bước đầu thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy bia quy nhơn ở quy mô thí nghiệm bằng một số chế phẩm vi sinh trên thị trường hiện nay

DANH SÁCH CÁC HÌNHHình 1.1 Biểu đồ nấu bia tại nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.1 Đường cong sinh trưởng kép của vi sinh vật trong nước thải Hình 3.2 Qúa trình chuyển hóa vật chất của vi sinh

BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA QUY NHƠN Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ

NGHIỆM BẰNG MỘT SỐ CHẾ

PHẨM VI SINH TRÊN THỊ TRƯỜNG

HIỆN NAY

LỜI CẢM ƠN

-Nhân dịp hoàn thành khoa luận tốt nghiệp Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và lời chúc tốt đẹp nhất đến toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Môi Trường & Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ những người đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo em trong suốt 4 năm học vừa qua.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo CN Nguyễn Hoàng Mỹ đã

nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này.

Và cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và những người thân đã luôn ở bên em động viên, ủng hộ em trong suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua.

Kiến thức còn nhiều hạn chế, chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự thông cảm và góp ý chân thành của thầy cô và các bạn.

-MỞ ĐẦU

Bia là một loại nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công nguyên, làloại nước uống mát, bổ có độ cồn thấp, độ mịn xốp, có hương vị đặc trưng của hoahoublon và các sản phẩm trong quá trình lên men tạo ra Đặc biệt CO2 bão hòa trongbia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống, nhờ ưu điểm này mà biađược sử dụng rộng rãi ở hầu hết khắp các nước trên thế giới và sản lượng ngày càngtăng

Những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp trong nước đã không ngừng đầu tư

mở rộng công suất Năm 2003 công suất bia cả nước đạt 1,29 tỷ lít, đến năm 2004con số này vượt lên mức 1,37 tỷ lít Dự kiến, năm nay sản lượng bia cả nước đạtkhoảng 1,5 tỷ lít và đạt công suất quy hoạch dự kiến vào năm 2010 Theo hiệp hộiBia, Rượu và giải khát Việt Nam thì một người Việt Nam tiêu thụ trung bình 22 lítbia trong năm 2008, và chỉ đứng sau Thái Lan về mức độ tiêu thụ bia ở Đông Nam

Á Theo BMI ( Công ty Theo dõi Doanh nghiệp Quốc tế), một công ty tư vấn kinhdoanh toàn cầu cho hay bia ở Việt Nam sẽ là loại đồ uống chủ lực trong ngành côngnghiệp thức uống vì doanh số bán bia trong năm 2008 ở Việt Nam chiếm 97,9%trong tổng doanh thu trong lĩnh vực đồ uống Nhiều hãng bia và nước giải khát nổitiếng thế giới đã đầu tư vào Việt Nam trong nhiều năm nay, trong đó có các hãngCarlsberg, Heineken, Tiger và San Miguel

Với sự xuất hiện của nhiều nhà máy sản xuất bia thì các loại chất thải ra trongquy trình sản xuất bia cũng không ngừng tăng lên Đặc tính của nước thải bia là giàuchất hữu cơ, BOD, COD, các chất rắn lơ lửng có thể gây ô nhiễm đến môi trường vàcon người Hiện nay tình trạng nước thải của nhiều nhà máy bia xử lý chưa đạt tiêuchuẩn mà xả ra nguồn tiếp nhận để gây ảnh hưởng đến môi trường và người dân làvấn đề đang được quan tâm và cần phải giải quyết Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế

ra cácc hệ thống xử lý nước thải trong ngành công nghiệp sản xuất bia là một yêu cầucấp thiết cho việc bảo vệ môi trường cùng với các hoạt động mang tính thiết thực đốivới môi trường sẽ đảm bảo cho sự phát triển bền vững của xã hội loài người và cácsinh vật sống trên hành tinh chúng ta

-MỤC LỤC

PHẦN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT

BIA

Trang

1.1 Ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam 12

1.2 Quy trình cho sản xuất bia 12

1.2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia 13

1.2.1.1 Nguyên liệu chính 13

1.2.1.2 Phụ liệu 15

1.2.2 Quy trình sản xuất 15

1.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 16

1.2.2.2 Quá trình nấu và đường hóa 17

1.2.2.3 Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn 17

1.2.2.4 Quá trình lên men 17

1.2.2.5 Lọc bia 18

1.2.2.6 Bão hòa CO2 và chiết bia 18

1.3 Quy trình sản xuất của nhà máy bia Quy Nhơn 19

1.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 20

1.3.2 Quá trình đường hóa (nấu) 20

1.3.3 Quá trình lọc dịch đường 22

1.3.4 Quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon 22

1.3.5 Lắng trong 23

1.3.6 Làm lạnh nhanh 23

1.3.7 Quá trình lên men 23

1.3.7.1 Lên men chính 23

1.3.7.2 Lên men phụ 24

1.3.8 Lọc bia 24

1.3.9 Bão hòa CO2 và chiết bia 24

1.3.9.1 Bão hòa CO2 24

1.3.9.2 Chiết bia 24

1.3.10 Thanh trùng 24

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 2.1 Tình trạng ô nhiễm từ ngành công nghiệp sản xuất bia hiện nay 26

2.2 Chất thải nhà máy sản xuất bia 28

2.2.1 Khí thải 28

2.2.2 Chất thải rắn 28

2.2.3 Nước thải 28

2.3 Đặc trưng của nước thải ở các nhà máy bia 29

2.4 Ảnh hưởng của nước thải nhà máy bia đến môi trường 31

2.5 Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng nước 31

2.5.1 Độ pH 31

2.5.2 Chất rắn lơ lửng(SS) 31

2.5.3 Độ đục 32

2.5.4 Oxi hòa tan (DO-Dissolved oxygen) 32

2.5.5 Chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa-Biochemical oxigen Demand) 32

2.5.6 Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học- Chemical oxigen Demand) 33

2.5.7 Các hợp chất của Nito trong nước thải 33

2.5.8 Các hợp chất của Phospho trong nước thải 33

2.6 Các giải pháp làm giảm thiểu lượng và tải lượng nước thải nhà máy bia 34

2.6.1 Tái sử dụng nước thải 34

2.6.2 Phân luồng nước thải sản xuất 34

2.7 Nước thỉa nhà máy bia Quy Nhơn 35

CHƯƠNG 3:TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 3.1 Hệ vi sinh vật nước thải nhà máy bia 36

3.1.1 Hệ vi sinh vật trong nước thải nhà máy bia 36

3.1.2 Chuyển hóa vật chất của vi sinh vật trong nước thải nhà máy bia 37

SVTT: Lương Thị Thắm 6

-3.2 Một số phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia 39

3.2.1 Hệ thống hiếu khí 39

3.2.1.1 Bùn hoạt tính 40

3.2.1.2 Lọc sinh học 41

3.2.2 Hệ thống kỵ khí 42

3.2.2.1 Sinh học kỵ khí hai giai đoạn 43

3.2.2.2 Bể bùn kỵ khí dong chảy ngược – UASB 44

3.2.2.3 Lọc kỵ khí bám dính cố định 44

3.2.2.4 Bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nở - FBR, EBR 45

3.3 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn 46

3.3.1 Thuyết minh quy trình 48

3.3.1.1 Tách rác thô, gom nước thải 48

3.3.1.2 Tách rác tinh và điều hòa cân bằng 48

3.3.1.3 Xử lý sinh học yếm khí( tương tự bể UASB) 49

3.3.1.4 Quá trình lắng sau xử lý yếm khí – bể trung gian 49

3.3.1.5 Bể xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ (SBR) 50

3.3.1.6 Bể khử trùng 51

3.3.1.7 Lọc liên tục 51

3.3.1.8 Lọc thủy sinh 51

3.3.1.9 Bể nén bùn hiếu khí, và bể chứa bùn hiếu khí 51

3.3.1.10 Thiết bị ép bùn 52

3.4 Một số chế phẩm xử lý sinh học nước thải nhà máy bia 52

3.4.1 Chế phẩm EMIC 52

3.4.2 Chế phẩm Gem – P1 54

3.4.3 Chế phẩm Gem – K 55

3.4.4 Chế phẩm Gem – P 56

PHẦN THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 4.1 Mục đích 58

4.2 Vật liệu và phương pháp 58

4.2.1 Mẫu 58

4.2.1.1 Dụng cụ 58

4.2.1.2 Hóa chất 58

4.2.2 Phương pháp 59

4.2.2.1 Xác định DO 59

4.2.2.2 Xác định COD 60

4.2.2.3 Xác định BOD 60

4.2.2.4 Xác định Phosphat 61

4.2.2.5 Xác định Nitơ Kjeldahl (N hữu cơ, NH3, NH2) 62

4.3 Bố trí thí nghiệm 63

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 Kết quả xác định các thông số đầu vào 65

5.2 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải không bổ sung N, P 66

5.3 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải có bổ sung N, P 68

Kết luận 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO

SVTT: Lương Thị Thắm 8

-DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Aerotank: Bể bùn hoạt tính hiếu khí

BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa

COD (Chemical Oxygen Demand ): Nhu cầu oxy hóa học

DO ( Disolved Oxygen ): Lượng oxy hòa tan

EBR, EBR (fluidized and aepanded bed reactor): Bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nởSBR ( Sequecing Batch Reactor ): Bể phản ứng từng mẻ kế tiếp nhau

UASB (Up – flow Anaerobic Sludge Blanket): Bể chảy ngược bùn yếm khí

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Biểu đồ nấu bia tại nhà máy bia Quy Nhơn

Hình 3.1 Đường cong sinh trưởng kép của vi sinh vật trong nước thải

Hình 3.2 Qúa trình chuyển hóa vật chất của vi sinh vật

Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí

Hình 3.4 Cơ chế màng lọc sinh học

Hình 3.5 Sơ đồ dòng thải nhà máy bia Quy Nhơn

Hình 3.6 Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn

-DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần của đại mạch

Bảnh 1.2 Thành phần hóa học của gạo

Bảng 1.3 Thành phần hóa học hoa houblon

Bảng 1.4 Hệ enzyme trong nấu malt

Bảng 2.1 Các loại chất thải nhà máy bia

Bảng 2.2 TCVN 5945: 2005, Giới hạn của các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp

Bảng 2.3 QCVN 24: 2009/BTNMT, Giá trị của các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp

Bảng 2.4 Chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu ra của nhà máy bia Quy Nhơn

Bảng 3.1 Một số giống vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính và chức năng của chúng khi tham gia xử lý nước thải

Bảnh 5.1 Kết quả xác định các thông số đầu vào của nước thải nhà máy bia

Bảng 5.2 Kết quả thí nghiệm màu nước thải không bổ sung N,P

Bảng 5.3 Kết quả thí nghiệm màu nước thải có bổ sung N,P

PHẦN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHIỆP SẢN

XUẤT BIA

1.1 Ngành cơng nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam

Theo kế hoạch của Bộ Cơng thương, trong thời gian tới sẽ cĩ hàng loạt dự ánđầu tư các nhà máy sản xuất bia, đưa tổng cơng suất lên 2,5 tỷ lít vào 2010 Chỉ tínhriêng năm 2004, Tổng Cơng ty Bia - Rượu và Nước giải khát Sài Gịn (Sabeco) đạtsản lượng hơn 403 triệu lít bia các loại Các cơng ty lớn như Habeco (Tổng cơng tyRượu – Bia – Nước giải khát Hà Nội) đang đầu tư mới một dự án sản xuất bia tạiVĩnh Phúc với cơng suất 100 triệu lít/ năm, cĩ khả năng mở rộng lên 200 triệu lít/năm vào năm 2010, đơn vị này cũng đang mở rộng Nhà máy Bia Thanh Hĩa, tiếpnhận Cơng ty Bia Hải Dương và Quảng Bình về cơng ty con và đầu tư để nâng cơngsuất hai nhà máy này

Các nhà máy đang trong quá trình nâng cao năng suất như nhà máy Bia CầnThơ với 15 triệu lít/ năm, sài Gịn – Phú Yên 15 triệu lít/ năm, Bia Hà Tĩnh từ 15triệu lít lên 30 triệu lít/ năm; thực hiện đầu tư mới Nhà máy Bia Bạc Liêu 15 triệu lít/năm, đầu tư nhà máy bia tại Quảng Nam hoặc Quảng Ngãi cĩ cơng suất 50 triệu lít/nnăm Các doanh nghiệp đầu tư nước ngồi đang xin thêm cơng suất như Cơng ty BiaViệt Nam từ 150 triệu lít nâng lên 230 triệu lít/ năm Cơng ty Bia Huế đầu tư mớinhà máy 50 triệu lít tại Phú bìa, Nhà máy liên doanh Đơng Hà – Huda (Quảng Trị)đầu tư thêm 30 triệu lít/ năm, Cơng ty Foster’s Đà Nẵng mở rộng cơng suất từ 45triệu lít/ năm Mới đây, Cơng ty Cổ phần Sữa Việt Nam cũng chính thức thơng bĩađầu tư gần 300 tỷ đồng để xây dựng nhà máy bia Một số hãng bia nổi tiếng của Mỹ,Nam Phi, Đan Mạch đang xúc tiến tìm hiểu thị trường và xu hướng hợp tác liêndoanh với doanh nghiệp trong nước để gĩp vốn sản xuất bia phục vụ thị trường nộiđịa và xuất khẩu

Như vậy, trong thời gian tới, ngành cơng nghiệp sản xuất bia của Việt nam sẽphát triển mạnh hơn nữa, số lượng các nhà máy cùng với hiệu suất hoạt động sẽ tăngcao Đồng thời, lượng nước thải đưa ra mơi trường cũng là khơng nhỏ

SVTT: Lương Thị Thắm 12

-1.2 Quy trình cho sản xuất bia

1.2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia

Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính gồm: Malt (đại mạch nảy mầm),gạo tẻ, hoa houblon, nước, nấm mem Hiện nay nguyên liệu chính để sản xuất bia làmalt đại mạch và hoa houblon đều phải nhập ngoại (60 – 70%) Từ nhiều năm nayViệt Nam đã trồng thử nghiệm đại mạch và hoa houblon ở một số vùng nhưng năngsuất thu hoạch còn thấp, chất lượng đều chưa đạt yêu cầu Để dần có thể tiến tới việchạn chế nhập khẩu, nước ta đang tiếp tục các công trình trồng thử hai loại cây trên

Bảng 1.3 Thành phần hóa học hoa houblon

-Sử dụng 10 – 15 m3 nước/ 1000 l bia, nước để tạo sản phẩm yêu cầu chất lượngcao còn nước dụng để vệ sinh thiết bi, nhà xưởng, làm lạnh thì chất lượng thấp hơn.Trong đó 60 – 70% đi vào sản xuất còn lại là nước thải.

d Nấm men

Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chấtcủa tế bào nấm men chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm, quátrình chuyển hóa này lại gắn liền với sự tham gia của hệ enzyme trong tế bào nấmmen, do đó việc nuôi cấy nấm men để thu được một hệ enzyme có hoạt lực cao làmột giai đoạn kỹ thuật hết sức quan trọng

Hai chủng nấm men thường dùng trong sản xuất bia là nấm men nổi

Saccharomyces cerevisiae và nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis.

Sử dụng nấm men nổi đòi hỏi phải kèm theo những biện pháp lọc cẩn thận mới

có sản phẩm thật trong suốt vì tế bào nấm men vẫn còn trong dịch lên men ngay cả ởcuối thời kỳ lên men phụ Nấm men chìm có ưu điểm hơn đó là trong quá trình pháttriển, tế bào của chúng kết dính vào nhau thành chùn rồi lắng xuống đáy thiết bị lênmen thành lớp chặt, thuận lợi cho việc tách tế bào đó làm men giống cho cac sđợt sảnxuất tiếp theo Ngoài ra nấm men chìm có khả năng lên men ở to < 0o C trong khinấm men nổi chỉ cần to < 10oC đã trở nên vô hoạt Nhờ những ưu điểm đó mà chủngnấm men S carlsbergensis được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất bia

Lên men chính

Xử lý lạiNấm men

Nguyên liệu (Malt) Nguyên liệu (Gạo)

NấuLắng trongDịchLàm lạnh nhanhHoa houblon

Chiết chai

Thanh trùng

Dán nhãn

Lên men phụ Thu hồi

CO2

Xử lý

CO2 tinh khiết

Nước

1.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu

SVTT: Lương Thị Thắm 16

-Nguyên liệu được chuyển vào kho bảo quản của nhà máy theo số lượng mẻ nấumỗi ca về tập kết tại phân xưởng nấu Malt và gạo được nghiền nhỏ đến kích thướctiêu chuẩn.

1.2.2.2 Quá trình nấu và đường hóa

Nguyên liệu malt và thế liệu (gạo sau ngâm trương) được dịch hóa và đườnghóa Bột gạo được hồ hóa và dịch hóa trong nồi nấu cháo Quá trình hồ hóa malt và

hồ tinh bột có bổ sung enzyme được thực hiện trong nồi đường hóa ở nhiệt độ 750Ctrong 4h Sản phẩm của quá trình này là dịch đường

1.2.2.3 Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn, làm lạnh

Dịch đường được bổ sung hoa houblon và nâng nhiệt độ lên 1000C Bã lọc đượcrửa bằng nước nóng ở nhiệt độ 75- 800C Sau nấu hoa, dịch đường được đưa sangthùng xoáy lốc để tách bã hoa và cặn lắng Sau đó được làm lạnh nhanh để hạ nhiệt

độ xuống 8 – 100C và được bổ sung oxy với lượng 30 – 35 ml khí/ lít dịch (tạo điềukiện cho nấm men phát triển) rồi chuyển vào thiết bị lên men

1.2.2.4 Quá trình lên men

Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia: đường có trongnước nha được lên men dưới tác dụng của nấm men Quá trình lên men gồm 2 giaiđoạn được thực hiện trong cùng một thiết bị gọi là Combitank, thùng lên men đượcthiết kế có lớp áo lạnh và bảo ôn bên ngoài Phần áo lạnh có tác dụng điều chỉnhnhiệt độ của bia bên trong thùng khi cần thiết

 Lên men chính: thường 6 – 10 ngày, nhiệt độ duy trì trong giai đoạn chính

từ 8 – 100C Khi lên men, nhiệt độ của dịch đường trong thùng tăng cho phép lên đến

14 – 160C với áp suất khống chế ở mức 1,3 – 1,5 bar

 Lên men phụ: sau khi quá trình lên men chính kết thúc, nhiệt độ hạ xuống

40C, giữ tiếp trong một ngày nữa rồi tiếp tục làm lạnh bia trong thùng xuống còn

-10C Khi làm lạnh men lắng xuống phía dưới đáy thùng và sẽ được lấy ra và chuyểnvào thùng chứa men, các cặn mịn và các chất keo tụ (tanin, protein, protein khôngtan và nhựa hoa houblon) lắng làm bia trong cũng được lất ra trước khi đi lọc bia.Lượng men thu hồi được có thể sử dụng lại nhiều lần và theo tỷ lệ do bộ phân côngnghệ kỹ thuật quyết định Khi nhiệt độ trong thùng hạ xuống tới -10C giữ thêm 1 - 3ngày nữa sau đó đem đi lọc

1.2.2.5 Lọc bia

Mục đích của quá trình lọc bia là tách các hạt cặn, tạp chất còn sót lại trong bia,làm tăng độ trong của bia và làm tăng thời gian bảo quản Thiết bị lọc có thể là lọckhung bản với chất trợ lọc là diatromit

Từ thùng chứa bia, bia có thể được bão hòa thêm CO2 (nếu cần thiết) để tăngnồng độ CO2 trong bia rồi đưa đi chiết chai, chiết bom hoặc đóng lon Bao bì đượcrửa, sau đo chiết, đóng nắp, thanh trùng, kiểm tra, dán nhãn

1.3 Quy trình sản xuất của nhà máy bia Quy Nhơn

SVTT: Lương Thị Thắm 18

-Tách cặn lạnhLên men, tàng trữLọc trongMen sữa

Nấu (Đường hóa)

Nguyên liệu (gạo)

Hòa trộn với nước

Hồ hóaCân, nghiền

Men giống Nhân giống nhỏ

Nhân giống lớnLàm lạnh nhanh

1.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu

Malt và gạo được nghiền theo mức độ phân hủy của nó, mức độ nghiền cũngphụ thuộc vào phương pháp và thiết bi Công ty bia Sài Gòn – Miền Trung sử dụngthiết bị thung đáy bằng.

1.3.2 Quá trình đường hóa (nấu)

Mục đích của quá trình đường hóa là nhằm chuyển về dạng hòa tan tất cả cácchất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng không hòa tan trong bột malt Chúng sẽ kếthợp với các chất hòa tan có sẵn tạo thành chất chiết chung (extract)

Công ty bia Quy Nhơn nấu tỷ lệ malt : gạo là 70 : 30, một mẻ nấu khoảng 1040

kg

Bảng 1.4 Hệ enzyme trong nấu malt

proteinase 5,0 – 5,5 50 - 55 Pepton, peptit, polypeptit

peptidase 7,3 – 7,9 40 - 45 Acid amin trong hạt

β-amylazaamylaza 5,2 – 5,6 60 – 65 Tạo maltose

α -amylazaamylaza 5,3 – 5,8 70 – 75 Đường hóa

Endo -amylaza1.4 glucanase 4,5 – 4,8 37 – 45 Thủy phân hemicellulose

phytase 5,0 – 5,5 40 - 50 Giải phóng rượu inozit và acidphosphoric tự do

Biểu đồ nấu bia

SVTT: Lương Thị Thắm 20

Hình 1 Biểu đồ nấu bia tại nhà máy bia Quy nhơn

 Nồi gạo: Cho một ít CaCl2 và nước nằm sẵn trong đáy nồi, CaCl2 có tácdụng rút ngắn thời gian đường hóa, thể tích nồi 10m3

Toàn bộ lượng gạo và 10% malt được trộn đều với nước ở nhiệt độ 35oC quaphễu nhập nguyên liệu, tỷ lệ bột:nước là 1:5 khuấy đều dịch bột sau đó tiến hànhnâng nhiệt và giữ nhiệt

Nâng nhiệt từ 35oC÷52oC, giữ 52oC trong 15 phút ở nồi gạoDịch hóa: Nâng nhiệt từ 52oC đến 76oC, giữ 76oC trong 10 phút

Hồ hóa: Nâng nhiệt từ 76oC÷100oC , giữ sôi trong 20 phút để hồ hóa triệt đểdịch gạo, pH nồi gạo = 5,7

 Nồi malt: Bột malt được trộn đều với nước ở nhiệt độ 35oC qua phễunhập liệu, tỷ lệ bột malt và nước 1:4 Trước khi nạp bột cũng cho thêm vào nồi bột ítCaCl2 Bật cánh khuấy để khuấy đều dịch bột sau khi nạp hết bột malt dùng H2SO4

để điều chỉnh pH về 5,5÷5,6

Nâng nhiệt đến 52oC và giữ trong 15 phút

 Hội cháo: Sau khi nồi gạo đã kết thúc hồ hóa triệt để xong bơm sang nồimalt nhằm tránh nhiệt độ tăng đột ngột dẫn đến vô hoạt enzim, cùng lúc bơm nước

song song vào nồi gạo cho khi kết thúc bơm hội cháo thì nhiệt độ của hỗn hợp dịch

là 65oC trong 30 phút để thực hiện quá trình đường hóa hỗn dịch

Sau khi đướng hóa xong nâng hỗn hợp dịch lên 75oC và giữ trong 20 phút đểdextrin hóa số tinh bột còn lại

1.3.3 Quá trình lọc dịch đường

Phân tách phần loãng riêng ra khối phần đặc Đặc trưng của malt cháo là trong

đó có nhiều phân tử rắn Trong quá trình lọc những phân tử rắn này sẽ tạo thành mộtlớp nguyên liệu lọc phụ Điều này có ý nghĩa lớn trong khi lọc, nhất là khi sử dụngphương pháp lọc lắng

Sau 30 phút để yên thì bắt đầu mở van thu dịch đường Dịch đường lúc này vẫncòn đục nên được bơm tuần hoàn trở lại thùng lọc Sau 10 phút tuần hoàn thì dịchđường trong và được bơm ngay sang thiết bị nấu hoa

Phần bã còn lại được rửa bằng nước 78oC Để yên 10 phút thì bắt đầu mở van

để dẫn dịch rửa bã malt ra Quá trình này được lặp lại 2 lần nữa thì kết thúc

1.3.4 Quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon

Mục đích của quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon là nhằm làm ổnđịnh thành phần và tạo cho bia có mùi thơm xảy ra một cách đặc trưng của hoahoublon Đồng thời cũng trong lúc này xảy ra một số quá trình khác như: ổn địnhthành phần, gia tằng nồng độ, thanh trùng dịch đường, gia tăng cường độ màu…Dịch đường sau khi lọc, có vị ngọt của malt nhưng hương thơm chưa đặc trưng

và chứa nhiều tạp chất Quá trình houblon hóa là quá trình đun sôi dịch đường vớihoa houblon và caramen Quá trình nảy sẽ:

Trích ly chất đắng, chất chát, tinh dầu thơm, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ

và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đường

-Lần 2: Sau khi sôi 20 phút cho hoa viên, lượng hoa viên cho vào chiếm 75%tổng lượng hoa viên.

Lần 3: Trước khi kết thúc 10 phút thì cho vào phần hoa viên còn lại

1.3.5 Lắng trong

Làm trong dịch nước nha để đảm bảo độ trong của bia sau này.Tách các loạicặn như protein đông tụ, các hợp chất pholyphenol, hợp chất đắng không tan Đưanhiệt độ của dịch đường từ 1000C xuống 900C

1.3.6 Làm lạnh nhanh

Giảm nhiệt độ của dịch đường từ 900C xuống 9-120C để chuẩn bị cho quá trìnhlên men Làm lạnh nhanh có tác dụng tránh vi sinh vật xâm nhập vào trong quá trìnhlàm lạnh Sau quá trình này có quá trình sục khí sạch vào dịch malt để cung cấp oxycho hoạt động của nấm men Quá trình làm lạnh nhanh sẽ làm biến tính một số loạiprotein dẫn đến chúng bị kết lắng xuống phía dưới và sẽ làm dịch đường trong hơn

1.3.7 Quá trình lên men

Lên men là quá trình chuyển hóa dịch đường thành bia dưới tác dụng của hệenzim của nấm men, sản phẩm chính là rượu và CO2

1.3.7.1 Lên men chính

Chuyển hóa các chất hòa tan ở trong dịch đường thành C2H5OH và các loạirượu phụ khác, CO2 và các sản phẩm phụ khác như glyxerin, acid hữu cơ, diacetyl,este…

Quá trình lên men chính tank lên men được làm sạch và khử trùng dịch lên mensau khi làm lạnh bơm đầy dung tích hữu dụng (2/3 tank) đồng thời bổ sung nấm men

và 5 – 6 mg oxy cho một lít dịch và bắt đầu quá trình lên men chính Trong giai đoạnlên men chính, giai đoạn đầu người ta cho vào các chất phụ gia để kích hoạt nấmmen và giữ ở áp suất dư 0,5 bar và nhiệt độ 10oC

Quá trình lên men chính gồm 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: thường xảy ra sau 24h kể từ khi nạp dịch lên men đầy bồn Giaiđoạn lên men tăng trưởng nhanh.Dịch lên men giảm từ 11oPL xuống 9oPL

+ Giai đoạn 2: Hai ngày tiếp theo, lúc này nấm men hoạt động mạnh dần lên,bọt nhiều và dày hơn Dịch lên men chỉ còn 6,9÷7oPL

+ Giai đoạn 3: Hai ngày tiếp theo Đây là giai đoạn lên men mạnh nhất, hàmlượng diaxetyl và CO2 sinh ra nhiều nhất Dịch lên men chỉ còn 2,7÷3oPL.

+ Giai đoạn 4: Thường kéo dài 1 – 1,5 ngày cuối cùng Quá trình lắng nấm menbắt đầu Dịch lên men chỉ còn 2,4÷2,5oPL

Kết thúc giai đoạn 4 ta thu được bia non Quá trình lên men chính diễn ra trong6-7 ngày

1.3.7.2 Lên men phụ

Quá trình lên men phụ là quá trình lên men tiếp tục lượng đường sót sau quátrình lên men chính nhằm chuyển hóa diacetyl, andehyt… tạo thành các este và rượu

bậc cao Lên men phụ ở nhiệt độ 0- 20C Và áp suất tăng lên 1,2 – 1,4kg Việc tăng

áp suất trong giai đoạn này sẽ không làm ảnh hưởng đến trạng thái của nấm men và

nó còn làm hạn chế quá trình oxy hóa, làm tăng độ bền của bia

1.3.10 Thanh trùng

SVTT: Lương Thị Thắm 24

-Trong bia thành phẩm luôn chứa các tế bào còn sống gồm nấm men thuầnchủng, vi khuẩn lactic, nấm sợi, nấm men giống, nấm men dại Vì vậy phải xử lí đểtiêu diệt vi sinh vật

Khả năng chịu nhiệt vi sinh vật khác nhau là khác nhau Tuy nhiên qua thực tếnhiều năm sản xuất, nhà máy bia Sài Gòn-Miền Trung đã chọn chế độ thanh trùngpasteur Vì đây là chế độ thanh trùng tối ưu đảm bảo mùi vị của bia là tốt nhất

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ

MÁY BIA

2.1 Tình trạng ô nhiễm từ ngành công nghiệp sản xuất bia hiện nay

Năm 2005 sản lượng bia sản xuất khoảng 1.500 triệu lít, sản lượng rượu sảnxuất là 80 triệu lít Cả nước có hơn 329 cơ sở sản xuất bia với công suất thiết kế1.737 triệu lít Trong đó, 19 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít,

15 nhà máy bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít, 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới

1 triệu lít/năm Ngoài ra còn có khoảng trên 300 cơ sở dân tự nấu rượu, tự tiêu thụvới sản lượng ước khoảng 242 triệu lít

Như vậy, lượng nước thải từ các nhà máy xí nghiệp này là không nhỏ Các cơ

sở tự nấu bia rượu với trang thiết bị cịn lạc hậu v quy mơ sản xuất nhỏ nn hầu nhưkhông có hệ thống xử lý nước thải riêng và đúng kỹ thuật Cịn cc nh my sản xuất vớiquy mơ lớn tuy đ trang bị hệ thống xử lý nước thải nhưng mới chỉ có rất ít hệ thốnghoàn chỉnh có khả năng xử lý triệt để nước thải trước khi xả ra môi trường

Theo báo cáo đánh giá tác động môi trường 2009 của Tổng cục Môi trườngViệt Nam, Cơng ty Cổ phần Bia Si Gịn Nghệ Tĩnh – với lưu lượng nước thải khoảng

900 m3/ngy đêm - thông số ô nhiễm như sau: hàm lượng sunfua (S2-) = 7,95 mg/l,vượt 16,06 lần quy chuẩn kỹ thuật cho phép theo TCVN 5945: 2005, cột B vớiKq=0,9 và Kf = 1,1 (QCVN); COD = 252 mg/l, vượt QCVN 3,18 lần; BOD5 = 88mg/l, vượt 1,78 lần Kết quả phân tích mẫu nước lẫn bùn thải có: COD vượt 120,2lần; BOD5 vượt 86,5 lần, Tương tự, Công ty bia nước giải khác HABECO Hà Nội đ

cĩ hnh vi vi phạm hnh chính xả nước thải vượt tiu chuẩn cho php từ 10 lần trở ln(COD = 937mg/l; tiêu chuẩn cho phép = 80mg/l) trong trường hợp lượng nước thải

từ 50 m3/ngày đến 5.000 m3/ngy

Tháng 7.2008, Sở Tài nguyên và Môi trường TPHCM đ kiểm tra phn tích mẫunước và khí thải phát sinh từ hố ga 1 của xưởng ln men Nh my Bia Si Gịn cho thấymẫu nước có độ pH vượt tiêu chuẩn cho phép gần 2 lần, COD vượt 8 lần, BOD5vượt gần 8 lần, coliforms vượt 6 lần Cịn kết quả phn tích nước thải phát sinh từxưởng lên men (lấy tại hố ga gần cổng số 2) có COD và BOD5 vượt tiêu chuẩnkhoảng 3 lần, SS vượt gần 1 lần Cá biệt chất coliforms vượt tiêu chuẩn cho phép lên

SVTT: Lương Thị Thắm 26

-đến 18.600 lần Tại xưởng nấu, nước thải phát sinh có nồng độ COD và BOD5 vượttiêu chuẩn lên đến hơn 9 lần, coliforms vượt hơn 8 lần và SS là hơn 3 lần.Đây là nhàmáy bia có tổng lưu lượng nước thải khoảng 3.100m³/ngày.

Bên cạnh đó, Nhà máy Bia Sài Gịn - Hồng Quỳnh thuộc Cơng ty cổ phần BiaSài Gòn - Bình Ty từ khi bắt đầu hoạt động từ năm 2004 với tổng sản lượng khoảng

50 triệu lít bia/năm đến năm 2008, hệ thống xử lý nước thải của công ty vẫn chưahoàn thành Kết quả phân tích mẫu nước thải sau hệ thống xử lý cho thấy lưu lượngBOD, COD vượt tiêu chuẩn cho phép từ 4 - 7 lần Khu vực nước xung quanh các nhàmáy bia này luôn có mùi hôi thối, màu nước thay đổi theo từng thời điểm và có chutrình vo cc buổi trong ngy với những mu kh đặc trưng

Ngày 21/5/2009, Bộ Công thương có quyết định phê duyệt quy hoạch pháttriển bia, rượu và nước giải khát đến 2015 Theo bản kế hoạch này, đến năm 2010,sản lượng bia sẽ đạt 2,5 tỷ lít bia, đến năm 2015, sản lượng sản xuất đạt 4,0 tỷ lít bia,xây dựng mới các nhà máy có quy mô công suất từ 100 triệu lít/năm trở lên Nhưvậy, với thực trạng ô nhiễm hiện tại và quy hoạch phát triển công nghiệp sản xuất biatrong thời gian tới cho thấy vai trị rất quan trọng của việc xử lý nước thải bia để đảmbảo môi trường sống xung quanh khu vực

2.2 Chất thải nhà máy sản xuất bia

2.2.1 Khí thải

Khí thải nh my bia bao gồm cc khí CO2 từ cc thng ln men, cc chất khí v bụi ơnhiễm phát sinh chủ yếu do dốt nhin liệu than, dầu ở lò hơi gồm SO2, NOx, CO2, CO,bụi than Ngồi ra cũng có khí NH3, freon cĩ thể phát sinh ra khi hệ thống máy lạnh

bị rị rỉ

Đối với CO2 trong sản xuất bia l CO2 thực phẩm có thể làm sạch việc thu hồitái sử dụng Các chất khí SO2, NOx, CO2, CO, bụi than có thể xử lý bằng xyclon,hấp thụ Bụi từ khâu xay, nghiền nguyên liệu có thể khắc phục bằng cách xay ướt,lọc bằng túi vải hoặc bao che kín hệ thống nghiền và tải liệu

2.2.2 Chất thải rắn

Chất thải rắn pht sinh trong sản xuất bia gồm: mầm malt, các phế liệu hạt tạo ratrong quy trình làm sạch, bão hòa, lọc bia Các chất thải này được phân loại và dùng

làm thức ăn gia súc, phân bón Ngoài ra cịn cĩ xỉ than từ lị hơi trong quá trình nấubia, bao bì, chai thủy tinh, lon, két nhựa, hộp giấy

COD = 4000 – 5000 mg/l

SS = 200 – 300 mg/l

Nước thải lọc dịch đường: nước thải này thường bị nhiễm bẩn hữu cơ lượngglucose trong nước này cũng ở mức cao, là môi trường thuận lợi cho sự phát triểncủa các loại vi sinh vật Ngoài ra, nước thải lọc đường có độ đục và độ màu khá cao

Công đoạn hồ hóa – đường hóa: Nước vệ sinh chứa các cặn lơ lửng là bãmalt, gạo không hòa tan Nước sinh ra do quá trình tách nước khỏi bã, khi bã để trênsàn lưới chờ phân phối cho các hộ dân Nước thải công đoạn này chứa chủ yếu cácchất hữu cơ

Công đoạn đun hoa houblon – lọc hoa: Nước rửa vệ sinh thùng nấu hoahoublon, thùng lọc bỏ hoa chứa cặn lơ lửng bao gồm: xác hoa houblon (chứa protein,chất đắng, ), phức protein – phenol, glucozo,

Công đoạn làm lạnh lên men: Ở công đoạn làm lạnh dịch đường bằng máylạnh có thể làm rị rỉ NH3, glycol, , nước rửa sàn, mặt bằng xung quanh máy Nướcthải này có nồng độ ô nhiễm hữu cơ không cao

Nước rị rỉ trong cc đường ống, thiết bị dẫn đường lên men, nước vệ sinh cáctank lên men Loại nước thải này chứa hàm lượng chất hữu cơ cao như: xác men,protein, Ngoài ra trong công đoạn lên men cịn cĩ nước rửa sàn phịng ln men

Nước thải công đoạn chiết chai: Nước rửa sàn, trong xưởng lọc bia Nướcrửa chai, nước rửa sàn chứa hàm lượng hữu cơ tương đối cao ngoài ra căn các chất

tẩy rửa NaOH, stabilon, Nước bia vi trong qu trình chiết chai, rửa mặt ngồi của

chai chứa chủ yếu là các men, các chất cặn trong thành phần của bia Nước thải của

SVTT: Lương Thị Thắm 28

-các thiết bị giải nhiệt được coi là sạch nhưng có nhiệt độ cao 40 – 450C có thể có mộtlượng dầu mỡ nhưng không đáng kể.

Bảng 2.1 Các loại chất thải nhà máy bia

- Xác hoa, phức protein,glucose

- Xác men, protein, NH3,glycol

- Chất tẩy rửa NaOH,stabilon, các men, các chấttrong thành phẩm bia

- Do quá trình tách nước khỏi bã

- Nước rửa thùng nấu hoahoublon, thùng lọc bã hoa

- Rò rỉ các đường ống, thiết bị dẫnđường lên men và nước vệ sinhtank lên men

- Nước rửa chai, rửa sàn, nước biavãi ra ngoài trong quá trình chiếtchai

2.3 Đặc trưng của nước thải ở các nhà máy bia

Nước thải là nguồn thải chính đáng lưu ý trong ngành sản xuất bia Công nghệsản xuất bia sử dụng một lượng nước lớn và thải ra một lượng nước thải đáng kể.Lượng nước thải khoảng 7 – 10m3 /1000 lít, gấp 10 – 20 lần lượng bia thành phẩm.Nước thải sản xuất bia chứa hàm lượng chất hữu cơ cao dễ phân hủy sinh học như:protein, amino acid, hydratcacbon, acid hữu cơ, rượu hữu cơ,

Dựa theo hàm lượng BOD, nước thải có thể chia làm 2 nhóm:

- Nước thải có BOD thấp gồm nước rửa chai, nước từ hệ thống nước cấp, nướclàm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh công nghiệp

- Nước thải có BOD cao gôm nước thải từ công đoạn nấu, công đoạn lên mne,lọc và từ công đoạn chiết chai

Lưu lượng và đặc tính dịng chảy thay đổi theo quy mô, sản lượng và mùa sảnxuất Tại Việt Nam, để sản xuất được 1000L bia sẽ đưa ra môi trường khoảng 2kgchất rắn lơ lửng, 10kg BOD, pH từ 5,8-8

Bảng 2.2 TCVN 5945: 2005 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

2.4 Ảnh hưởng của nước thải nhà máy bia đến môi trường

Nước thải sản xuất bia có hàm lượng các chất hữu cơ cao nếu không xử lý màtrực tiếp vào nguồn tiếp nhận (sông, hồ, ) sẽ ảnh hưởng rất lớn tới môi trường Tảotrong nước thải quá cao thì quá trình oxy hóa sẽ diễn ra nhanh, nguồn oxy trong nước

SVTT: Lương Thị Thắm 30

-nhanh chóng bị cạn kiệt và quá trình oxy hóa bị ngừng lại, tạo điều kiện cho vi khuẩn

kỵ khí hoạt động sinh các khí CH4, CO2, H2S có mùi hôi và độc hại

Nguồn nước bị nhiễm bẩn sẽ bị đục, có mùi, màu đặc trưng; xuất hiện chất nổitrên bề mặt và cặn lắng ở đáy; làm mất sự cân bằng sinh thái tự nhiên Trong tựnhiên, nguồn nước có thể tự làm sạch nhưng phải mất một thời gian khá dài

Nước thải từ máy lạnh, nước làm lạnh dịch bia và nước ngưng tụ trong nấu biacòn ở nhiệt độ cao nếu thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận sẽ gây ra nhiều biến đổi vềsinh lý, vật lý, hóa học của thủy sinh vật như kích thích các loại tạo xanh phát triểnmạnh gây nguy hiểm cho hệ sinh thái nước, làm thay đổi chu kỳ sinh học của cácloài động vật nước, kích thích sự tăng trưởng của vi sinh vật gây bệnh

Ngoài ra, nước thải nếu chứa lượng chất lơ lửng lớn sẽ gây ứ đọng, tắc cốngrãnh, gây ô nhiễm lâu dài nguồn nước

Tóm lại các chất hữu cơ dễ chuyển hóa sinh học trong nước thải nếu khôngđược xử lý kịp thời sẽ bị thối rữa, làm mất mỹ quan cơ sở, gây ô nhiễm đất, nước,không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân và cộng đồng dân cư xung quanh

2.5 Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng nước

2.5.1 Độ pH

Trị số pH cho biết nước thải có tính axit, kiềm hay trung tính Quá trình xử línước thải bằng phương pháp sinh học rất nhạy cảm với sự dao động của giá trị pH(các vi sinh vật sẽ bị ức chế hoặc bị chết khi có sự thay đổi pH) Vì vậy cần kiểm tragiá trị pH trong khoảng thích hợp trước khi cho nước thải vào hệ thống xử lí

2.5.2 Chất rắn lơ lửng (SS)

Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ, vô cơ) trong nước thải khi vận tốc dòngchảy giảm xuống phần lớn các chất rắn lơ lửng sẽ lắng xuống, những hạt nào khônglắng sẽ góp phần tạo thành độ đục của nước Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxi

để phân hủy làm giảm DO trong nước Các cặn lắng sẽ làm đầy các bể chứa và làmgiảm thể tích hữu dụng của chúng

Cặn lơ lửng có thể nhìn thấy bằng mắt thường, có thể loại bỏ nó ra khỏi nướcthải bằng quá trình keo tụ, lắng lọc Để xác định hàm lượng cặn lơ lửng, lấy mẫunước thải lọc qua giấy lọc tiêu chuẩn, sấy khô ở 1050C sẽ được hàm lượng cặn lơlửng (mg/l)

2.5.3 Độ đục

Độ đục của nước do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giớithủy sinh gây ra Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hướngđến khả năng quang hợp của các vi sinh vật tự dưỡng trong nước Nước càng bẩn, độđục càng cao Đơn vị chuẩn đo độ đục là sự cản quang do 1 mg SiO2 hòa tan trong 1lit nước cất gây ra

2.5.4 Oxi hòa tan (DO – Dissolved oxigen)

Oxi tan trong nước rất cần cho vi sinh vật hiếu khí Bình thường oxi hòa tantrong nước khoảng 8 – 10 mg/l, chiếm 70 – 85% khi oxi bão hòa Mức oxi hòa tantrong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vàohoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt động hóa sinh, hoá học và vật lý của nước.Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều trong các quá trìnhhóa sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng

2.5.5 Chỉ số BOD (Nhu cầu oxi sinh hóa – Biochemical oxigen Demand)

Chỉ tiêu này xác định độ ô nhiễm của nước thải hoặc nước sông, hồ do chứa cácchất dạng tan, keo, không tan khó lắng Đó là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các chấthữu cơ có trong nước thải bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí Quy trình này được tóm tắt như sau:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O

Tuy nhiên tùy theo mục đích nghiên cứu và thời gian cho phép, người ta có thểxác định lượng oxi tiêu thụ để oxi hóa toàn bộ các chất bẩn hữu cơ trong nước thải.Nhu cầu oxi sinh hóa có thể xác định sau 5 ngày hoặc 20 ngày tương ứng với các kýhiệu: BOD5, BOD20 Đối với nước công nghiệp thực phẩm sau 20 ngày hầu như oxihóa toàn bộ các chất hữu cơ cho nên BOD20 được coi là BOD toàn phần

Xác định BOD được dùng rộng rãi trong kỹ thuật môi trường để:

+ Tính gần đúng lượng oxi cần thiết oxi hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy cótrong nước thải

+ Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lí

+ Xác định hiệu suất xử li của một số quá trình

SVTT: Lương Thị Thắm 32

-vi sinh vật

+ Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lí được phép thải vào các nguồn nước.Trong thực tế, người ta không thể xác định lượng oxi cần thiết để phân hủy hoàn toànchất hữu cơ bằng phương pháp sinh học, mà chỉ xác định lượng oxi cần thiết trong 5ngày đầu ở nhiệt độ 20oC

trong bóng tối (để tránh hiện tượng quang hợp ở trong nước)

2.5.6 Chỉ số COD (Nhu cầu oxi hóa học – Chemical oxigen Demand)

COD là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa toàn bộ các chất hữu cơ củanước thải và sự ô nhiễm của nước trong tự nhiên Chỉ số này dùng để đánh giá mộtcách tương đối tổng hàm lượng của các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải Chỉ sốCOD càng cao, mức độ ô nhiễm càng nặng và ngược lại

Xác định COD bằng cách sử dụng một chất oxi hóa mạnh trong môi trườngaxit, thông thường nhất là K2Cr2O7

2.5.7 Các hợp chất của Nitơ trong nước thải

Cũng như Cacbon, nguyên tố Nitơ gắn liền với sự sống Các hợp chất của Nitorất đa dạng Sự phân giải các chất sống đến cùng đã tạo ra amoniac (NH3) hòa tan tốttrong nước Trong môi trường kiềm, khí amoniac thoát ra có mùi khai khó chịu, cạnhtranh sự hòa tan của oxi trong nước, đầu độc các động vật thủy sinh Trong môitrường trung tính và axit, amoniac tồn tại dưới dạng cation amoni (NH4+), tạo điềucho rêu tảo phát triển khi có ánh sáng Vì vậy ở các ao hồ bẩn, nước thường có màuxanh lục Khi có oxi và các vi khuẩn tự dưỡng, amoniac được oxi hóa thành các oxicủa Nito với các giá trị khác nhau

2.5.8 Các hợp chất của phospho trong nước thải

Phospho tồn tại ở trong nước với các dạng H2PO4-, HPO4-2, PO4-3, cácpolyphosphat như Na3(PO3)6 và phospho hữu cơ từ các nguồn như phân, nước tiểu,ure, phân bón dùng trong nông nghiệp, các chất tẩy rửa sử dụng trong sinh hoạt vàsản xuất Phospho cũng giống như nito, là cơ chất cần thiết cho vi sinh vật sống vàphát triển Nếu nồng độ phospho có trong nước thải xả ra sông suối, hồ quá mức chophép sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng

Bảng 2.3 Giá trị của các thông số ô nhiễm nước thải trong công nghiệp

QCVN / 24: 2009BTNMT

2.6 Các giải pháp giảm thiểu lượng và tải lượng nước thải nhà máy bia

Trong sản xuất bia công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác, sựkhác nhau có thể chỉ là sử dụng phương pháp lên men nổi hay chìm Sự khac nhau cơbản là lượng nước sử dụng cho mục đích rửa chai, máy móc thiết bị, sàn nhà, sốlượng công nhân sử dụng nước cho sinh hoạt, Điều này dẫn đến tải lượng nướcthải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các nhà nhà máy bia khác nhau

2.6.1 Tái sử dụng nước thải

Nước làm mát cho máy lạnh, làm lạnh dịch bia → giải nhiệt, tuần hồn

Nước ngưng tụ trong nấu bia → thu hồi → cấp lại cho nồi hơi (do nước ngưngcịn ở nhiệt độ cao, đây là nước mềm, không chứa ion Ca2+, Mg2+ đóng cặn thành thiếtbị)

Nước rửa các thùng lên men, chai như CIP (2 loại nóng, lạnh) định kì một tuầnrửa thùng một lần (ở nhiệt độ cao → tc dụng tẩy rửa cao), xử lý bằng phương pháplọc, bổ sung thêm hóa chất → ti sử dụng

2.6.2 Phân luồng nước thải sản xuất

Dòng 1: đây là nguồn nước qui ước sạch với số lượng lớn khoảng 550 – 600

m3/ ngày đêm gồm nước dùng để làm lạnh trong các thiết bị, tháp giải nhiệt của hệthống lạnh, nước ngưng ở các nồi nấu

Dòng 2: Nước thải sinh hoạt được quy định thành nước thải xám và nước thảiđen, trong đó nước thải xám là nước thải phát sinh từ các hoạt động nấu ăn, tắm rửa,giặc giũ; nước thải đen là nước thải dùng trong việc xả bồn cầu tại các khu vệ sinh.Nước thải đen bắt buộc phải được xử lý cục bộ trước khi xả vào hệ thống xử lý nướcthải chung

SVTT: Lương Thị Thắm 34

-Dòng 3: Nước thải sản xuất, là dòng thải lớn với số lượng 1000 – 1200 m3 /ngày đêm từ các phân xưởng nấu, đường hóa, lên men, lọc, chiết bia Dòng thải nàychủ yếu là nước rửa vệ sinh thiết bị, sàn nhà Đây là dòng thải chính cần xử lý triệt

để Dòng này có hàm lượng chất hữu cơ cao, dễ bị phân hủy làm ô nhiễm môitrường

2.7 Nước thải nhà máy bia Quy Nhơn

Theo báo cáo năm 2009, Công ty bia Quy Nhơn sản xuất được 39,6 triệu lít bia,

có giá trị sản xuất chiếm 5,1% giá trị sản xuất công nghiệp toàn tỉnh, tiêu thụ được34,88 triệu lít Song song đó, nhà máy cũng thải ra môi trường lượng nước thải:5000m3/ ngày đêm Tuy nhiên, với hệ thống xử lý yếm khí-hiếu khí có công suấtthiết kế: 1200m3 / ngày đêm, so với bảng các thông số ô nhiễm nước thải côngnghiệp QCVN 24: 2009/ BTNMT thì nhà máy bia Quy Nhơn với chỉ tiêu nước thảiđầu ra đạt tiêu chuẩn Việt Nam của Bộ Tài Nguyên Môi Trường quy định

Bảng 2.4 Chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu ra của nhà máy bia Quy Nhơn

3.1 Hệ vi sinh vật nước thải nhà máy bia

3.1.1 Hệ vi sinh vật trong nước thải nhà máy bia

Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, virus, nấm, tảo,nguyên sinh động vật, các loài động vật và thực vật bậc cao

Nước thải nhà máy bia là loại nước thải giàu chất hữu cơ như hydrocacbon,cellulose, protein, , các vi khuẩn có dạng hình ống giữ vai trò rất quan trọng,

trước hết phải kể đến một đại diện là vi khuẩn Sphaerotilus natans hay “nấm nước

thải” Nó phủ lên mặt đáy của vùng nước cực bẩn một lớp khối tế bào dày đặc, bằng