát triển của các loại thủy sinh trong đó có các loài phân hủy chất bẩn. Nhƣng với

khí hậu phía bắc với hai mùa nóng và lạnh cũng gây ảnh hƣởng tới hệ vi sinh vật,

làm cho hệ vi sinh vật không ổn định cho hệ thống xử lý nƣớc thải.

Trƣớc điều kiện đó tác giả đƣa ra tiêu chí lựa chọn công nghệ phù hợp với

điều kiện của các nhà máy khu vực này là:

Khi lựa chọn một công nghệ xử lý nƣớc cần căn cứ vào các yêu cầu sau:

87

- Quy mô (công suất) và đặc điểm công nghệ sản xuất bia

- Lƣu lƣợng, thành phần, tính chất của nƣớc thải

- Phân tích mặt bằng cũng nhƣ điều kiện mà nhà máy có thể chấp nhận đƣợc.

- Tiêu chuẩn đầu ra của nƣớc thải theo QCVN 40:2011/ BTNMT loại A hoặc

B tùy theo công nghệ xử lý nƣớc thải và mức chi phí đầu tƣ.

- Đặc tính của nguồn tiếp nhận

- Mức độ xử lý nƣớc thải cần thiết

- Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khi hậu, thời tiết, địa hình, địa chất

thủy văn

- Kinh phí đầu tƣ ban đầu và phí vận hành

- Đảm bảo khả năng xử lý khi nhà máy mở rộng sản xuất

- Thiết bị phải đảm bảo tính an toàn về mặt kỹ thuật

Do đặc điểm tính chất của các nhà máy khảo sát là nhà máy sản xuất vừa và

nhỏ nên công suất xử lý của hệ thống nƣớc thải cũng phù hợp nên em lựa chọn hiệu

suất xử lý từ 100 m3/ ngày đến 1500 m

3/ ngày nhƣng các công trình xử lý nƣớc thải

phải đảm bảo một loạt các yêu cầu nhƣ xây dựng đơn giản, dễ hợp khối các công

trình, diện tích chiếm diện tích đất nhỏ, dễ quản lý và vận hành và kinh phí đầu tƣ

xây dựng không lớn. Yếu tố hợp khối công trình là một trong những yếu tố cơ bản

khi xây dựng các công trình xử lý nƣớc thải trong khuôn viên nhà máy. Các công

trình xử lý nƣớc thải đƣợc hợp khối sẽ hạn chế đƣợc việc gây ô nhiễm môi trƣờng

không khí, diện tích xây dựng nhỏ đảm bảo mỹ quan.

Trong phạm vi nghiên cứu là một số nhà máy có công suất nhỏ do đó tác giả

đƣa ra một số đề xuất về công nghệ phù hợp mang lại hiệu quả cho việc xử lý nƣớc

thải cho các nhà máy sản xuất bia này.

a. Công nghệ UASB kết hợp với thiết bị lọc (đối với nƣớc thải có công suất từ

dƣới 100 đến 300 m3/ ngày )

* Mô tả hệ thống xử lý nước thải

Hệ thống gồm 1 thùng cân bằng, thùng điều chỉnh pH, hệ thống yếm khí,

một thùng chứa, thiết bị lọc dòng liên tục và thùng lắng. Hệ thống yếm khí đƣợc

88

thiết kế thành hai phần bao gồm một thiết bị phân hủy yếm khí và một bể UASB

đơn giản có các thể tích 100 m3 và 200 m

3 tƣơng ứng. Thể tích của thùng chứa là 50

m3 và thiết bị lọc dòng liên tục bao gồm một tháp có thể tích 50 m

3 chứa 15m

3 san

hô (san hô vật liệu bổ trợ cho thiết bị lọc dòng liên tục là san hô địa phƣơng từ miền

Nam Việt Nam) [14].

Hình 3.12 Sơ đô hệ thống xử lý UASB kết hợp thiết bị lọc dòng

Ban đầu nƣớc đƣợc bơm vào thùng chỉnh pH từ thùng cân bằng. Tại đây, pH

của nƣớc thải đƣợc chỉnh tới 7,5. Sau đó nó đƣợc bơm vào thùng xử lý yếm khí thứ

nhất. Trong thùng này, quá trình axit hóa xảy ra, nồng độ chất rắn huyền phù giảm

và pH của dịch giảm xuống 7,0. Trƣớc khi bơm sang UASB, dịch đƣợc chỉnh lại về

pH=7 bằng một hệ thống chỉnh pH tự động đƣợc kết nối trực tiếp vào ống dẫn nƣớc

thải của UASB. Bùn rút ra từ đáy thùng này đƣợc dùng làm bùn cấy cho các mẻ xử

lý sau. Bùn này đƣợc quay trở lại trộn với nƣớc thải mới trong thùng trộn bằng một

bơm bùn với tỷ lệ 1/10. Bằng cách này, pH trong thiết bị UASB luôn đƣợc duy trì

tại 7,0-7,2. Sau đó nƣớc đƣợc bơm lên đỉnh của thiết bị lọc. Nƣớc thải đƣợc tuần

hoàn trong thiết bị lọc khoảng 1h trƣớc khi đƣợc bơm vào môi trƣờng tự nhiên.

Qua dây chuyền sử dụng UASB kết hợp với thiết bị lọc dòng liên tục kết quả

thu đƣợc nhƣ sau:

Do sản xuất của các nhà máy bia không liên tục và đều, thùng cân bằng phải

đƣợc thiết kế đủ lớn để điều hòa lƣợng nƣớc thải thấp nhất trong một ngày. Các kết

quả phân tích nƣớc thải tại một số nhà máy bia có quy mô sản xuất trung bình của

Việt Nam đƣợc đƣa ra ở bảng 3.10. Hệ thống này đã đƣợc thí điểm chạy một năm

do kỹ sƣ Vũ Văn Việt và các đồng nghiệp làm cho thấy kết quả nhƣ sau. Nồng độ

Thùng

cân bằng

Thùng yếm

khí thứ nhất

Thùng làm đặc bùn

Xả

thải

UASB

Lọc liên

tục

Thùng

khuấy Nƣớc

thải

89

COD nƣớc thải vào hệ thống 2500 mg/l sau xử lý yếm khí lần 1 nồng độ COD nƣớc

thải giảm xuống khoảng 1200 mg/l [14].

Bảng 3.10 Một số tính chất của nƣớc thải tại các nhà máy bia với công

suất nƣớc thải dƣới 100 đến 300 m3 /ngày

Chỉ tiêu Nƣớc thải

pH 5,8- 8

COD, mg/l 2000- 3000

BOD5, mg/l 1000- 1800

BOD5/ COD 0,60- 0.75

(Nguồn: xử lý nước thải nhà máy bia có sử dụng UASB kết hợp với thiết bị dòng

lọc liên tục)

Sau đó, nƣớc ra khỏi xử lý giai đoạn 1 này đƣợc bơm tới hệ thống UASB,

nồng độ COD giảm xuống tƣơng đƣơng 300 mg/l, cho thấy hiệu suất xử lý tại bể

UASB là đạt 75%. Qua đó, thấy đƣợc hệ thống vận hành một cách có hiệu quả. Do

hệ thống xử lý yếm khí đƣợc chia làm hai giai đoạn vì thế nƣớc thải mới đƣợc hòa

trộn tốt với các vi sinh vật yếm khi trong bùn và pH của dịch ra khỏi UASB một

cách ổn định.

Nồng độ COD của nƣớc vào thiết bị lọc là 300 mg/l. Sau khi nƣớc thải chảy

qua san hô, nó đƣợc tuần hoàn trở lại phía trên lớp san hô và thời gian lƣu trong 1h.

Đây là một loại san hô lấy ở miền Nam Việt Nam, loại này có độ xốp lớn và dễ

dàng gắn với các vi sinh vật. Kích thƣớc của từng mảnh san hô là 15-25 cm. Khi

nƣớc tiếp xúc với san hô, các vi sinh vật có trên bề mặt san hô sẽ sử dụng các chất

dinh dƣỡng và các hợp chất hữu cơ để phát triển. Do vậy mức COD trong nƣớc thải

giảm tới khoảng 40-70 mg/l. Chất lƣợng nƣớc thải ra tốt và ổn định. San hô không

có một sự thay đổi về tính chất vật lý nào trừ hiện tƣợng tăng lên chút ít về khối

lƣợng. Bề mặt san hô biến sang màu xanh bởi các thành phần vi sinh vật bám lên

nó, sự cƣ trú của các vi sinh vật và tảo.

Chi phí xây dựng thấp chỉ khoảng 8700 - 10000 USD/ triệu lít bia [14].

90

Các kết quả cho thấy hệ thống có hiệu quả ổn định. Ƣu điểm của hệ thống là

nó đƣợc thiết kế đơn giản thấp hơn so với các hệ thống khác. Không cần sử dụng hệ

thống hiếu khí do vậy tiết kiệm năng lƣợng cho nhà máy. Các kết quả cho thấy thiết

bị lọc dòng liên tục thể hiện là hệ thống làm việc thích hợp khi nó đƣợc sử dụng kết

hợp với hệ thống yếm khí để xử lý nƣớc thải nhà máy bia với công suất nƣớc thải

nhỏ

b. Công nghệ UASB kết hợp với bể SBR

Mô tả hệ thống xử lý nƣớc thải

Hình 3.13 Sơ đồ công nghệ UASB kết hợp bể SBR

Nƣớc thải đƣợc đƣa qua thiết bị lƣợc rác để loại bỏ cặn lắng, cặn rác bằng

thiết bị lƣợc rác tự động với kích thƣớc khe lọc là 10mm và 0,5mm nên các loại rác

lớn và bã bia đƣợc giữ lại ở đây theo hệ thống băng chuyền vận chuyển lên phía

trên.

Các hạt cát nhỏ còn lại trong nƣớc thải đƣợc lắng trong bể lắng cát. Cát đƣợc

bơm hút cát vận chuyển đƣa đi san nền hoặc chôn lấp . Để đảm bảo cho công trình

hoạt động ổn định, nƣớc thải qua bể điều hòa để điều hòa nồng độ và lƣu lƣợng

trong bể. Trong bể có bố trí máy khuấy trộn trục ngang để chống lắng cặn và trộn

đều các hợp phần nƣớc thải. Từ bể điều hòa nƣớc thải đƣợc bơm về bể UASB

(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) hoạt động theo chế độ lọc ngƣợc qua lớp bùn

kỵ khí dạng hạt. Công nghệ này để khử, chuyển hóa các chất hữu cơ có cấu trúc

phức tạp thành khí CH4 và H2O, làm giảm nồng độ BOD, COD… của nƣớc thải. Để

chế độ trong công trình hoạt động ổn định, nƣớc thải trong bể điều hòa cũng nhƣ

NƢỚC

THẢI

SONG

CHẮN

RÁC

BỂ

LẮNG

CÁT

BỂ KỴ

KHÍ UASB

BỂ Ủ BÙN

KHỬ

TRÙNG

BỂ ĐIỀU

HÒA

XẢ THẢI

BỂ AEROTEN

HOẠT ĐỌNG

GIÁN ĐOẠN (SBR)

91

nƣớc thải ra khỏi bể UASB đƣợc kiểm tra pH thƣờng xuyên. Sau xử lý kỵ khí, nƣớc

thải đƣợc xử lý theo công nghệ xử lý bể bùn hoạt tính theo mẻ SBR (Sequencing

Batch Reactor) để khử, chuyển hoá các chất hữu cơ một cách triệt để, làm giảm

nồng độ BOD, COD, SS … của nƣớc thải đạt tiêu chuẩn cho phép. Khử các chất

dinh dƣỡng nitơ, phốt pho có trong nƣớc thải nếu dƣ bằng quá trình hô hấp thiếu khí

của vi sinh vật. Aeroten kết hợp lắng hoạt động gián đoạn theo mẻ là một dạng công

trình xử lý sinh học nƣớc thải bằng bùn hoạt tính, trong đó tuần tự diễn ra các quá

trình thổi khí, lắng bùn, gạn nƣớc thải… diễn ra gần giống với điều kiện lý tƣởng

nên hiệu quả xử lý nƣớc thải rất cao. BOD sau xử lý thƣờng thấp hơn 50 mg/l, hàm

lƣợng cặn lơ lửng từ 10 đến 45 mg/l, N- NH3 khoảng từ 0,3 đến 12 mg/l. Do hoạt

động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu là 2, không cần bể lắng đợt hai. Chu kỳ

hoạt động thực tế của bể đƣợc thiết lập trong quá trình vận hành chạy thử. Để bùn

hoạt tính làm việc ổn định, tỷ lệ BOD:N:P phải là 100:5:1 và pH ổn định trong

khoảng từ 6,5 đến 8,5. Để đáp ứng yêu cầu này. bể đƣợc lắp đặt hệ thống kiểm tra

các chỉ tiêu pH, oxy… và bổ sung hóa chất vào ngăn trộn các loại xút, axit sunfuric,

các muối nitơ và phốt pho nếu hàm lƣợng của nó thấp, không đáp ứng đƣợc yêu cầu

BOD: N:P = 100:5:1. Tuy nhiên trong thực tế đối với nƣớc thải bia tỷ lệ này luôn

đƣợc đảm bảo. Từ bể SBR, nƣớc thải tự chảy vào bể khử trùng để tiêu diệt hoàn

toàn các vi sinh vật gây bệnh còn sót lại trong nƣớc thải.

Các loại bùn cặn đƣợc hình thành trong quá trình xử lý nƣớc thải đƣợc nén

để tách nƣớc trong bể nén bùn trọng lực, sau đó đƣợc bơm vào máy ép bùn băng tải

đóng bánh. Bùn khô đƣợc đem chôn lấp hợp vệ sinh hoặc làm phân bón.

Mùi sinh ra do quá trình phân huỷ kỵ khí của vi sinh vật trong nƣớc thải tại

bể điều hòa sẽ đƣợc một quạt hút khí đẩy qua bộ tách ẩm rồi tiếp tục đẩy vào tháp

hấp thụ bằng than hoạt tính. Lớp vật liệu hấp thụ trong tháp sẽ thực hiện quá trình

hấp thụ, loại bỏ mùi hôi trong dòng khí.

Khí biogas trong bể kỵ khí và bể lắng sau bể kỵ khí chứa hàm lƣợng mêtan

cao sẽ đƣợc dẫn lên đốt bằng một bộ đốt khí tự động đặt trên bể

92

Bể aeroten hoạt động gián đoạn đƣợc thiết kế theo các chỉ tiêu theo bảng

3.11

Bể aeroten hệ SBR có ƣu điểm là cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý cao, khử

đƣợc các chất dinh dƣỡng nitơ, dễ vận hành. Sự dao động lƣu lƣợng nƣớc thải ít ảnh

hƣởng đến hiệu quả xử lý. Hoàn toàn hợp lý khi xử lý nƣớc thải có công suất nhỏ.

Bảng 3.11 Các chỉ tiêu thiết kế hệ aeroten hoạt động gián đoạn (SBR)

Chỉ tiêu thiết kế Giá trị

Tổng thể tích 0,2- 2,0 lần lƣu lƣợng trung binh 1 ngày

Số bể ≥2

Chiều sâu công tác 3- 6 m

Tỉ lệ lƣợng chất bẩn hữu cơ/ lƣợng bùn 0,04- 0,2 kgBOD/ kg bùn. ngày

Thời gian một chu kỳ 4- 12 giờ

Đặc điểm cấp khí cấp khí cho các bƣớc làm đầy và khuấy

trộn bùn với nƣớc thải

Lƣợng oxy Cung cấp đủ cho quá trình oxy hóa chất

hữu cơ và quá trình nitrat hóa nhƣ đối

với các aeroten truyền thống

Nhƣ vậy, đối với các nhà máy bia có công suất nƣớc thải nhỏ từ 300 đến

1500m3/ngày sử dụng phƣơng pháp xử lý sinh học hai bậc, trong đó quá trình kỵ khí

diễn ra trong bể UASB, quá trình hiếu khí diễn ra trong bể SBR theo phân tích về lý

thuyết thì công trình này hoàn toàn phù hợp .

Qua khảo sát và điều tra, nhà máy bia Sài Gòn- Phú Thọ với công suất nƣớc

thải 1200m3/ngày.đêm. Với tính chất nƣớc thải hàm lƣợng hữu cơ cao, tỷ lệ

BOD5/COD = 0,6-0,8; thành phần các chất dinh dƣỡng nitơ, phốt pho cao, nhà máy

đã sử dụng công nghệ UASB kết hợp với bể SBR. Công nghệ xử lý cho trạm xử lý

nƣớc thải tập trung của nhà máy Bia Sài Gòn – Phú Thọ sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả

thải của Việt Nam QCVN 40:2011/BTNMT, loại A. Các loại khí đốt tạo thành

trong quá trình xử lý nƣớc thải và ổn định bùn đƣợc thu gom, xử lý và sử dụng làm

nhiên liệu. (phụ lục: các công trình chính của trạm xử lý nước thải của nhà máy bia

Sài Gòn- Phú Thọ)

93

Các chỉ tiêu kinh tế của trạm xử lý nƣớc thải [11]

Chi phí quản lý, vận hành: 3.080.675 đ/ngày (ba triệu không trăm tám mƣơi

nghìn sáu trăm bảy mƣơi năm đồng)

Trong đó:

Điện năng tiêu thụ: 2.261.175 đ/ngày (hai triệu hai trăm sáu mƣơi mốt nghìn

một trăm bảy mƣơi năm đồng)

Lƣơng công nhân (3 ngƣời): 150.000 đ/ngày(một trăm năm mƣơi nghìn

đồng)

Chi phí hóa chất: 502.500đ/ngày (năm trăm linh hai nghìn năm trăm đồng)

Chi phí bảo trì, bảo dƣỡng thiết bị: 167.000 đ/ngày (một trăm sáu bảy nghìn

đồng)

Chi phí xử lý 1 m3 nƣớc thải: 3.080.675 / 1200 = 2.567 đ/m

3 (hai nghìn năm

trăm sáu mƣơi bảy đồng).

(Chi phí này đƣợc tính khi hệ thống hoạt động hết công suất

1200m3/ngày.đêm)

c. Công nghệ sinh học kỵ khí UASB kết hợp công nghệ sinh học hiếu khí

Aeroten

Hình 3.14 Sơ đồ công nghệ UASB kết hợp hiếu khí aeroten

Với tính chất nƣớc thải và yêu cầu xử lý đã nêu trên, hàm lƣợng hữu cơ cao,

tỷ lệ BOD5/COD > 0,3, thành phần các chất dinh dƣỡng nitơ, phốt pho cao, đề xuất

SONG CHẮN

RÁC

BỂ LẮNG

CÁT

BỂ KỴ KHÍ

UASB

BỂ Ủ BÙN

BỂ

LẮNG

BỂ ĐIỀU

HÒA

BỂ AEROTEN

NƢỚC

THẢI

BỂ KHỬ TRÙNG

XẢ THẢI

94

công nghệ xử lý có phƣơng pháp xử lý sinh học đóng vai trò chính. Công nghệ xử

lý cho trạm xử lý nƣớc thải tập trung của nhà máy Bia với công nghệ sinh học kỵ

khí kết hợp hiếu khí aeroten gồm các công đoạn sau:

* Tiền xử lý

- Loại bỏ cặn lắng, cặn rác bằng thiết bị lƣợc rác tự động với kích thƣớc khe

lọc là 10mm và 0,5mm

- Điều hoà nồng độ và lƣu lƣợng chất thải.

* Xử lý bậc 2 (Xử lý sinh học kỵ khí và hiếu khí lơ lửng kết hợp quá trình

thiếu khí để khử nitơ, phốt pho)

Sử dụng công nghệ xử lý sinh học kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge

Blanket) để khử, chuyển hóa các chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp thành khí CH4 và

H2O, làm giảm nồng độ BOD, COD… của nƣớc thải.

Sử dụng công nghệ xử lý sinh học hiếu khí Aeroten (Activated – Sludge

Process) để khử, chuyển hoá các chất hữu cơ một cách triệt để, làm giảm nồng độ

BOD, COD, SS … của nƣớc thải đạt tiêu chuẩn cho phép.

Khử các chất dinh dƣỡng Nitơ, Photphose có trong nƣớc thải nếu dƣ bằng

quá trình hô hấp thiếu khí của vi sinh vật.

* Xử lý bậc 3

Xử lý hoàn thiện nƣớc thải sau xử lý sinh học bằng cách khử trùng nƣớc thải

nhằm tiêu diệt các vi trùng gây bệnh, trƣớc khi thải vào nguồn tiếp nhận.

* Xử lý bùn dƣ

Bùn dƣ đƣợc nén để tách nƣớc trong bể nén bùn trọng lực, sau đó đƣợc bơm

vào máy ép bùn băng tải đóng bánh. Bùn khô đƣợc đem chôn lấp hợp vệ sinh hoặc

làm phân bón.

* Xử lý khí và mùi:

Mùi sinh ra do quá trình phân huỷ kỵ khí của vi sinh vật trong nƣớc thải tại

bể điều hòa sẽ đƣợc một quạt hút khí đẩy qua bộ tách ẩm rồi tiếp tục đẩy vào tháp

hấp thụ bằng than hoạt tính. Lớp vật liệu hấp thụ trong tháp sẽ thực hiện quá trình

hấp thụ, loại bỏ mùi hôi trong dòng khí. Khí biogas trong bể kỵ khí và bể lắng sau

95

bể kỵ khí chứa hàm lƣợng mêtan cao sẽ đƣợc dẫn lên đốt bằng một bộ đốt khí tự

động đặt trên bể.

Qua khảo sát và điều tra, nhà máy bia Hà Nội - Hải Phòng với công suất

nƣớc thải 1500 m3/ngày.đêm. Với tính chất nƣớc thải hàm lƣợng hữu cơ cao, tỷ lệ

BOD5/COD = 0,6-0,8, thành phần các chất dinh dƣỡng nitơ và phốt pho cao, nhà

máy đã sử dụng công nghệ UASB kết hợp công nghệ sinh học hiếu khí Aeroten.

Công nghệ xử lý cho trạm xử lý nƣớc thải tập trung của nhà máy Bia Hà Nội - Hải

Phòng sau xử lý đạt quy chuẩn xả thải của Việt Nam QCVN40:2011/BTNMT, loại

B. Các loại khí đốt tạo thành trong quá trình xử lý nƣớc thải và ổn định bùn đƣợc

thu gom, xử lý và sử dụng làm nhiên liệu. (phụ lục: các công trình chính của trạm

xử lý nước thải của nhà máy bia Hà Nội- Hải Phòng)

Các chỉ tiêu kinh tế của trạm xử lý nƣớc thải [8]

Chi phí quản lý, vận hành: 2.366.275 đ/ngày (hai triệu ba trăm sáu mƣơi sáu

nghìn hai trăm bảy mƣơi năm đồng)

Trong đó:

Điện năng tiêu thụ: 1.546.775 đ/ngày (một triệu năm trăm bốn mƣơi sáu

nghìn bảy trăm bảy mƣơi năm đồng)

Lƣơng công nhân (3 ngƣời): 150.000 đ/ngày (một trăm năm mƣơi nghìn

đồng)

Chi phí hóa chất: 495.500đ/ngày (bốn trăm chín lăm nghìn năm trăm đồng)

Chi phí bảo trì, bảo dƣỡng thiết bị: 167.000 đ/ngày (một trăm sáu bảy nghìn

đồng)

Chi phí xử lý 1 m3 nƣớc thải: 2.366.275/1500 = 1.577 đ/m

3 (một nghìn năm

trăm bảy mƣơi bảy đồng). (Chi phí này đƣợc tính khi hệ thống hoạt động hết công

suất 1500m3/ngày.đêm)

d. Kết luận

Do tính chất, thành phần nƣớc thải của các nhà máy bia khá ổn định nên việc

áp dụng phƣơng pháp xử lý bùn kỵ khí lơ lửng là phù hợp với nồng độ chất hữu cơ

ban đầu trong dòng nƣớc thải nhà máy bia.

96

Công nghệ UASB kết hợp với thiết bị lọc dòng liên tục (đối với nƣớc thải có

công suất từ dƣới 100 đến 300 m3/ngày) hệ thống đƣợc thiết kế đơn giản thấp hơn

so với các hệ thống khác không cần sử dụng hệ thống hiếu khí do vậy tiết kiệm

năng lƣợng cho nhà máy. Hệ thống hoạt động ổn định, nƣớc thải ra đạt loại A theo

QCVN 40: 2011/BTNMT. Chi phí nƣớc thải thấp, tiết kiệm đƣợc diện tích đất. Tuy

nhiên phƣơng pháp này chỉ áp dụng đƣợc với công suất nƣớc thải nhỏ từ 100 đến

300m3/ngày .

Công nghệ UASB kết hợp với bể SBR

Nƣớc thải đầu ra tốt, quá trình lắng bùn ở trong điều kiện tĩnh nên hiệu quả

lắng tốt không cần tuần hoàn bùn. Phƣơng pháp này không cần bể lắng đợt hai nên

tiết kiệm đƣợc diện tích đất. Có thể loại bỏ đƣợc N, P do có thể điều chỉnh đƣợc quá

trình hiếu khí, thiếu khí, kỵ khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy.

Tuy nhiên, phƣơng pháp này chỉ có hiệu quả với nƣớc thải có công suất nhỏ,

phải luôn kèm có hai bể hoặc đi kèm với bể điều hòa.

Công nghệ sinh học kỵ khí UASB kết hợp công nghệ sinh học hiếu khí Aeroten

Bể lọc sinh học kỵ khí UASB và hiếu khí AEROTEN là công nghệ kinh điển

đã đƣợc sử dụng hiệu quả để xử lý nƣớc thải các ngành công nghiệp ở Việt Nam.

Các bể xử lý đƣợc xây dựng khối, chung vách với nhau nên giảm đƣợc chi phí xây

dựng và tiết kiệm đƣợc ống & phụ tùng.

Công nghệ này đƣợc xây dựng với các bể phần lớn đƣợc xây nửa chìm nửa

nổi, diện tích mặt thoáng nhỏ nên dễ kiểm soát và khống chế mùi hôi phát sinh từ

quá trình xử lý sinh học. Chi phí vận hành thấp, dễ dàng bảo hành bảo trì.

Qua phân tích trên, đối với nƣớc thải có công suất nhỏ thì bể SBR hiệu quả

hơn , khả năng xử lý N, P cao, tiết kiệm diện tích, hoạt động theo mẻ phù hợp với

lƣu lƣợng nƣớc thải thấp hay không ổn định. Còn bể Aeroten thì phải chạy liên tục,

tốn kém năng lƣợng, ảnh hƣởng đến cảm quan chung quanh. Bể Aeroten vận hành

đơn giản hơn bể SBR.

→ Công nghệ phù hợp:

97

- Đối với nƣớc thải có công suất từ dƣới 100 đến 300 m3/ngày: công nghệ

UASB kết hợp với thiết bị lọc dòng liên tục.

- Đối với nƣớc thải có công suất từ dƣới 100 đến 1500 m3/ngày:

+ Công nghệ UASB kết hợp với bể SBR: phù hợp với cơ sở sẵn sàng bỏ ra

chi phí ban đầu cao hơn để xây dựng, tiết kiệm chi phí vận hành, hiệu qủa xử lý cao.

+ Công nghệ sinh học kỵ khí UASB kết hợp công nghệ sinh học hiếu khí

Aeroten: chi phí xây dựng tiết kiệm, vận hành đơn giản, bể Aeroten vận hành tốn

kém hơn và hiệu quả thấp hơn so với bể SBR, hiệu quả xử lý không đồng đều, phù

hợp với các nhà máy đƣợc xây dựng trong khu công nghiệp có hệ thống xử lý nƣớc

thải chung.

3.2.4 Đề xuất một số giải pháp khác

- Sử dụng công nghệ sản xuất sạch hơn tiết kiệm nhiên liệu đầu vào.

- Thƣờng xuyên kiểm tra máy móc, thay thế các máy móc cũ bằng các thiết

bị mới đảm bảo hơn, tránh rò rỉ thất thoát nhiên liệu.

- Thƣờng xuyên kiểm soát hiệu quả của các trạm xử lý nƣớc thải, tính toán

kỹ lƣợng hóa chất sử dụng cho công tác xử lý nƣớc thải với mục đích tránh lãng phí

nhiên liệu và giảm độc tố trong nƣớc thải đầu ra.

- Xử lý triệt để bùn cặn sau quá trình xử lý nƣớc thải bằng cách sấy khô, ép

khô làm phân bón hoặc làm chất đốt tránh gây ra những rò rỉ từ bùn cặn làm ảnh

hƣởng tới môi trƣờng xung quanh.

- Đối với khí metan sau quá trình xử lý yếm khí có thể sử dụng làm nguyên

liệu đốt cho lò hơi vừa tiết kiệm nhiên liệu, vừa tránh ảnh hƣởng tới môi trƣờng

không khí.

98

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

Kết luận

Trên cơ sở tìm hiểu tình hình sản xuất bia của các nhà máy bia của khu vực

Hà Nội và lân cận, đề tài “Đánh giá thực trạng công nghệ và đề xuất giải pháp

nâng cao hiệu quả xử lý nước thải ngành sản xuất bia” đã khảo sát số lƣợng, thành

phần, tính chất nƣớc thải của một số nhà máy của các tỉnh phía Bắc nhƣ sau

- Đánh giá đƣợc đặc trƣng của nƣớc thải sản xuất bia là tỷ lệ BOD và COD

khá cao (BOD = 2000- 3000 mg/l, COD = 3000 - 5000 mg/l), các chất rắn lơ lửng

cao (SS = 200 – 300mg/L), hàm lƣợng nitơ, photpho, độ pH cao, nhiệt độ cao.

- So sánh công nghệ xử lý của các nhà máy bia: Hà Nội – Hải Phòng, Sài

Gòn – Phú Thọ, Việt Hà; NADA nhằm đánh giá đƣợc hiệu quả xử lý nƣớc thải của

các nhà máy trƣớc khi xả thải ra môi trƣờng.

- Sau khi triển khai nghiên cứu lý thuyết và các công trình đã thực hiện để đề

xuất một số dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải phù hợp cho các nhà máy bia có

công suất nƣớc thải nhỏ chỉ từ 100 m3/ngày đến 1500 m

3/ngày. Các dây chuyền

công nghệ ứng với các yêu cầu, lựa chọn đƣợc hai phƣơng pháp hoàn toàn phù hợp,

mang lại sự ổn định cao về lƣu lƣợng và nồng độ nƣớc thải là:

+ Đối với nƣớc thải có công suất từ dƣới 100 đến 300 m3/ngày công nghệ xử

lý là UASB kết hợp với thiết bị lọc dòng liên tục với ƣu điểm: ổn định, thiết kế đơn

giản hơn so với các hệ thống khác, tiết kiệm năng lƣợng cho nhà máy, nƣớc xả vào

nguồn nƣớc mặt phù hợp với tiêu chuẩn quy định.

+ Đối với nƣớc thải có công suất từ trên 300 đến 1500 m3/ngày công nghệ xử

lý là UASB kết hợp với SBR với ƣu điểm: hiệu quả cao, ổn định, có thể tự động hóa

đƣợc, các công trình dễ hợp khối, xử lý N, P tốt phù hợp với xử lý nƣớc thải có

công suất nhỏ. Nhƣợc điểm: trong quá trình vận hành yêu cầu ngƣời vận hành phải

có trình độ.

99

Kiến nghị

Qua điều tra khảo sát thực trạng công nghệ xử lý nƣớc thải của các nhà máy

sản xuất bia vừa và nhỏ cho thấy vấn đề môi trƣờng tại đƣợc các nhà máy quan tâm

xử lý, tuy nhiên do điều kiện kinh tế, quy mô sản xuất không lớn, hệ thống công

nghệ đƣợc xây dựng từ lâu nên hiệu quả xử lý vẫn chƣa đạt tiêu chuẩn, cần có đƣợc

những biện pháp cải thiện công nghệ phù hợp với công suất nƣớc thải phù hợp để

đạt hiệu quả nhƣ mong muốn.

Đề tài cần đƣợc nghiên cứu sâu hơn về công nghệ xử lý nƣớc thải để có khả

năng xử lý mang lại hiệu quả cao hơn, đơn giản trong quá trình vận hành, tiết kiệm

đất, tiết kiệm chi phí đầu tƣ nhất để có thể không chỉ áp dụng cho nhà máy bia có

công suất nhỏ mà còn cho các nhà máy bia có công suất lớn hơn, mang lại hiệu quả

và lợi ích kinh tế.

100

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

1. Công ty chứng khoán CIMB – Vinashin (2013), Báo cáo ngành sản xuất bia

2013.

2. Nguyễn Thị Hà (2008), Bài giảng Công nghệ môi trường, Trƣờng Đại học Khoa

học Tự nhiên.

3. Trần Đức Hạ (1995), Báo cáo đề tài NCKH B94-34-06- Mô hình các trạm xử lý

nước thải công suất nhỏ trong điều kiện Việt nam. Trƣờng Đại học Xây dựng,

Hà Nội.

4. Trần Đức Hạ (2002), Báo cáo đề tài NCKH B2002- 34- 30 Nghiên cứu đề

xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia địa phương. Trƣờng Đại học

Xây dựng, Hà Nội.

5. Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa, NXB Khoa

học và Kỹ thuật.

6. Trần Đức Hạ, Nguyễn Văn Tín (2002), ”Xử lý nước thải các nhà máy bia theo

mô hình lọc ngược kỵ khí – Aeroten hoạt động gián đoạn”, Hội nghị Khoa học

Công nghệ Đại học Xây dựng lần thứ 14.

7. Hoàng Huệ (2005), Xử lý nước thải, NXB Xây dựng, Hà Nội.

8. Nhà máy bia Hà Nội – Hải Phòng(2013), Hồ sơ kỹ thuật công nghệ xử lý nước

thải công ty bia Hà Nội – Hải Phòng.

9. Nhà máy bia Việt Hà (2011), Báo cáo đánh giá tác động môi trường tại cơ sở

sản xuất bia 254 Minh Khai Hà Nội.

10. Nhà máy bia Việt Hà (2013), Hồ sơ kỹ thuật về công nghệ xử lý nước thải của

công ty bia Việt Hà.

11. Nhà máy bia Sài Gòn- Phú Thọ (2013), Hồ sơ kỹ thuật về công nghệ xử lý nước

thải của công ty bia Sài Gòn- Phú Thọ.

101

12. Nhà máy đồ uống NADA (2007), Báo cáo xả nước thải vào nguồn nước nhà

máy đồ uống NADA. Nam Định.

13. Hồ Sƣởng (1992),Công nghệ sản xuất bia, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

14. Nguyen Van Viet, Tran Dinh Thanh, Nguyen Thi Thu Vinh (2002), “ Xử

lý nƣớc thải nhà máy bia có sử dụng UASB kết hợp với thiết bị dòng liên

tục”, Hội Nghị IGB).

TIẾNG ANH

15. ActewAGL, CRANOSTM Wastewater Treatment Plant Operating Instructions

Manual.

16. Andrew J. Fratianni (2002), “ Hệ thống xử lý nƣớc thải mới ở nhà máy bia Blue

Ribbon Noble, Zhaoquing, Quảng Đông Trung Quốc”, Hội Nghị IGB, tr 269-

271.

17. American Public Health Association (1992), Standard Methods of Water and

Wastewater Analysis, New york.

18. Australian Government Analytical Laboratoies (2001), Report of Analysis No.

RN2677097, 18 December.

19. Degremont, Water Treatment Handbook, Paris, 1979.

20. Hawker, H.A. (1963), The Ecology of WasteWater Treatment, Pergamon,

Oxford.

21. Mark.J.Hammer (1996), Water and Wastewater Technology, Prentice Hall

International, Inc.

22. M.C.Veiga, R. Mendez and J.M.Lema (1994), “ Anaerobic treatment of tuna

processing wastewater”, Wat.Sci.tech. Vol30, No12, pp 425- 432.

23. Gray, N.F (2004), Biology of Waste water Treatment, Imperial College Press.

24. U.Austermann- Haun and C.F.Seyfried (1994), “Experiences gained ih the

operation of anaerobic treatment plants in Germany”, Wat. Sci.Tech. Vol 30,

No12, pp 415- 424.

102

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1 – GIÁ TRỊ C CỦA CÁC THÔNG SỐ Ô NHIỄM TRONG NƯỚC

THẢI CÔNG NGHIỆP QCVN 40: 2011/ BTNMT

TT Thông số Đơn vị Giá trị C

A B

1 Nhiệt độ oC 40 40

2 Màu Pt/Co 50 150

3 pH - 6 đến 9 5,5 đến 9

4 BOD5 (20oC) mg/l 30 50

5 COD mg/l 75 150

6 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100

7 Asen mg/l 0,05 0,1

8 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,01

9 Chì mg/l 0,1 0,5

10 Cadimi mg/l 0,05 0,1

11 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1

12 Crom (III) mg/l 0,2 1

13 Đồng mg/l 2 2

14 Kẽm mg/l 3 3

15 Niken mg/l 0,2 0,5

16 Mangan mg/l 0,5 1

17 Sắt mg/l 1 5

18 Tổng xianua mg/l 0,07 0,1

19 Tổng phenol mg/l 0,1 0,5

103

TT Thông số Đơn vị Giá trị C

A B

20 Tổng dầu mỡ khoán g mg/l 5 10

21 Sunfua mg/l 0,2 0,5

22 Florua mg/l 5 10

23 Amoni (tính theo N) mg/l 5 10

24 Tổng nitơ mg/l 20 40

25 Tổng phốt pho (tính theo

P )

mg/l 4 6

26 Clorua

(không áp dụng khi xả

vào nguồn nƣớc mặn,

nƣớc lợ)

mg/l 500 1000

27 Clo dƣ mg/l 1 2

28 Tổng hoá chất bảo vệ

thực vật clo hữu cơ

mg/l 0,05 0,1

29 Tổng hoá chất bảo vệ

thực vật phốt pho hữu cơ

mg/l 0,3 1

30 Tổng PCB mg/l 0,003 0,01

31 Coliform vi khuẩn/100ml 3000 5000

32 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1

33 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0

104

PHỤ LỤC 2 - Thành phần chỉ tiêu trong nước thải của nhà máy bia Noble trước

và sau xử lý

Thông số Nƣớc thải trƣớc khi xử lý Nƣớc thải sau khi xử lý

BOD, mg/l 2000 ≤ 50

COD, mg/l 4000- 5000 ≤ 110

TSS, mg/l 7000 ≤ 100

( Nguồn: Andrew J. Fratianni “ Hệ thống xử lý nước thải mới ở nhà máy bia Blue

Ribbon Noble, Zhaoquing, Quảng Đông Trung Quốc”, Hội Nghị IGB (2002))

105

PHỤ LỤC 3 - Các công trình chính của trạm xử lý nước thải của các nhà máy

bia

Bảng PL 3.1. Các công trình chính của trạm xử lý nƣớc thải

nhà máy bia Sài Gòn- Phú Thọ

TT Công trình,

thiết bị Chức năng

Kích

thƣớc

Phƣơng thức xây

lắp

1 Bể thu gom Thu gom nƣớc thải từ hệ

thống thoát nƣớc của nhà

máy trƣớc khi bơm lên

bể điều hòa.

B×L×H =

3,0 x 3,0 x

3,0 m

BTCT, bên trong

phủ lớp chống ăn

mòn

Thời gian lƣu nƣớc

0,49 giờ

2 Bể điều hòa Tập trung, điều hoà lƣu

lƣợng và tính chất nƣớc

thải, cân bằng pH trong

nƣớc thải.

B×L×H =

16x12,x5

m

Bể xây bằng BTCT,

bên trong phủ lớp

chống ăn mòn.

Thời gian lƣu nƣớc

17,2 giờ

3 Bể UASB Phân hủy các chất hữu

cơ, làm giảm nồng độ

BOD, COD,...trong

nƣớc thải bằng quá trình

xử lý sinh học kỵ khí.

Hiệu suất xử lý của bể

phân hủy yếm khí: 65%

COD, 75% BOD

2 bể,

B×L×H =

11 x 7,5 x

6,5 m

Bể chế tạo bằng thép

CT3, có hệ thống

phân phối nƣớc và

thu khí

Thời gian lƣu nƣớc

10,4 giờ

4 Bể lắng lamen Tách bùn, khí lần 2 trƣớc

khi vào bể SBR

B×L×H =

5,5 x 4,6 x

6 (m)

2 bể, Gồm 2 hệ tấm

lắng lamen, thời

gian lƣu nƣớc 2,78

giờ

106

TT Công trình,

thiết bị Chức năng

Kích

thƣớc

Phƣơng thức xây

lắp

5 Bể trung gian nơi kiểm soát các thông

số nƣớc thải sau quá

trình xử lý kị khí.

B×L×H =

2,0 x 4,6 x

5,5 m

Bể gồm 01 thiết bị

điều chỉnh pH, 01

Máy thổi khí, 12 Đĩa

phân phối khí. Thời

gian lƣu nƣớc 0,98

giờ

6 Bể xử lý sinh

học SBR

Tiếp tục khử BOD,

COD, Nitơ, Photpho …

khỏi nƣớc thải bằng quá

trình xử lý sinh học với

bùn hoạt tính lơ lửng.

3 bể,

B×L×H =

19 x 12 x 5

m

Bể xây bằng BTCT,

thờigian tích nƣớc

vào bể 10 giờ, thời

gian sục khí là 8 giờ,

thời gian khuấy trộn

là 3 giờ, thời gian

lắng là 3 giờ, thời

gian gạn nƣớc trong

là 3 giờ, thời gian

chờ là 3 giờ.

Hàm lƣợng BOD5

đầu ra là 20 mg/l xả

ra nguồn A, cặn lơ

lửng 50 mg/l trong

đó 80% là cặn hữu

cơ BOD20.

7 Bể khử trùng Tiêu diệt các vi sinh vật

gây bệnh có trong nƣớc

thải

B×L×H =

12 x 3,5 x

3 m

Xây BTCT, thời

gian tiếp xúc nƣớc

2,1 giờ

8 Bể nén bùn Thực hiện quá trình nén

và tách nƣớc ra khỏi bùn

B×L×H =

4,0 x 4,0 x

5,0 m

2 bể, Xây BTCT

9 Bể thủy sinh Thực hiện quá trình phân B×L×H = Xây BTCT

107

TT Công trình,

thiết bị Chức năng

Kích

thƣớc

Phƣơng thức xây

lắp

hủy bùn bằng sục khí

cƣỡng bức

5,0 x 3,5 x

3 m

10 Nhà điều hành Là nơi đặt hệ điều khiển

các thiết bị trong hệ

thống xử lý, máy ép bùn,

bồn hóa chất, bơm định

lƣợng, tủ điện, phòng thí

nghiệm...

72m2

2 tầng

Xây gạch

(Nguồn: Tài liệu xử lý nước thải của nhà máy bia Sài Gòn- Phú Thọ)

108

Bảng PL 3.2. Các công trình chính của trạm xử lý nƣớc thải

nhà máy bia Hà Nội- Hải Phòng

TT Công trình,

thiết bị Chức năng

Kích

thƣớc Phƣơng thức xây lắp

1 Bể lắng cát lắng cát và bột diatomit,

loại bỏ các cặn rắn có

kích thƣớc > 10 mm

B×L×H =

8×1×4,2m

Xây bằng BTCT

2 Bể thu gom Thu gom nƣớc thải từ hệ

thống thoát nƣớc của nhà

máy trƣớc khi bơm lên bể

điều hòa.

B×L×H =

8×4,7×4,2

m

3 Bể điều hòa Tập trung, điều hoà lƣu

lƣợng và tính chất nƣớc

thải, cân bằng pH trong

nƣớc thải.

B×L×H =

22,9×8×5

m

Bể xây bằng BTCT

4 Bể UASB Phân hủy các chất hữu

cơ, làm giảm nồng độ

BOD, COD,...trong

nƣớc thải bằng quá trình

xử lý sinh học kỵ khí.

B×L×H =

9×5,5×6,5

m, 4 bể

Bể xây bằng BTCT, có

hệ thống phân phối ở

đáy bể

5 Bể lắng lamen Tách bùn, khí lần 2 trƣớc

khi vào bể Aeroten

2bể,

Bể chế tạo bằng BTCT

6 Bể trung gian là nơi tạo điều kiện tiếp

xúc giữa bùn họat tính và

chất ô nhiễm, đồng thời

là nơi kiểm soát các

thông số nƣớc thải sau

quá trình xử lý kị khí.

1 bể,

B×L×H =

6×3×5m

Bể xây bằng BTCT,

7 Bể xử lý sinh

học hiếu khí

Tiếp tục khử BOD,

COD, Nitơ, Photpho …

khỏi nƣớc thải bằng quá

trình xử lý sinh học hiếu

khí với bùn hoạt tính lơ

lửng cấp khí kéo dài.

2 bể, bể 1

thể tích

780 m3

bể 2 thể

tích 305,5

m3

Bể xây bằng BTCT,

8 Bể thiếu khí duy trì điều kiện thiếu B×L×H = Bể xây bằng BTCT

109

TT Công trình,

thiết bị Chức năng

Kích

thƣớc Phƣơng thức xây lắp

khí để vi sinh vật thiếu

khí thực hiện quá trình

khử nitrat sinh ra từ quá

trình xử lý hiếu khí.

13×2,8 ×5

m

9 Bể lắng 2 Tách bùn hoạt tính trong

nƣớc thải sau khi ra khỏi

bể Aerotank, gom bùn

hoạt tính và tuần hoàn lại

bể Aerotank.

D= 10,

H= 4,5 m

Bể xây bằng BTCT

10 Bể khử trùng Tiêu diệt các vi sinh vật

gây bệnh có trong nƣớc

thải.

B×L×H =

13×2,5 ×3

m

Bể xây bằng BTCT

11

Bể nén bùn

Thực hiện quá trình phân

hủy bùn bằng sục khí

cƣỡng bức

D=6, H=

5 m

Bể xây bằng BTCT

12

Phòng điều

hành

Theo dõi, vận hành các

công trình xử lý nƣớc

thải

42,56 m2,

2 tầng

Xây gạch

(Nguồn: Tài liệu xử lý nước thải của nhà máy bia Hà Nội- Hải Phòng)