thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia công suất 1500m3 ngày đêm

Trong quá trình nấu, nước được sử dụng nhiều cho nấu, cung cấp cho lò hơi để sản xuất hơi nước phục vụ cho công nghệ; nước dùng làm mát các máy móc thiết bị.. Hiểu biết đầy đủ các tính c

LỜI NÓI ĐẦU

Để dáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao của con người, các hoạt động sản xuất kinh tế phát triển một cách nhanh chóng và mạnh mẽ Tuy nhiên, điều đó lại phát sinh những tiêu cực đến môi trường, làm suy thoái môi trường đất, nước, không khí, làm cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ảnh hưởng đến hệ sinh thái Bản thân con người phải gánh chịu những hậu quả từ những việc làm của mình như : khan hiếm nguồn nước sạch, lũ lụt và hạn hán

Do đó, ngày nay những vấn đề liên quan đến ô nhiễm môi trường không còn xa

lạ với con người, hơn thế nó trở thành vấn đề cấp bách và hết sức cần thiết của toàn cầu

Trong những năm gần đây, cùng với xu thế hội nhập và phát triển kinh tế trong khu vực và trên thế giới, tốc độ công nghiệp hóa của Việt Nam ngày càng phát triển, nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất ra đời, nhiều ngành công nghiệp, tiểu khu công nghiệp và nông nghiệp phát triển mạnh mẽ.Vì thế khối lượng nước thải không nhỏ đã được thải ra

Nắm bắt được tình hình đó Hệ thống xử lý nước thải được xây dựng để thu gom nước thải của nhà máy xử lý để đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường Góp phần vào việc giảm thiểu các tác động môi trường và bảo vệ môi trường trong sạch

LỜI CÁM ƠN

Trong hai năm học qua tại trường, các thầy cô đã tận tình dạy dỗ và truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu Em rất biết ơn thầy cô đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em học hỏi về ngành học của mình

Các thầy cô đã tạo điều kiên cho em đi thực tế tại các công ty, để em có thể hiểu thêm về quy trình sản xuất, cách bố trí sản xuất của các công ty, để định hướng cho ngành học của em sau này

Vì vậy, để hoàn thành bài đồ án này Trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Trường là giảng viên hướng dẫn trực tiếp, đã quan tâm và tận tình hướng dẫn em trong quá trình làm bài Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa môi trường đã tạo điều kiện và tận tình hướng dẫn cho em trong quá trình em làm đồ án Chính nhờ sự hướng dẫn tận tâm, nhiệt tình của thầy Nguyễn Xuân Trường đã giúp em hoàn thành bài đồ án này

Do thiếu kinh nghiệm thực tế, cũng như kiến thức của bản thân em còn nhiều hạn chế, nên bài đồ án của em không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót Vì vậy em mong nhận được sự góp ý của thầy, để em có thể bổ sung thêm kiến thức của bản thân mình

Em xin chân thành cảm ơn !!!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP HCM, Ngày… Tháng… Năm 2013

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TP HCM, Ngày… Tháng… Năm 2013

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CÁM ƠN ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv

DANH MỤC BẢNG 4

DANH MỤC HÌNH 6

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 7

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 8

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 8

1.2 MỤC TIÊU ĐỒ ÁN 8

1.3 NỘI DUNG ĐỒ ÁN 9

1.4 PHẠM VI ĐỒ ÁN 9

1.5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 9

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA, CÁC CHẤT THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ 10

1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 10

1.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ bia trên thế giới 10

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam 13

2 TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 15

2.1 Đặc trưng của nguyên liệu sản xuất bia 15

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia 21

3 CÁC CHẤT THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ 24

3.1 Nước thải 24

3.2 Khí thải 28

3.3 Chất thải rắn 29

3.4 Các nguồn gây ô nhiễm khác 32

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI 33

1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HỖ TRỢ CHO PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC 33 1.1 Phương pháp cơ học 33

1.2 Phương pháp hóa học – hóa lý 33

2 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI 36

2.1 Phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên 36

2.2 Phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo 38

1 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 54

1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý 54

1.2 Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn dòng ra của nước thải nhà máy 54

1.3 Đề xuất công nghệ xử lý 55

2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 62

2.1 Song chắn rác 63

2.2 Hầm bơm tiếp nhận 66

2.3 Bể điều hòa 67

2.4 Bể lắng 1 (ly tâm) 70

2.5 Bể UASB 75

2.6 Bể MBBR 87

2.7 Bể lắng ly tâm đợt 2 94

2.8 Bể khử trùng 98

2.9 Bể chứa bùn 99

2.10 Bể nén bùn 101

2.11 Máy ép bùn lọc ép dây đai 103

3 Hiệu suất xử lý thông số kỹ thuật thiết kế của hệ thống 104

CHƯƠNG 5 : VẬN HÀNH – QUẢN LÝ HỆ THỐNG VÀ TÍNH TOÁN KINH TẾ 107

1 VẬN HÀNH – QUẢN LÝ HỆ THỐNG 107

1.1 Kiểm tra hệ thống 107

1.2 Kỹ thuật vận hành 109

1.3 Các sự cố và cách khắc phục 111

1.4 Bảo trì và bảo dưỡng hệ thống 112

2 TÍNH TOÁN KINH TẾ 113

2.1 Chi phí đầu tư xây dựng ban đầu 113

2.2 Vốn đầu tư trang thiết bị 114

2.3 Chí phí khác 116

CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119

1 KẾT LUẬN 119

2 KIẾN NGHỊ 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Số liệu thành phần tính chất nước thải 9

Bảng 2.1 Sản lượng bia các nước (triệu lít) 11

Bảng 2.2 Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới năm 2004 11

Bảng 2.3 Phân chia lượng bia tiêu thụ theo vùng 12

Bảng 2.4 Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia 16

Bảng 2.5 Thành phần của hoa Houblon 19

Bảng 2.6 Đặc tính nước thải của một số nhà máy bia 25

Bảng 2.7 Đặc trưng nước thải một số cơ sở sản xuất bia trên địa bàn Hà Nội 2007 26

Bảng 2.8 Thành phần nước thải sản xuất bia của một số Công ty năm 2002 26

Bảng 2.9 Thành phần và định mức CTR của công nghiệp sản xuất bia 29

Bảng 4.1 Số liệu thành phần tính chất nước thải 54

Bảng 4.2 So sánh giữa các phương pháp xử lý kị khí 60

Bảng 4.1 Các thông số của song chắn rác làm sạch thủ công 63

Bảng 4.2 Thông số thiết kế của song chắn rác 66

Bảng 4.3 Các thông số thiết kế hầm bơm tiếp nhận 67

Bảng 4.4 Các thông số thiết kế bể điều hòa 70

Bảng 4.5 Thông số đặc trưng thiết kế bể lắng ly tâm 1 70

Bảng 4.6 Thông số thiết kế bể lắng ly tâm đợt 1 73

Bảng 4.7 Các thông số thiết kế cho bể UASB ( tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bùn bông ở các hàm lượng COD vào và tỷ lệ chất không tan khác nhau) 76

Bảng 4.9 Thông số thiết kế bể UASB 86

Bảng 4.10 Các thông số thiết kế bể MBBR 93

Bảng 4.11 Thông số thiết kế bể lắng đợt 2 97

Bảng 4.12 Thông số thiết kế bể khử trùng 99

Bảng 4.13 Thông số thiết kế bể chứa bùn 100

Bảng 4.14 Thông số thiết kế bể nén bùn kiểu đứng 103

Bảng 4.15 Đặc tính kỹ thuật khử nước của thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai 103

Bảng 4.16 Các hạng mục công trình 104

Bảng 4.17 Bảng hiệu suất xử lý của hệ thống 105

Bảng 5.1 Các chi tiết cần kiểm tra thiết bị, máy móc trước khi vận hành 107

Bảng 5.2 Sự cố nguyên nhân và cách khắc phục 111

Bảng 5.3 Bảo trì, bảo dưỡng hệ thống và các thiết bị 112

Bảng 5.4 Tính toán giá thành xây dựng 113

Bảng 5.5 Tính toán giá thành trang thiết bị 114

Bảng 5.6 chi phí điện năng 116

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn mức tiêu thụ bình quân đầu người qua các năm 15

Hình 2.5 Hoa Houblon 19

Hình 3.1 Ví dụ về dòng trao đổi vật chất trong hồ sinh học 37

Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB 43

Hình 3.3 Các quá trình trong bể lọc sinh học 50

Hình 3.4 Các bước của bể aeroten hoạt động gián đoạn 52

Hình 4.1 Song chắn rác 63

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

+ VSV_Vi sinh vật

+ BOD_Biochemical Oxygen Demand: nhu cầu oxy sinh hóa

+ COD Chemical Oxygen Demand: nhu cầu oxy hóa học

+ DO_Dissolved Oxygen: nồng độ oxy hòa tan

+ SS_Suspended Solid: chất rắn lơ lửng

+ MLSS_Mixed liquoz Suspended Solid: chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng

+ RBC_Rotating Biological Contactors

+ SBR_Sequence Batch Reactors

+ UASB_Upflow Anaerobic Slude Blanket

+ TCVN_Tiêu Chuẩn Việt Nam

+ TCXD_Tiêu chuẩn Xây Dựng

+ XLNT_Xử lý nước thải

+ QCVN – Quy chuẩn Việt Nam

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Sản xuất bia là ngành đồ uống nên trong quá trình sản xuất phải sử dụng rất nhiều nước Nguyên liệu cho sản xuất bia bao gồm malt, gạo Nguyên liệu này được nghiền nhỏ sau đó đưa vào chế biến dịch đường Trong quá trình nấu, nước được sử dụng nhiều cho nấu, cung cấp cho lò hơi để sản xuất hơi nước phục vụ cho công nghệ; nước dùng làm mát các máy móc thiết bị Nước dùng trong các quá trình sản xuất để chuyển thành sản phẩm hoặc dùng ở dạng hơi thì hầu như không bị thải bỏ hoặc thải rất ít Nước thải trong sản xuất bia chủ yếu phát sinh từ quá trình rửa, vệ sinh máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng; chủ yếu tập trung ở các khu vực lên men, lọc bia và chiết sản phẩm Với đặc thù của sản xuất bia đòi hỏi phải sử dụng lượng nước rửa và

vệ sinh khá lớn Thực tế cho thấy, đặc tính chung của nước thải trong sản xuất bia là chứa nhiều chất gây ô nhiễm với chủ yếu các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo, chất rắn ở dạng lắng và lơ lửng; một số chất vô cơ hòa tan, hợp chất nitơ và phốt pho Tất

cả các chất gây ô nhiễm có trong nước thải đều từ các thành phần như bã malt, cặn lắng trong dịch đường lên men, các hạt trợ lọc trong khâu lọc bia, xác men thải khi rửa thùng lên men, bia thất thoát cùng nước thải trong khâu chiết và khâu làm nguội chai sau khi thanh trùng Nước thải bia chứa nhiều chất dễ phân hủy sinh học nên có màu nâu thẫm Nước thải một số bộ phận có độ pH khác nhau nhiều, thường nước thải quá trình lên men có tính axít, nước thải rửa chai có tính kiềm Hàm lượng ôxy hòa tan trong nước thải của nhà máy bia rất thấp Nhu cầu ôxy sinh học BOD và hóa học COD đều rất cao vượt quá tiêu chuẩn thải nhiều lần (COD hàm lượng 600-2400mg/l; BOD5

hàm lượng 310-1400mg/l), trung bình lớn hơn 10 lần tiêu chuẩn cho phép Các giá trị BOD và COD thường thay đổi theo thời gian trong ngày Các giá trị cao là vào thời điểm xả nước rửa bã nồi nấu và thùng lên men Với các chỉ số gây ô nhiễm như trên và

hệ thống xử lý nước không đảm bảo nên chất lượng nước thải sau khi xử lý không đạt tiêu chuẩn thải Nước thải chảy theo cống thoát nước thải riêng của nhà máy sau đó chảy vào cống thoát nước chung của khu vực gây ảnh hưởng ô nhiễm môi trường Do

đó, việc tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia là vấn đề cấp thiết cho quá trình phát triển ngành sản xuất thức uống của Việt Nam hiện nay

1.2 MỤC TIÊU ĐỒ ÁN

Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia lưu lượng 1500

m3/ngày đêm, với thông số đầu vào như bảng 1, nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại

B theo QCVN 40:2011/BTNMT

1.3 NỘI DUNG ĐỒ ÁN

- Thu thập tài liệu tổng quan về nguồn nước thải nhà máy bia

- Tìm hiểu thành phần, tính chất của nước thải công nghiệp sản xuất bia

- Tìm hiểu các phương pháp và công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy

- Đề xuất 02 phương án xử lý nước thải cho nhà máy bia trên từ đó phân tích lựa chọn công nghệ cho thích hợp

- Tính toán 3 công trình đơn vị sau: Bể điều hòa, bể xử lý sinh học kỵ khí, bể xử

lý sinh học hiếu khí, bể lắng 2 của phương án chọn

- Tính toán lựa chọn thiết bị (bơm nước thải, máy thổi khí,…) cho các công trình đơn vị tính toán trên

- Vẽ bản vẽ mặt cắt công nghệ của phương án chọn: 01 bản vẽ khổ A1

- Vẽ chi tiết 02 công trình đơn vị hoàn chỉnh: 02 bản vẽ khổ A1

1.4 PHẠM VI ĐỒ ÁN

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất bia với công suất 1500

m3/ngày đêm

1.5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

- So sánh đối chiếu và lựa chọn công nghệ

- Tính toán và đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất bia trên

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA, CÁC CHẤT THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN

TRẠNG XỬ LÝ

1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

1.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ bia trên thế giới

a Sơ lược về bia

Định nghĩa bia của Pháp: “Bia là một loại đồ uống thu được từ quá trình lên men dịch các chất chiết từ đại mạch nảy mầm, có bổ sung không quá 15% nguyên liệu đường khác và hoa houblon”

Định nghĩa bia của Đức: “Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men, không qua chưng cất và chỉ sử dụng đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men và nước”

Định nghĩa Bia của Việt Nam: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước”

Bia là loại nước giải khác có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và

có độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon và bổ dưỡng Uống bia với một lượng thích hợp không những có lợi cho sức khỏe, ăn cơm ngon, dễ tiêu hóa mà còn giảm được sự mệt mỏi sau ngày làm việc mệt nhọc Khi đời sống kinh tế xã hội phát triển nhu cầu tiêu thụ bia của con người càng tăng

So với những loại nước giải khát khác, bia có chứa một lượng cồn thấp (3 – 8%),

và nhờ có CO2 trong bia nên tạo nhiều bọt khi rót, bọt là đặc tính ưu việt của bia

Về mặt dinh dưỡng, một lít bia có chất lượng trung bình tương đương với 25g thịt bò hoặc 150g bánh mỳ loại một, hoặc tương đương với nhiệt lượng là 500 kcal Vì vậy bia được mệnh danh là bánh mỳ nước

Ngoài ra trong bia còn có vitamin B1, B2, nhiều vitamin PP và axit amin rất cần thiết cho cơ thể Trong 100ml bia 10% chất khô có: 2,5 – 5 mg vitamin B1, 35 – 36 mg vitamin B2 và PP Chính vì vậy từ lâu bia đã trở thành thứ đồ uống quen thuộc được rất nhiều người ưa thích

Nước ta có khí hậu nhiệt đới, dân số tương đối lớn, hơn 83 triệu người và có tỉ lệ dân số trẻ chiếm đa số nên tiềm năng tiêu thụ nước giải khát nói chung và bia nói riêng

là rất lớn, cần được khai thác

Thực tế, ngành công nghiệp bia ở nước ta ngày càng phát triển mạnh và có những bước tiến đáng kể về số lượng và chất lượng Thành công của ngành bia không những

đóng góp một tỷ trọng không nhỏ vào ngân sách nhà nước mà còn góp phần tạo công

ăn việc làm cho hàng vạn lao động

b Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được

Bình quân đầu người

Tỉ lệ tăng so với năm 2003

Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ tăng nhanh, các nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế giới

Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm, thì ở Châu Á, trước kia nhiều nước

có mức tiêu thụ bia theo đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân 6,5%/năm Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26,5%/năm; tiếp đến là Philippin 22,2%/năm; Malaysia 21,7%/năm; Indonesia 17,7%/năm Đây là những nước có tốc độ tăng nhanh trong khu vực Các nước xung quanh ta như Singapor đạt 18 lít/người/năm, Philippin

20 lít/người/năm… (theo số liệu của Viện rượu bia NGK Việt Nam)

Thị trường bia Nhật Bản chiếm 66% thị trường bia khu vực với 30,9 tỷ USD Lượng bia tiêu thụ năm 2004 đã đạt trên 6500 triệu lít (theo nguồn từ Kirin news – Nhật Bản)

Thị trường bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy sự tăng trưởng của ngành công nghiệp bia Châu Á Đến năm 2004, tổng lượng bia tiêu thụ ở Trung Quốc là 28.640 triệu lít, xếp thứ hạng đầu tiên trên thế giới

Tổng lượng bia tiêu thụ ở các nước khu vực Châu Á trong năm 2004 đạt 43.147 triệu lít, tăng 11,2% so với năm 2003

Quy mô sản xuất bia của nhà máy – chính sách thị trường

Trong công nghiệp sản xuất bia, quy mô sản xuất mang ý nghĩa kinh tế rất lớn Chính vì vậy, tại các thị trường mà thõa mãn được nhu cầu như Mỹ, Nhật một số hãng bia siêu lớn thống lĩnh thị trường: Thị trường Mỹ do 5 công ty kiểm soát, còn Nhật do

4 công ty kiểm soát chiếm 40% thị phần, tại Canada 94% thị trường do 2 công ty kiểm soát

Tại Trung Quốc, trong số hơn 800 nhà máy bia thì 18 nhà máy có công suất lớn hơn 150 triệu lít/năm và đã sản xuất 2.500 triệu lít/năm, chiếm ¼ sản lượng bia của cả nước

Do thị trường bia trên thế giới đang phát triển một cách năng động, các hãng bia

sử dụng các chiến lược kinh doanh khác nhau

Tại Mỹ và Châu Âu, do thị trường bia đã ổn định, chiến lược kinh doanh bia là dành thị phần, giảm chi phí sản xuất Ngược lại, tại Trung Quốc là nơi thị trường đang tăng trưởng thì chiến lược là phát triển sản xuất, tăng sản lượng và nâng cao chất lượng

Ngoài ra cần phải xây dựng nhà máy bia phân tán ở nhiều vùng nhằm thu hút người tiêu dùng

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam

Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử hơn 100 năm

Hiện nay, do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn, ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ương và địa phương quản lý, các nhà máy liên doanh với các hãng nước ngoài Công nghiệp bia

phát triển kéo theo sự phát triển của các ngành sản xuất khác và hàng năm ngành bia

đã đóng góp cho ngân sách nhà nước một lượng đáng kể

a Tình hình sản xuất bia trong nước

Do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư… mà ngành công nghiệp Bia phát triển với tốc độ tăng trưởng cao Chẳng hạn như năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16 lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng

b Về số lượng cơ sở sản xuất

Số lượng cơ sở sản xuất giảm xuống so với những năm cuối thập niên 1990, đến năm 2003 chỉ còn 326 cơ sở sản xuất so với 469 cơ sở năm 1998 [1] Điều này là do yêu cầu về chất lượng bia, về mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng cao, đồng thời do sự xuất hiện của nhiều doanh nghiệp bia lớn có thiết bị và công nghệ tiên tiến… nên có sự cạnh tranh gay gắt, nhiều cơ sở sản xuất quy mô nhỏ, chất lượng thấp không đủ khả năng cạnh tranh đã phá sản hoặc chuyển sang sản xuất sản phẩm khác Trong các cơ sở sản xuất đó, Sabeco có năng suất trên 200 triệu lít/năm, Habeco

có năng suất hơn 100 triệu lít/năm, 15 nhà máy bia có năng suất trên 15 triệu lít/năm

và khoảng 165 cơ sở sản xuất có năng suất dưới 1 triệu lít/năm

Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn sản lượng bia cả nước qua các năm

6

0 1 2 3 4 5 6 7

2003 2004 2005 2006 2008 2010 2015 2025

Năm

đạt 16.497 tỷ đồng, nộp ngân sách nhà nước 5000 tỷ đồng, tạo điều kiện việc làm và thu nhập ổn định cho trên 20.000 lao động Sản lượng tiêu thụ bia toàn quốc đạt 1290 triệu lít chiếm 78,8% công suất thiết kế, trong đó Habeco và Sabeco đạt 472,28 triệu lít (chiếm 36,61% toàn ngành bia)

Mức tiêu thụ bình quân đầu người ở Việt nam tăng lên nhanh chóng trong vòng

10 năm qua, từ mức dưới 10 lít/người/năm ở năm 1997 tăng lên 18 lít/người/năm vào năm 2006, dự kiến đến năm 2015 là 35 lít/người/năm

Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn mức tiêu thụ bình quân đầu người qua các năm

d Định hướng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2020

Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu thụ ngày càng cao không kể các nước Châu Âu, Châu Mỹ có mức tiêu thụ bia theo đầu người rất cao do có thói quen uống bia từ lâu đời, các nước Châu Á tiêu dùng bình quân 17 lít/người/năm

Truyền thống văn hóa dân tộc và lối sống tác động đến mức tiêu thụ bia, rượu Ở các nước có cộng đồng dân tộc theo đạo hồi, không cho phép giáo dân uống rượu bia nên mức tiêu thụ bình quân theo đầu người ở mức thấp Tại Việt Nam, không bị ảnh hưởng của tôn giáo trong tiêu thụ bia nên thị trường còn phát triển

Năm 1995 dân số Việt Nam là 74 triệu người, năm 2000 khoảng 81 triệu người và hiện nay trên 83 triệu người Do vậy dự kiến mức tiêu thụ bình quân theo đầu người vào năm 2010

là 28 lít/người/năm, sản lượng 3 tỷ lít/năm và đến năm 2015 mức tiêu thụ bình quân là 35 lít/người/năm với sản lượng 6 tỷ lít/năm

2 TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

2.1 Đặc trưng của nguyên liệu sản xuất bia

Bốn loại nguyên liệu chính không thể thiếu trong quá trình sản xuất bia là: malt đại mạch, hoa houblon, nước và nấm men Chất lượng của chúng quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm Hiểu biết đầy đủ các tính chất của nguyên liệu, tác dụng của chúng đối với quá trình sản xuất và sản phẩm bia là cơ sở của quá trình điều hành sản xuất và xử lý, từ đó có thể điều hành quá trình công nghệ một cách hợp lý nhất

2.1.1 Nước

Do thành phần chính của bia là nước nên nguồn nước và các đặc trưng của nó có ảnh hưởng rất quan trọng tới các đặc trưng của bia Nhiều loại bia chịu ảnh hưởng hoặc thậm chí được xác định theo đặc trưng của nước trong khu vực sản xuất bia Mặc

dù ảnh hưởng của nó cũng như là tác động tương hỗ của các loại khoáng chất hòa tan trong nước được sử trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước được sử dụng trong sản xuất bia là khá phức tạp, nhưng theo quy tắc chung thì nước mềm là phù hợp cho sản xuất các loại bia sáng màu Do đó, dể dảm bảo sự ổn dịnh về chất lượng và mùi vị của sản phẩm, nước cần được xử lý trước khi tham gia vào quá trình sản xuất bia nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định

Bảng 2.4 Yêu cầu đối với nước dùng trong sản xuất bia

- Đại mạch 6 hàng : đa số được dùng trong sản xuất thức ăn gia súc

- Đại mạch 2 hàng : đa số được dùng trong sản xuất bia

- Đại mạch 4 hàng : một số chúng dược dùng trong sản xuất bia

Malt là hạt đại mạch được nảy mầm trong điều kiện nhân tạo Hạt đại mạch được ngâm trong nước , sau đó được tạo môi trường ẩm để thích hợp cho việc nảy mầm Quá trình nẩy mầm, một lượng lớn các enzyme xuất hiện và tích tụ trong hạt đại mạch như : enzyme amylaza, enzyme proteaza Các enzyme này là những nhân tố thực hiện việc chuyển các chất trong thành phần hạt đại mạch thành nguyên liệu mà nấm men có thể sử dụng để tạo thành sản phẩm là bia, khi hạt đại mạch đã nảy mầm, người ta đem sấy khô ở nhiệt độ cao, trong thời gian ngắn, tùy theo nhiệt độ sấy mà ta thu được những loại malt khác nhau

Hình 2.3 Đại mạch

+ Malt vàng : sấy ở nhiệt độ 800C

+ Malt socola : sấy ở nhiệt độ 1000C

Phải chọn đại mạch chứa ít protein, làm ướt đến 42-48%, nảy mầm ở nhiệt độ tương đối ( 13-180C) và phải thông gió tốt Trong điều kiện đó, hạt sẽ tích tụ nhiều enzyme, tiêu hao đạm và polysaccharit, đường cũng tích tụ với số lượng vừa đủ

Thành phần hóa học của malt (tính theo % chất thô )

Hoa Houblon là nguyên liệu chính thứ 2 dùng để sản xuất bia, hoa Houblon góp phần tạo ra mùi vị đặc trƣng của bia, ngoài ra hoa Houblon còn đƣợc sử dụng nhƣ một chất bảo quản bia, làm tăng tính ổn định, khả năng tạo bọt, tính giữ bọt, làm cho bột mịn và xốp

Chỉ sử dụng hoa cái trong quá trình sản xuất bia

2.1.4 Men bia (Yeast)

Men bia đƣợc sử dụng trong qui trình này là men Heineken A

Năm 1886, Dr Eilon, học trò của Louis Pasteur phát triển thành công Heineken

“A-yeast” - men bia đặc trưng của Heineken vẫn còn được ứng dụng trong công nghệ sản xuất bia ngày nay của Heineken và giúp mang lại cho các sản phẩm của Heineken một hương vị riêng độc đáo

Yêu cần chất lượng của nấm men trước khi đưa vào làm men

+ Khi dưa vào sản xuất tỉ lệ men chết dưới 2%, tỉ lệ nảy chồi lớn hơn 10% Thời

kỳ mạnh nhất khi độ đường xuống nhanh nhất có thể trên 80%

+ Nấm men đưa vào dịch đường để lên men phải được từ 10-20 triệu tế bào/ml dịch giống

+ Nấm men phải có khả năng chuyển hóa các đường đôi, đường đơn giản, các

peptid, acid amin, giải phóng ra CO2, rược etylic và nhiệt

+ Nấm men phải thuần chủng

2.1.5 Sản phẩm thay thế (Gạo)

Gạo được coi là sản phẩm hàng đầu để thay thế malt trong quá trình sản xuất bia,

ở những nước nguồn gạo không dồi dào như ở nước ta thì gạo được thay thế bằng ngô,

do hàm lượng glucid và protein khá cao, khả năng chuyển hóa chất hòa tan tốt Ở nước

ta nguyên liệu thay thế được sử dụng là gạo, do nước ta có nguồn gạo dồi dào, mặc khác việc nghiền, xay gạo cũng giản đơn, không cần phải ngâm

Gạo được dùng thay thế một phần malt để làm giảm giá thành sản phẩm

Hình 2.6 Gạo

Yêu cầu kỹ thuật của gạo

+ Trắng, đều hạt, không ẩm mốc, không có mùi hôi, sạn rác, không mối mọt

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nguyên liệu được kiểm tra chất lượng, số lượng và đưa vào nhập kho Theo công thức phối liệu sẽ chuyển sang xay, nghiền nhỏ, tạo điều kiện cho các công đoạn sau được thực hiện dễ dàng và triệt để

Bột gạo sau khi được xay nhỏ sẽ hòa trộn với nước và đem gia nhiệt nấu chín Tiếp theo cho bột malt vào gia nhiệt, thực hiện đường hóa Trong môi trường giàu nước, các hợp chất sẽ được thủy phân dưới sự xúc tác của enzym, trong đó quan trọng nhất là sự thủy phân tinh bột, protein và các hợp chất chứa photpho Chiếm nhiều nhất

về khối lượng trong thành phần của các sản phẩm từ quá trình này là đường Dextrin Lọc bỏ bã, thu hồi dịch đường Lọc dịch đường để thu nước nha trong và loại bỏ

bã Quá trình lọc được tiến hành theo hai bước: bước đầu tiên ép để tách dịch cốt và bước thứ hai là rửa bã để chiết rút hết tất cả những phần dinh dưỡng còn bám lại ở đó Cho hoa vào dịch đường đun sôi; dưới tác dụng của nhiệt, các chất không hòa tan của hoa được hòa tan chuyển hóa vào dịch đường tạo hương, vị đặc trưng cho bia

Quá trình Houblon hóa nhằm tạo một số yếu tố quan trọng cho bia như trích ly chất đắng, tinh dầu thơm… biến đổi thành dịch đường có vị đắng và hương thơm dịu của hoa – đặc trưng cơ bản về tính chất cảm quan của bia sau này: tạo chất dễ kết lắng các hạt nhỏ li ti trong dịch đường; tạo các hợp chất tham gia vào quá trình tạo bọt và là tác nhân chính giữ bọt cho bia

Dịch đường sau houblon hóa được tách cặn, chuyển dịch và men vào Tank lên men thực hiện quá trình lên men chuyển đường thành rượu Quá trình lên men được thực hiện ở nhiệt độ thấp tạo điều kiện cho men hoạt động Vì vậy, cần phải có giai đoạn làm lạnh nhanh dịch đường trước khi thực hiện lên men

Lên men là giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất bia, quyết định để chuyển

hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác dụng của men

C6H1206 -> 2C2H5OH + 2CO2 - QR

Lọc bia nhằm loại bỏ các chất không tan như nấm men, protein, houblon làm cho bia trong hơn trên máy lọc ép khung bản với chất trợ lọc là diatomit Tiếp theo bia được bão hòa CO2 và đưa đi chiết chai, bock, lon…

Trong bia thành phẩm, sản xuất theo các phương pháp thông thường luôn luôn chứa các tế bào còn sống, bao gồm nấm men thuần chủng và các vi sinh vật lạ khác

Do đó, thanh trùng là giải pháp quan trọng để diệt vi sinh vật nhằm nâng cao độ bền sinh học cho sản phẩm

Có 2 phương pháp thanh trùng bia: thanh trùng cả khối đối với bia hơi và thanh trùng trong bao bì đối với bia chai, lon

Sau khi thanh trùng, bia hơi được chiết két để vận chuyển đến các cơ sở tiêu thụ ngay trong ngày; còn bia chai sẽ được chuyển đến khâu dán nhãn, nhập kho chờ xuất xưởng

Lọc bia

Bia tươi Chiết bia

Đóng Thanh trùng

chai,lon

Chai, lon sạch Xút, hơi

Bã men

Bã lọc

SS, BOD, COD,Axit kiềm

Bia rơi vãi,BOD,COD,N,P Bia rơi vãi, bao bì hư hỏng

Nhãn, két hư hỏng

Nước thải

3 CÁC CHẤT THẢI TỪ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ HIỆN TRẠNG

XỬ LÝ

3.1 Nước thải

3.1.1 Nguồn gốc phát sinh, đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất bia

Công nghiệp sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi tiêu tốn một lượng nước lớn cho mục đích sản xuất và vì thế sẽ thải ra môi trường một lượng nước thải lớn Cụ thể như sau:

 Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không gây

ô nhiễm nên có khả năng tuần hoàn sử dụng lại

 Nước thải từ công đoạn nấu - đường hóa: bao gồm

- Nước thải trong quá trình rửa bã sau nấu,

- Nước thải do vệ sinh nồi nấu gạo, malt, hoa; vệ sinh thiết bị lọc dịch đường và thiết bị tách bã

Đặc tính của nước thải này có mức độ ô nhiễm rất cao, có chứa bã malt, bã hoa, tinh bột, các chất hữu cơ, một ít tanin, chất đắng, chất màu…

 Nước thải từ công đoạn lên men:

Nước vệ sinh các tank lên men, thùng chứa, đường ống, sàn nhà… có chứa bã men, bia cặn và các chất hữu cơ

 Nước thải từ công đoạn hoàn tất sản phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết chai, đóng nắp, thanh trùng Nước thải chủ yếu từ công đoạn này là nước vệ sinh thiết bị lọc, nước rửa chai và téc chứa Đây cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm lớn trong sản xuất bia

Nước thải từ công đoạn này có chứa bột trợ lọc, một ít bã men, bia còn lại từ bao bì tái sử dụng, bia rơi vãi trong quá trình chiết, pH cao…

 Nước rửa sàn các phân xưởng, nước thải từ nồi hơi, nước từ hệ thống làm lạnh

có chứa hàm lượng chlorit cao

 Xút và axit thải ra từ hệ thống CIP, xút từ thiết bị rửa chai Dòng thải này có lưu lượng nhỏ và cần thu hồi riêng để xử lý cục bộ, tuần hoàn tái sử dụng cho các mục đích khác

 Bên cạnh nước thải sản xuất, một nguồn ô nhiễm khác đó là nước thải sinh hoạt

từ nhà vệ sinh, nhà bếp phục vụ cán bộ công nhân viên Nước thải này chủ yếu chứa các chất gây ô nhiễm BOD, COD, SS, N, P, vi sinh vật ở mức trung bình, nếu nước thải này không được xử lý thích đáng cũng gây ra những tác động xấu đến môi trường

Trong sản xuất bia công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác, sự khác nhau có thể chỉ là sự áp dụng phương pháp lên men nổi hay lên men chìm

Nhưng sự khác nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho quá trình rửa chai, máy móc, nhà xưởng… Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các nhà máy bia rất khác nhau Ở các nhà máy bia có biện pháp tuần hoàn nước và công nghệ rửa tiết kiệm nước thì lượng nước thấp, như ở Cộng Hoà Liên Bang Đức nước sử dụng và nước thải bia như sau:

- Định mức nước cấp: 4 – 8 m3/1000lít bia, tải lượng nước thải 2,5 – 6 m3/1000 lit bia

- Tải trọng BOD5: 3 – 6 kg/1000 lít bia; tỷ lệ BOD5/COD = 0,55 – 0,7

- Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải như sau:

BOD5 = 1100 đến 1500 mg/l; COD = 1800 – 3000 mg/l;

- Tổng nitơ = 30 đến 100 mg/l; tổng photpho = 10 đến 30 mg/l

Với các biện pháp sử dụng nước hiệu quả nhất thì định mức nước thải của nhà máy bia không thể thấp hơn 2 – 3 m3/1000 lít bia sản phẩm Trung bình lượng nước thải ở nhiều nhà máy bia lớn gấp 10 đến 20 lần lượng bia sản phẩm

Rosenwinker đã đưa ra kết quả phân tích đặc tính nước thải của một số nhà máy bia như bảng sau:

Bảng 2.6 Đặc tính nước thải của một số nhà máy bia

Thông số Đơn vị Nhà máy I Nhàmáy II Nhà máy III

Bảng 2.7 Đặc trưng nước thải một số cơ sở sản xuất bia trên địa bàn Hà Nội 2007

Tên cơ

sở

Năng suất tr.l/năm

COD mg/l

BOD 5 mg/l T-N T-P

SS mg/l pH

Sản phẩm

7 Coliform, MPN/100 ml <10.000

Ghi chú: Theo các số liệu nghiên cứu tại công ty Bia ong Thái Bình, Công ty Bia

Nghệ An, Nhà máy Bia NADA, nhà máy Bia Hạ Long

Công nghiệp sản xuất bia tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8 – 14 lít nước thải/ lít bia, phụ thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất

Do có hàm lượng chất hữu cơ cao, cặn lơ lửng lớn, nước thải sản xuất bia gây mùi hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước nguồn khi tiếp nhận chúng Mặt khác, các muối nitơ, phốtpho trong nước thải bia dễ gây hiện tượng phú dưỡng cho các thuỷ vực Vì vậy các loại nước thải này cần phải xử lý trước khi xả ra nguồn nước tiếp nhận

3.1.2 Hiện trạng xử lý

 Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu nước thải

Để giảm lượng nước thải và các chất gây ô nhiễm nước thải trong công nghệ sản xuất bia, có thể thực hiện các biện pháp sau:

- Phân luồng các dòng thải để có thể tuần hoàn sử dụng các dòng ít hoặc không gây ô nhiễm như nước làm lạnh, nước ngưng

- Sử dụng các thiết bị rửa cao áp như súng phun tia hoặc rửa khô để giảm lượng nước rửa

- Hạn chế rơi vãi nguyên liệu, men, hoa houblon và thu gom kịp thời bã men, bã malt, bã hoa và bã lọc để hạn chế ô nhiễm cho dòng nước rửa sàn

Thực tế hiện nay, tại các công ty bia lớn đang sử dụng hệ thống CIP vệ sinh nên

đã giảm đáng kể lượng nước vệ sinh các thiết bị, cũng như giảm lượng hóa chất cho quá trình rửa

 Xử lý nước thải

Do đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao ở trạng thái hoà tan và lơ lửng, trong đó chủ yếu là hiđratcacbon, protêin và các axit hữu cơ, đây là các chất có khả năng phân huỷ sinh học, tỷ lệ giữa BOD và COD trong khoảng 0,5 – 0,7 nên thích hợp với phương pháp xử lý sinh học Hơn nữa,

do nước thải bia có COD, BOD5 cao nên khó xử lý trực tiếp bằng phương pháp sinh học hiếu khí mà thường kết hợp xử lý yếm khí trước rồi qua xử lý hiếu khí Đây là

công nghệ đang được ứng dụng phổ biến xử lý nước thải ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành bia nói riêng cho hiệu quả tốt và ổn định

Hiện nay, hầu hết các nhà máy bia đều có hệ thống xử lý nước thải Tuy nhiên, không phải nhà máy nào cũng xử lý nước ra đạt tiêu chuẩn Vì vậy, vấn đề môi trường phát sinh từ ngành bia cần được quan tâm và khắc phục

3.2 Khí thải

 Bụi

Bụi có thể được tạo ra tại công đoạn tiếp nhận, vận chuyển và nghiền malt, nghiền gạo đặc biệt là hệ thống nghiền khô Trong phân xưởng nghiền, bụi có thể thu hồi bằng hệ thống hút và lọc bụi Bụi là thành phần giàu chất hòa tan, tuy nhiên chủ yếu là các chất có thể gây ảnh hưởng xấu cho sản phẩm

 Khí thải nồi hơi

Chủ yếu là khí thải phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu là dầu FO chạy nồi hơi Các chất ô nhiễm trong khí thải của lò hơi SO2, NOx, CO, VOX Do vậy, các nhà máy cần xây dựng hệ thống xử lý khí thải nhằm đảm bảo chất lượng khí thải trước khi thải

ra môi trường bên ngoài

 Khí CO 2

Khí CO2 sinh ra ở công đoạn lên men nhưng khí này thường được thu hồi bằng

hệ thống thu hồi CO2 để làm nguồn cung cấp gas cho bia thành phẩm và bán để làm bình cứu hỏa

 Tác nhân lạnh

Hiện nay, các nhà máy đang sử dụng những loại tác nhân lạnh như NH3, Glycol, CFC Tuy nhiên, người ta đã xác định được tác hại to lớn của CFC đến môi trường, đây là khí gây hiệu ứng nhà kính và là tác nhân làm suy giảm tầng ozone vì vậy mà hiện nay CFC được thay thế bằng các tác nhân lạnh khác

 Khí thải từ nhà nấu

Trong quá trình đun sôi dịch đường, thành phần các chất dễ bay hơi trong dịch đường và hoa houblon bay hơi thường tạo ra các mùi đặc trưng cho không gian xung quanh nhà nấu Để giảm lượng khí tạo ra từ nhà nấu, người ta có thể sử dụng các hệ thống ngưng tụ hơi lắp đặt trên các nồi nấu và được nén lại nhờ các máy nén khí

3.3 Chất thải rắn

3.3.1 Chất thải rắn sinh hoạt

Rác thải sinh hoạt sinh ra do các hoạt động sinh hoạt của cán bộ công nhân viên trong Nhà máy bao gồm 2 loại:

- Loại cứng: vỏ đồ hộp, vật dụng, bao bì nhựa, thủy tinh…

- Loại mềm: thức ăn thừa, vỏ trái cây, giấy, nilon…

Ước tính khoảng 0,3 kg/người.ngày, như vậy lượng chất thải rắn sinh hoạt sẽ là:

250 người x 0,3 = 75 kg/ngày Các thành phần này được tập trung lại một cách riêng

lẻ, được bán hoặc được loại bỏ

3.3.2 Chất thải rắn công nghiệp

Bảng 2.9 Thành phần và định mức CTR của công nghiệp sản xuất bia

Loại chất thải Lượng trung bình (kg/hl bia)

 Bã malt và hoa houblon

Cứ 100 kg malt nghiền nhỏ có thể tạo ra 110 – 130 kg bã malt đại mạch có độ ẩm

70 – 80% hay khoảng 20 kg/100 lít bia thành phẩm Vì vậy có thể ước lượng, hàng năm có khoảng 200 tấn bã malt ẩm tương ứng với lượng bia thành phẩm là 1 triệu lít

Bã malt với nhiều thành phần dinh dưỡng nên thường được dùng làm thức ăn gia súc Để tăng khả năng bảo quản thành phần sản phẩm phụ này và hạn chế chi phí cho vận chuyển, người ta có thể sấy bã malt thành dạng khô

Khác so với bã malt, bã hoa houblon sau quá trình đun sôi thường được loại bỏ, hiếm khi người ta thu hồi bã hoa để tái sử dụng vào bất kì mục đích gì Vì thế, hầu hết trong các nhà máy bia, người ta thường nghiền nhỏ hoa hoặc sử dụng các chế phẩm

hoa cao và hoa viên để giảm nhân công cho công đoạn lọc bã hoa sau quá trình đun hoa Sau đun hoa, bã hoa sẽ được tách ra trong thiết bị lắng xoáy Bao bì chứa các chế phẩm hoa như lon thiếc hoặc giấy thiếc được gom tập trung để xử lý

 Cặn nóng

Cặn nóng hình thành được tách ra ở thiết bị lắng xoáy, đôi khi được tách ra ở các thiết bị phân tách đặc biệt hoặc ở thùng lắng Nói chung trong cặn tách ra vẫn còn chứa một phần dịch đường cần được thu hồi lại Vì thế, ở nhiều nhà máy, người ta đã

sử dụng dịch chứa cặn này để làm nước rửa bã nhằm tận thu lượng chất chiết trong dịch đường này, đồng thời làm giàu protein trong bã malt Tuy nhiên, công đoạn này

có thể ảnh hưởng đến chất lượng của dịch đường và để hạn chế ảnh hưởng đến chất lượng của bia, người ta thường không tận dụng lượng dịch đường còn lại trong bã

 Nấm men thừa

Một số lượng lớn nấm men giống sau khi sử dụng còn thừa lại, nếu không được

xử lý có thể sẽ dẫn tới sự thối rữa và gây ô nhiễm môi trường

Thông thường, từ 1 triệu lít bia một năm có thể tạo ra 15 – 18 tấn bã men cần được xử lý Giải pháp tốt nhất là tận dụng nguồn dinh dưỡng giàu vitamin và protein này để làm thức ăn gia súc Bã men phải được sấy khô nhanh chóng để bảo quản, đồng thời giảm những tác động của chúng đối với hệ vi sinh và hệ thống tiêu hóa của gia súc Một hướng khác có thể được quan tâm đó là sử dụng nấm men trong ngành dược phẩm

Nhiều nhà máy bia chỉ xử lý bằng cách đổ bùn trợ lọc thành đống lớn Nước trong bùn sẽ thoát ra và hạn chế sự dàn trải của bùn trợ lọc trên mặt đất Chất trợ lọc trong các bể lắng hoặc trong các đường ống lâu ngày sẽ bám cứng và rất khó loại bỏ

Một số giải pháp xử lý hiện nay là ép bùn trợ lọc sao cho giảm lượng nước xuống dưới 50% bằng máy sấy dạng băng và máy ép lọc Sản phẩm khô sau quá trình này có thể sử dụng làm phân bón nông nghiệp vì có thành phần nấm men bám theo

Hiện nay, người ta cũng có thể sử dụng bột trợ lọc thải để dùng trong công nghiệp xây dựng như sản xuất gạch, xi măng

 Nhãn mác

Với hệ thống rửa chai công suất 1 triệu lít bia trên năm, có thể thải ra 1,5 tấn nhãn chai Số lượng này có thể tăng lên phụ thuộc loại nhãn và số nhãn sử dụng trên chai

Nhãn loại ra từ máy rửa chai được tách ra và được ép để thu hồi lượng kiềm dính trên nhãn

Việc loại bỏ nhãn đòi hỏi tốn nhiều năng lượng để tuần hoàn kiềm trong máy rửa chai đồng thời chỉ thu được bột nhão giấy khó thu hồi và tái sử dụng Vì thế, nhãn này chủ yếu được chất thành đống

 Chai vỡ

Lượng chai vỡ trong nhà máy phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của thủy tinh

Có thể giả định rằng với thủy tinh chất lượng trung bình, hàng năm có khoảng 3,5 tấn vụn thủy tinh từ các bao bì thu hồi lại được tạo ra tương ứng với công suất 1 triệu lít Những chai bia vỡ được tập trung vào các khu chứa và được gửi trả lại nhà máy thủy tinh để tái chế

 Lon bia

Lon bia rỗng, do vỏ mỏng nên dễ bị hư hỏng Người ta đã ước lượng có khoảng 3 – 4% lon bia không thể sử dụng để chiết và bị loại ra Các lon được ép và gửi lại nhà sản xuất để tái chế

3.3.3 Các chất thải thứ yếu khác

- Bìa cứng và bìa cacton đóng hộp

- Giấy thải từ phòng quản lý và sản xuất

- Kim loại và nhựa thải

Bên cạnh đó, bùn thải phát sinh trong quá trình xử lý nước thải định kỳ được hút

và mang đi chôn lấp bởi Công ty Môi trường Đô thị của địa phương hoặc cũng có thể

làm nguồn phân bón cho cây vì thành phần bùn thải chủ yếu là chất hữu cơ, không có kim loại nặng hay các chất độc hại

3.4 Các nguồn gây ô nhiễm khác

 Ô nhiễm nhiệt

Nhiệt độ môi trường làm việc ở nhà máy bia có thể chia làm 2 loại ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường như sau:

- Vùng nhiệt độ thấp: Trong phân xưởng lên men, khoảng 6 – 80C

- Vùng nhiệt độ cao: Trong khu vực lò hơi, phân xưởng nấu… Do vậy, cần bố trí

hệ thống thông gió tốt để thoát nhiệt

 Ô nhiễm tiếng ồn

Nhìn chung, tiếng ồn tạo ra ở các vị trí sau:

- Trong phân xưởng nghiền

- Trong phân xưởng đóng chai

- Gần máy nén chất làm lạnh và không khí

- Gần thiết bị ngưng tụ hơi

- Gần máy nén hơi

Để giảm tiếng ồn phát ra, có thể sử dụng các biện pháp sau:

- Lựa chọn vật liệu xây dựng: tường đôi cách âm, cửa sổ kín

- Lắp đặt thiết bị giảm âm ở phân xưởng chiết chai

- Hạn chế sử dụng tường ghép

- Làm vỏ cách âm ở những máy gây ồn lớn

Công nghiệp sản xuất Bia là một trong những ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế cả nước Ngoài việc giải quyết việc làm cho hàng vạn lao động, còn đóng góp một phần không nhỏ cho ngân sách Nhà nước Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn đó, vấn đề chất thải cần phải được quan tâm, đặc biệt là nước thải

Công nghiệp sản xuất Bia là một trong những ngành sản xuất sử dụng lượng nước khá lớn Do đó, lượng nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất cần phải được

xử lý một cách hiệu quả

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

SINH HỌC NƯỚC THẢI

Do đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu là hidratcacbon, protein và các axit hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủy sinh học Tỉ lệ giữa BOD5

và COD nằm trong khoảng từ 0,5 – 0,7 nên chúng thích hợp với phương pháp xử lý sinh học

Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học cần qua các phương pháp xử lý cơ học, hóa học, hóa lý để loại bỏ các tạp chất thô, các thành phần gây bất lợi cho phương pháp xử lý sinh học Cụ thể từng phương pháp được trình bày dưới đây

1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HỖ TRỢ CHO PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH

HỌC

1.1 Phương pháp cơ học

Phương pháp xử lý cơ học thường là giai đoạn đầu tiên trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải (giai đoạn tiền xử lý), có nhiệm vụ loại ra khỏi nước thải tất cả các vật có thể gây tắc nghẽn đường ống, làm hư hại máy bơm và làm giảm hiệu quả xử

lý cho các giai đoạn sau, cụ thể:

- Loại bỏ hoặc cắt nhỏ những vật nổi lơ lửng có kích thước lớn trong nước thải như mảnh gỗ, nhựa, gạc bông, giẻ rách, vỏ hoa quả…

- Loại bỏ cặn nặng như cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại…

- Loại bỏ phần lớn dầu mỡ

Các công trình bố trí trong giai đoạn tiền xử lý gồm song chắn rác, lưới chắn rác, thiết bị nghiền, cắt vụn rác (nếu cần), bể lắng cát, bể điều hòa, tách dầu mỡ, lọc cơ học…

Nước thải công nghiệp sản xuất bia có chứa mảnh thủy tinh vỡ (chai vỡ), nhãn giấy, nút chai, hàm lượng chất lơ lửng cao (400 – 800 mg/l)… nên cần phải qua giai đoạn xử lý cơ học trước khi sang các giai đoạn xử lý tiếp theo

1.2 Phương pháp hóa học – hóa lý

Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lý diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào

Các phương pháp hóa học như oxi hóa, trung hòa, trao đổi ion, đông keo tụ, khử trùng; còn các phương pháp hóa lý như tuyển nổi, hấp phụ…

 Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH

Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về vùng 6,5 – 7,5

Trung hoà có thể thực hiện bằng trộn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm hoặc sử dụng các hoá chất như: H2SO4, NaOH, NaHCO3, Na2CO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, CaCO3… Điều chỉnh pH thường kết hợp ở bể điều hoà hay bể keo tụ Đặc trưng chung nước thải ngành bia có giá trị pH kiềm tính do dòng thải của quá trình rửa chai có độ pH cao Mặt khác, nước vệ sinh các thiết bị trong nhà xưởng cũng chứa axit nên có sự dao động pH qua từng công đoạn Vì vậy, cần phải điều chỉnh pH về giá trị thích hợp cho xử lý sinh học phía sau; công đoạn này được thực hiện kết hợp trong bể điều hòa

Hiện nay, thông thường người ta cho thêm các chất trợ keo như polymer hữu cơ

để tăng cường quá trình tạo bông và lắng như polyacrylamit Nó tan trong nước và có tác dụng như những cầu nối kết hợp các hạt phân tán nhỏ thành tập hợp hạt lớn có khả năng lắng tốt hơn Vì vậy, việc bổ sung thêm chất trợ keo tụ sẽ giúp giảm liều lượng các chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và nâng cao tốc độ lắng các bông keo

Đối với nước thải ngành bia thì phương pháp này không thích hợp vì trong nước thải bia, hàm lượng các chất hữu cơ ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng cao mà các chất này không thích hợp cho phương pháp keo tụ

 Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ có nghĩa là sự chuyển dịch một phân tử từ pha lỏng đến pha rắn Phương pháp này được dùng để loại bỏ các chất bẩn hòa tan trong nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi,

vị và màu rất khó chịu

Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm… Trong đó than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất

Các chất ô nhiễm trong nước thải bia là những chất có khả năng phân hủy sinh học Hiệu quả khử các chất này bằng phương pháp sinh học tương đối dễ nên không cần sử dụng phương pháp hấp phụ

 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi

là các ionit và chúng hoàn toàn tan trong nước

Phương pháp này được dùng để loại các ion kim loại cũng như các chất chứa asen, xianua, chất phóng xạ ra khỏi nước; đồng thời nó còn được dùng phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca2+, Mg2+ ra khỏi nước cứng

Đối với nước thải bia thì phương pháp này hầu như không được sử dụng

để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng thì cần phải qua bước khử trùng cuối cùng

2 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI

Phương pháp sinh học là sử dụng các vi sinh vật để phân giải các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào, đồng thời tổng hợp năng lượng cho quá trình sống Nhờ hoạt động sống của vi sinh vật, các chất ô nhiễm được chuyển hoá và nước thải được làm sạch

Quá trình xử lý sinh học nước thải có thể chia làm hai quá trình là phân huỷ yếm khí và phân huỷ hiếu khí; có thể xử lý trong điều kiện tự nhiên hay trong điều kiện nhân tạo

2.1 Phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên là dựa vào hoạt động sống của hệ vi sinh vật có trong đất, nước mặt để chuyển hoá các hợp chất ô nhiễm

2.1.1 Xử lý nước thải trong hồ sinh học

Thực chất của quá trình xử lý này là sử dụng khu hệ vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, nguyên sinh vật…) tự nhiên có trong nước mặt để làm sạch nước

Hồ sinh học là dạng xử lý trong điều kiện tự nhiên được áp dụng rộng rãi hơn cả

vì có những ưu điểm như: tạo dòng nước tưới tiêu và điều hòa dòng thải, điều hoà vi khí hậu trong khu vực, không yêu cầu vốn đầu tư, bảo trì, vận hành và quản lý đơn giản, hiệu quả xử lý cao Tuy nhiên, nhược điểm của hồ sinh học là yêu cầu diện tích lớn và khó điều khiển được quá trình xử lý, nước hồ thường có mùi khó chịu đối với khu vực xung quanh

Theo nguyên tắc hoạt động của hồ và cơ chế phân giải các chất ô nhiễm mà người ta chia ra làm 3 loại hồ:

a Xử lý nước thải bằng hồ hiếu khí

Hồ hiếu khí làm sạch nước bằng quá trình oxi hoá nhờ các vi sinh vật hiếu khí và

hô hấp tuỳ tiện có trong nước

Nhu cầu oxi cho quá trình oxi hoá được đáp ứng nhờ khuếch tán bề mặt hoặc làm thoáng nhân tạo Ở hồ làm thoáng tự nhiên, oxi không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước phía trên và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển tiến hành quang hợp thải ra oxi Để đảm bảo ánh sáng qua nước, chiều sâu của lớp nước phải nhỏ, thường là 30 – 40cm, do chiều sâu nhỏ nên thường thì diện tích lớn Thời gian lưu nước từ 3 – 12 ngày Ở hồ làm thoáng nhân tạo nguồn cung cấp oxi cho vi sinh vật