Xử lý nước thải trong sản xuất bia và Quy trình thực hiện

Xử lý nước thải trong sản xuất bia

Để sản xuất ra 1 lít bia, người ta cần ít nhất 6 lít nước, điều này minh chứng cho việc sử dụng lượng nước lớn trong quá trình sản xuất, nếu chưa tính đến lượng nước trong rửa chai, rửa máy móc, nhà xưởng,…Đồng nghĩa, lượng nước thải và hàm lượng chất gây ô nhiễm được tạo ra là vô cùng lớn và cần có một quy trình xử lý nước thải sản xuất bia đúng chuẩn để đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường.

Nguồn gốc phát sinh nước thải

Trong quá trình sản xuất bia, lượng nước thải sẽ được tạo ra như sau:

Nước thải trong sản xuất bia bao gồm những loại nào?

• Nước làm nguội và nước ngưng tụ, hai loại nước này không được tính vào nước bị ô nhiễm nên nó có thể được tận dụng lại nếu trải qua quá trình xử lý sơ bộ.
• Nước lẫn với bã mạch nha và bột sau khi tiến hành lấy dịch đường, nước này có thể xử lý đơn giản bằng cách tách bã ra khỏi nước, nước này chứa rất nhiều chất hữu cơ nên cũng có thể được tái sử dụng cho những trường hợp cần thiết.
• Nước rửa, thanh trùng vỏ chai và két chứa. Nước này được xếp vào loại ô nhiễm nghiêm trọng, bởi vì để thanh trùng và tẩy rửa nên nó không chỉ chứa những hợp chất hữu cơ mà còn những hợp chất màu từ mực in, hoặc các kim loại như Cu, Zn.
• Nước thải từ việc vệ sinh các trang thiết bị lên men, tẩy rửa sàn nhà lên men. Loại nước này cũng cần được xử lý triệt để bởi nó chứa rất nhiều xác nấm men, những loại này dễ tự phân hủy và gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường không lường trước.
• Nước thải khi vệ sinh nhà xưởng, cọ rửa thùng nấu, làm sạch bồn chứa. Nước này có chứa các hợp chất hữu cơ nhưng không nghiêm trọng, nên có thể tiến hành xử lý để bảo vệ môi trường và tái sử dụng.
• Ngoài ra, còn có nước thải từ nồi hơi, nước thải từ phòng thí nghiệm, nước thải sinh hoạt của công nhân nhà xưởng,…những loại nước thải này nếu muốn tái sử dụng trong sinh hoạt phải thông qua những hệ thống xử lý nước kỹ càng.

Thành phần & tính chất

Nước thải sản xuất bia thông thường sẽ có chung những đặc tính là:

• Hàm lượng chất hữu cơ tồn tại trong nước cao.
• Những chất rắn lơ lửng và những chất rắn lắng đọng cao.
• Nhiệt độ luôn ở mức cao vượt quy định.
• Độ pH có biên độ dao động lớn.
• Gồm nhiều thành phần cấu thành nên nước thải nên chúng thường có màu xám đen.
• Những hóa chất mang theo thường là những hợp chất được sử dụng trong quá trình sản xuất như: CaCO3, CaSO4, H3PO4, xút (NaOH), soda,…

Nước thải trong sản xuất bia thường chia làm 2 loại rõ rệt:

Loại có tải lượng ô nhiễm cao vượt ngưỡng:

COD lên đến 10.000 mg/L. Loại này phát sinh từ các khâu nấu, lọc bia và tẩy rửa thùng chứa, thùng lên men. Nên được tiền xử lý lọc bớt cặn trước khi được thủy vực tiếp nhận.

Loại mang ít tải lượng ô nhiễm hơn:

COD chỉ khoảng 200 – 300 mg/L, Loại này phát sinh từ các khâu thanh trùng, rửa chai, rửa sàn hay tẩy rửa vệ sinh thông thường. Tuy vậy vẫn phải được xử lý triệt để.

Giống nhiều ngành chế biến thực phẩm, nước thải thường bị nhiễm hợp chất hữu cơ cao, những hợp chất này rất dễ bị phân hủy và quá trình diễn ra cũng khá nhanh. Chủ yếu là carbohydrate, protein, xeltulozo.

Tỷ số BOD/COD cũng cần được quan tâm, nó sẽ dao động từ 0,6 – 0,7 (> 0,5) nên nước thải bìa còn có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học.

Nước thải này nếu không xử sẽ có mùi rất hôi thối, nồng độ oxy hòa tan trong nước cũng ở mức thấp nhưng ngược lại hàm lượng nito, photpho lại cực kỳ cao. Điều này dễ gây hiện tượng phú dưỡng hóa cho các vùng thủy vực lân cận nhà xưởng.

Từ bảng số liệu về thành phần có trong nước thải sản xuất bia, ta có thể thấy được nước chưa qua xử lý của quá trình sản xuất bia có nồng độ chất ô nhiễm đã vượt ngưỡng so với QCVN 40:2011/BTNMT. Nếu lượng nước thải khổng lồ này không qua xử lý mà bị đưa ra ngoài môi trường thì hậu quả sẽ không thể nào tưởng tượng được.

Công nghệ xử lý nước trong sản xuất bia

Ưu điểm:

• Công nghệ này hoàn toàn phù hợp với những loại nước thải có hàm lượng hợp chất hữu cơ cao, BOD cao như nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất bia do quá trình xử lý kị khí.
• Nước thải đầu ra đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT.
• Dễ vận hành, chi phí cho quá trình hoạt động cũng khá thấp.
• Dễ mở rộng, dễ nâng cấp công suất để tiến hành xử lý.
• Thiết kế theo quy chuẩn, những thiết bị được chọn lọc nên hoàn toàn phù hợp với điều kiện khí hậu tại Việt Nam.
• Sau quá trình xử lý nước trong sản xuất bia, bùn thu được có thể sử dụng để làm phân vi sinh bón cho cây trồng.

Nhược điểm:

• Cần phải tốn thời gian để đào tạo nhân viên nhà xưởng vận hành hệ thống.
• Bùn sau quá trình tuy có lợi nhưng vẫn tiềm ẩn nhiều nguy cơ, nên cần được xử lý kỹ trước khi sử dụng.

Quy trình xử lý nước thải trong sản xuất bia

Do những thành phần có trong nước thải mang những tính chất tương đương nhau nên sẽ được gom về chung một địa điểm xử lý, nước thải sẽ được loại bỏ dần qua các công đoạn trong quy trình xử lý nước thải sản xuất bia.

Quy trình xử lý nước thải trong sản xuất bia

Song chắn rác

Nước chảy qua đây sẽ được loại bỏ những loại rác thải hoặc những thành phần có kích thước lớn nhằm tránh tình trạng tắc nghẽn đường ống dẫn, hạn chế được tình trạng hư hỏng của các thiết bị trước khi vào hố gom.

Bể điều hòa

Lưu lượng và chất lượng sẽ thay đổi theo các giờ trong ngày. Nên trước khi được đưa qua các bể lọc khác, nước thải sẽ được đổ về bể điều hòa để hòa trộn lại và kết hợp với trung hòa độ pH (bằng dung dịch kiềm hoặc axit). Khâu này sẽ giúp các khâu xử lý sau được thuận tiện hơn.

Bể UASB (Xử lý sinh học yếm khí)

Nước từ bể điều hòa sẽ chảy vào bể UASB, những chất hữu cơ có trong nước khi qua đây sẽ bị phân hủy trong điều kiện kị khí tạo thành dạng khí sinh học (đây là thức ăn ngon cho những loại vi sinh vật yếm khí).

Tại bể này, nước thải sẽ được chia làm 2 lớp:

• Lớp nước phía trên trong được đưa tới bể trung gian để tiến hành bước tiếp theo của quy trình xử lý nước thải.
• Lớp dưới là bùn lắng đọng được đưa trực tiếp đến bể nén bùn, còn một phần bùn khác vẫn được tuần hoàn lại để tiếp tục vai trò xử lý.

Những thông số giúp vận hành tốt bể UASB:

• Độ pH nên để ở mức dao động từ 7 – 7.2.
• Đảm bảo nhiệt độ hoạt động được ổn định từ 33 – 35 độ C.
• Lượng tải trọng hữu cơ chỉ nên ở mức 10 – 15 kg/m3 trong 1 ngày.

Bể trung gian

Nước từ bể trên là bể UASB sẽ được đổ về bể trung gian, tại đây, bể sẽ tạo môi trường cho các vi sinh vật được thích ứng lại, do khi nước thải tại bể UASB bị xử lý kị khí bắt buộc nên cần có một bể sinh học hiếu khí.

Bể Aerotank

Sau khi được phân hủy ở bể UASB, những chất hữu cơ còn lại trong nước sẽ tiếp tục được làm sạch tại bể Aerotank trong điều kiện hiếu khí.

Tại đây nước thải tiếp tục được xáo trộn với các loại vi sinh vật hiếu khí nhờ hệ thống cấp không khí, quá trình này tạo ra môi trường cho những vi sinh vật này sinh trưởng và phát triển. Chúng sẽ xem những chất ô nhiễm còn lại trong nước thành thức ăn, tăng sinh khối và làm tăng lượng bông bùn.

Dưới đây là những dạng bể Aerotank thông dụng trong thực tế:

• Bể Aerotank thông thường: Bắt buộc ở dạng chảy nút nên chiều dài sẽ lớn hơn so với chiều rộng. Nước thải có thể phân bố tại nhiều điểm trong bể theo chiều dài, bùn hoạt tính sẽ tuần hoàn đưa trở về phía đầu bể. Ở dạng này, bông bùn có đặc tính tốt nên sẽ lắng đọng. Tốc độ sục khí cũng được giảm dần theo chiều dài của bể và ở cuối bể, quá trình phân hủy nội bào sẽ xảy ra.
• Bể Aerotank mở rộng: Bể này sẽ hạn chế được lượng bùn sinh ra, đồng thời nâng cao chất lượng nước. Thời gian lưu bùn tại bể sẽ cao hơn những loại khác (20 – 30 ngày). Hàm lượng bùn thu được cũng ở mức thích hợp hơn (3000 – 6000 mg/lít).
• Bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn: Hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy sẽ được đồng nhất trong tổng thể tích bể, do đó, cần lựa chọn hình dạng và thiết bị sục rửa thích hợp. Bể này có khả năng chịu được lượng quá tải khá tốt.

Bể lắng

Những hợp chất hữu cơ sẽ bị các vi sinh vật hiếu khí ở bể Aeroton phân hủy tạo thành bông cặn. Nước đổ vào bể lắng, những bông cặn có tính chất nặng hơn nước nên sẽ nằm lắng ở phía dưới đáy bể, phần nước trong phía trên sẽ được chuyển đến bể khử trùng phía sau để tiến hành bước xử lý tiếp theo. Còn phần cặn phía bên dưới sẽ được chuyển trực tiếp đến bể nén, một phần sẽ tuần hoàn đến bể Aerotank cho vòng lặp tiếp theo.

Bể khử trùng

Nước qua đến bể này, phần lớn đã được lọc sạch những hợp chất hữu cơ hoặc BOD, COD, SS,…có trong nước thải, nhưng vẫn còn lại chỉ có Coliform ở mức cao, vi sinh vật hay mầm bệnh gây nguy hiểm. Vì vậy, để đảm bảo an toàn, nước thải sẽ được đổ về bể này để tiến hành khử trùng trước khi thải ra môi trường.

Có khá nhiều cách để khử trùng, những phổ biến nhất là một trong những phương pháp sau:

• Clo hóa: Clo sử dụng thường có dạng nước, dạng khí hoặc clorua vôi. Để đảm bảo thời gian tiếp xúc giữa nước thải và clo, thể tích bể phải lớn để nước thải lưu lại trong bể khử trùng khoảng 30 – 45 phút. Đây cũng là cách được sử dụng phổ biến nhất.
• Ozon hóa: Chất này có tác dụng oxy hóa các hợp chất của Nitơ, Photpho,… từ đó giúp giải quyết được hiện tượng phì dưỡng hóa trong nước.
• Dùng tia cực tím, tia UV cũng khá hiệu quả, tuy nhiên sẽ đắt hơn.
• Dùng cách điện phân muối ăn.

Bể nén bùn

Việc xử lý cặn và bùn trong xử lý sinh học là điều cần thiết, nếu xử lý không tốt sẽ dẫn đến tình trạng lên men yếm khí, tạo ra mùi hôi thối khó chịu, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường xung quanh. Để hạn chế việc này, lượng bùn dư sẽ được làm khô ở bể nén bùn.

Bùn từ đáy các bể có độ ẩm khá cao (>90%), được bơm chuyên dụng loại trục vít bơm vào ngăn hòa trộn của bể nén nhằm cô đặc, giảm độ ẩm nhờ lắng cơ học để thu được lượng bùn có độ ẩm thích hợp. Bùn thành phẩm sẽ được thu gom về bãi chôn lấp, còn phần nước thừa trong bùn sẽ được đưa về bể UASB để tiếp tục xử lý.

Trên đây chính là những thông tin cơ bản về một quy trình xử lý nước trong sản xuất bia, nước thải cần được xử lý một cách nghiêm chỉnh để đảm bảo nguồn nước được thải ra thủy vực là an toàn cho môi trường và cho người sử dụng. Mọi thông tin chi tiết về sản phẩm trong quy trình xử lý nước trong sản xuất bia. Hi vọng với bài viết trên sẽ cung cấp được nhiều thông tin hữu ích đến với khách hàng và bạn đọc.