Nguồn gốc phát sinh nước thải nhà máy bia

Nước thải nhà máy bia phát sinh trong các công đoạn sản xuất bia như sau:

• Nước thải từ quá trình nấu chứa nhiều cặn, tinh bột và hợp chất hữu cơ, với hàm lượng ô nhiễm cao. Nước thải này chứa nhiều hydrocarbon, xenlulo, hemixenlulo, pentozo từ vỏ trấu, hạt và bột, cùng với xác hoa, tanin và các chất đắng, màu.
• Nước thải từ quá trình lên men chính và lên men phụ chứa các chất như protein, khoáng chất, vitamin cùng với bia cặn.
• Nước thải từ các quá trình thành phẩm như: Lọc, bão hòa CO2, chiết bock, đóng chai, hấp chai; chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài…
• Nước thải từ quy trình sản xuất bao gồm: Nước lẫn bã malt và bột; nước rửa thiết bị như lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men; nước rửa chai, két chứa; nước rửa sàn, phòng lên men, tàng trữ; nước thải từ nồi hơi, nước vệ sinh sinh hoạt; nước thải hệ thống làm lạnh có hàm lượng clorit cao (tới 500 mg/l), cacbonat thấp.

Các giai đoạn sản xuất bia và chất thải phát sinh kèm theo:

Lượng nước thải phát sinh từ các nhà máy sản xuất bia:

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

Thành phần và đặc tính của nước thải nhà máy bia

Nước thải nhà máy bia thường có đặc tính chung như sau:

• Nước thải có hàm lượng các chất hữu cơ (BOD, COD, Nito, Photpho) cao. Khi thải vào các thủy vực, các chất hữu cơ này phân hủy nhanh gây ô nhiễm nghiêm trọng.
• Chứa nhiều chất rắn lơ lửng
• Hàm lượng chất rắn lắng đọng cao
• Có nhiệt độ cao
• pH dao động lớn.
• Nước thải nhà máy bia thường có màu xám đen
• Các hóa chất trong sản xuất bao gồm CaCO3, CaSO4, H3PO4, xút, sôđa.
• Nước thải của nhà máy bia chia thành 2 loại rõ rệt: loại ô nhiễm cao với tải lượng COD lên tới 10.000 mg/l, và loại nhẹ hơn có COD khoản 200-300 mg/l
• Nước thải nhà máy bia thường ô nhiễm hữu cơ cao. Chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy như cacbonhydrat, protein và xenlulozơ.
• Thường dùng phương pháp xử lý sinh học để cải thiện chỉ số BOD, COD

Bảng thông số thành phần của nước thải nhà máy bia

(Nguồn: Driessen W, Vereijken T. Recent developments in biological treatment of brewery effluent)

Với công nghệ sản xuất thông thường, để sản xuất 1 lít bia cần sử dụng khoảng 4 – 11 lít nước. Trong đó, 2/3 lượng nước dùng trong quy trình công nghệ và 1/3 còn lại dùng cho hoạt động vệ sinh.

Tại sao xử lý nước thải nhà máy bia là cần thiết

Xử lý nước thải nhà máy bia là một yêu cầu cần thiết vì những lý do sau:

• Nước thải từ nhà máy bia chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy, đạm, phosphat và kim loại nặng. Nếu không được xử lý đúng cách, những chất này sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước và môi trường xung quanh. 
• Nước thải bia có nồng độ chất hữu cơ cao, gây mùi khó chịu và làm tăng nhu cầu oxy hóa học trong nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh. Vì vậy, việc xử lý giúp loại bỏ các chất hữu cơ này trước khi thải ra môi trường là rất quan trọng. 
• Tuân thủ các quy định pháp luật về môi trường và xả thải. Hầu hết các quốc gia đều có quy định nghiêm ngặt về giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp trước khi xả ra môi trường. Nhà máy bia cần xử lý nước thải để đáp ứng các tiêu chuẩn này. 
• Tạo hình ảnh thân thiện với môi trường và nâng cao uy tín của doanh nghiệp. Xử lý nước thải đúng cách thể hiện sự quan tâm của nhà máy đối với vấn đề môi trường và phát triển bền vững. 
• Tận dụng và tái sử dụng nước sau xử lý. Nước thải sau xử lý có thể được tái sử dụng cho một số mục đích khác như tưới cây, vệ sinh, làm mát, v. v. giúp tiết kiệm nguồn nước và chi phí. 

Với những lý do trên, việc xử lý nước thải nhà máy bia là hoàn toàn cần thiết để bảo vệ môi trường, đáp ứng quy định pháp luật, tạo hình ảnh xanh và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.

Quy chuẩn về nước thải sản xuất bia tại Việt Nam

Tại Việt Nam, các nhà máy bia phải áp dụng tiêu chuẩn xả thải theo quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT.

Đảm bảo lượng nước thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT là mốc chuẩn yêu cầu xả thải của các nhà máy bia hiện nay.

Quy trình xử lý nước thải nhà máy bia

Hố thu gom nước thải nhà máy bia

Nước thải từ quá trình sản xuất bia chảy vào hố thu gom. Trước hố gom có lắp song chắn rác để loại bỏ các chất rắn vô cơ. Phía sau còn có thiết bị lọc rác tinh được đặt để loại bỏ tạp chất rắn nhỏ như vỏ trấu, bã hèm.

Bể điều hòa

Bể điều hòa điều chỉnh lưu lượng và nồng độ nước thải. Khí được sục liên tục để tránh lắng cặn. Hóa chất được thêm vào để duy trì pH từ 6,5 – 7,5, thích hợp cho xử lý kỵ khí trong các bước tiếp theo.

Bể lắng hóa lý

Nước thải từ bể điều hòa chảy vào bể lắng lý hóa, lắng các chất nặng xuống đáy bằng nguyên lý lắng trọng lực. Nước sau đó thông qua thiết bị thu hồi nước bề mặt để thu vào bể UASB. Bùn lắng được thu gom và chuyển sang bể chứa bùn.

Bể UASB 

Bể UASB là bể sinh học kỵ khí dòng chảy ngược, bể bao gồm 3 khu vực với 3 chức năng khác nhau như sau

Hệ thống phân phối nước đáy bể

Đầu tiên, nước thải được bơm từ dưới lên, qua tầng bùn kỵ khí

Tầng xử lý

Tại đây, các chất hữu cơ bị phân hủy thành khí CO2, CH4 và sinh khối mới gọi là quá trình phân hủy kỵ khí, thông qua 4 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Thuỷ phân các hợp chất cao phân tử. Các chất thải hữu cơ như protein, chất béo, cellulose, lignin bị thuỷ phân, tạo thành các phân tử đơn giản hơn, dễ phân huỷ hơn. Các phản ứng thuỷ phân chuyển hoá protein thành amino axit, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành acid béo.
• Giai đoạn 2: Trong giai đoạn axit hoá, các chất hữu cơ đơn giản bị phân hủy thành axit axetic, H2 và CO2. Các axit béo dễ bay hơi là axit acetic, propionic và lactic. Quá trình cắt mạch carbohydrate cũng tạo ra CO2, H2O, methanol và các rượu đơn giản khác. Vi sinh vật phân giải methane chỉ có thể phân hủy một số chất cơ như CO2, H2, formate, acetate, methanol và CO. Sự hình thành các axit có thể làm pH giảm.
• Giai đoạn 3: Acetate hóa diễn ra khi vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm axit hóa thành acetate, hydro, carbon dioxide và sinh khối mới.
• Giai đoạn 4: Quá trình sản xuất methane là giai đoạn cuối cùng của phân hủy kỵ khí. Những chất như axit axetic, H2, CO2, axit fomic và methanol được chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới.

Công thức của quá trình phân hủy kỵ khí

Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí → CO2 + CH4 + H2S + Sinh khối mới + …

Hệ thống tách pha.

Sau quá trình phân hủy kỵ khí, các khí CO2 và CH4 bám vào các hạt bùn và nổi lên bề mặt. Hệ thống tách pha rắn-lỏng-khí phân tách bùn, nước và khí. Bùn không chứa khí sẽ rơi xuống tầng bùn, khí sinh học được thu hồi qua ống dẫn để làm năng lượng. Nước được dẫn sang bể aerotank.

Hiệu suất xử lý BOD, COD, photpho là 80%. Bùn từ quá trình kỵ khí được bơm về bể chứa bùn.

Bể MBBR xử lý nước thải nhà máy bia

Trong bể MBBR, hệ thống cấp khí liên tục tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí phát triển. Quá trình cấp khí cũng giữ vật liệu luôn ở trạng thái lơ lửng và chuyển động xáo trộn. Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt vật liệu.

Vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải, phát triển thành sinh khối. Chúng phát triển nhanh, giảm các chất hữu cơ. Khi đạt độ dày nhất định, các vi sinh vật bên trong không tiếp xúc thức ăn sẽ chết và bong ra. Một số vi sinh vật còn lại sẽ tiếp tục sử dụng chất hữu cơ để hình thành quần xã sinh vật mới.

Trong bể MBBR còn xảy ra quá trình Trinitrate hóa và Denitrate, giúp loại bỏ nitơ, photpho trong nước thải. Vi sinh vật trên bề mặt vật liệu lọc gồm 3 lớp: vi sinh vật hiếu khí, thiếu khí, và kị khí. Vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa hợp chất nitơ thành nitrite, nitrate. Vi sinh vật thiếu khí và kị khí tiếp tục khử nitrate, nitrite thành khí N2. Quá trình nitơ một phần còn được thực hiện tại bể lắng sinh học.

Bể lắng sinh học

Tại bể lắng sinh học, bông bùn và chất rắn lơ lửng lắng xuống đáy. Một phần bùn được tuần hoàn lại bể MBBR. Bùn dư được bơm về bể chứa bùn. phần nước sẽ chảy xuống ống trung tâm, đi vào bể khử trùng. 

Bể khử trùng

Trong bể khử trùng, Javen được bơm vào nước thải bằng bơm định lượng. Chất oxy hóa mạnh sẽ tiêu diệt vi sinh vật trong nước thải, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn về mặt vi sinh.

Thiết bị xử lý nước thải nhà máy bia

KaT Solution chuyên cung cấp giải pháp kỹ thuật và phân phối các thiết bị, vật tư và hóa chất sử dụng trong qui trình công nghệ xử lý nước ngành bia. Sở hữu đội ngũ kỹ sư bán hàng với hơn 25 năm kinh nghiệm trong ngành, chúng tôi sẵn sàng tư vấn miễn phí lựa chọn giải pháp, sản phẩm để mang lại hiệu quả tối ưu cho từng Quý khách hàng.

KaT Solution luôn cam kết mỗi sản phẩm cung cấp đến Quý khách hàng là chính hãng kèm theo chính sách bảo hành toàn diện. Nguyên tắc bán hàng của chúng tôi không dừng lại ở nhà phân phối mà còn là đơn vị tư vấn kỹ thuật, hỗ trợ dịch vụ từ lúc bắt đầu cho đến khi hoàn thành một cách tận tâm và chu đáo.

Khi lựa chọn KaT Solution, Quý khách hàng không chỉ mua sản phẩm mà còn đầu tư vào sự an tâm và hiệu quả lâu dài. Hãy tin tưởng và để KaT Solution trở thành đối tác đáng tin cậy trong hành trình phát triển của Quý khách hàng.