I.

Đặt vấn đề

Song song với việc phát triển kinh tế xã hội thì vấn đề ô nhiễm môi trường đang là
vấn đề nóng của toàn xã hội. Công nghiệp phát triển lượng rác thải xả ra môi trường càng
nhiều, gây ảnh hưởng tới mỹ quan và sức khỏe con người.
Trong đó, công nghiệp sản xuất bia cũng là một ngành công nghiệp thải ra môi
trường một lượng lớn nước thải và các chất ô nhiễm. Nhu cầu sử dụng bia ngày càng
tăng, các nhà máy sản xuất bia phát triển ngày càng mạnh mẽ về cả số lượng và chất
lượng.Sự tăng trưởng đó đã kéo theo vấn đề về chất thải sản xuất như chất thải rắn gồm:
bã hèm, bã men…, khí phát sinh ra trong quá trình sản xuất nồi hơi, hơi, mùi hóa chất sử
dụng… và đặc biệt là một lượng nước thải vô cùng lớn với mức độ ô nhiễm cao (khoảng
2-8 lít nước thải/1 lít bia).
Vì vậy, vấn đề bức thiết đặt ra hiện nay là cải thiện quy trình sản xuất, bên cạnh việc thiết
kế hệ thống xử lý các chất thải phù hợp để đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 5945 -2005 và
không gây ảnh hưởng xấu tới môi trường. Để đảm bảo cho sự phát triển bền vững của
của xã hội loài người và trái đất của chúng ta.


II.

Nội dung
2.1. Lịch sử phát triển ngành công nghiệp sản xuất bia

Bia là loại thức uống được con người tạo ra khá lâu đời, được sản xuất từ các
nguyên liệu chính là malt, gạo, hoa houblon, nước; sau quá trình lên men tạo loại
nước uống mát, bổ, có độ mịn xốp, có độ cồn thấp. Ngoài ra, CO2 bão hoà trong bia
có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát và có hệ men khá phong phú như nhóm enzym
kích thích tiêu hoá amylaza. Vì những ưu điểm này mà bia được sử dụng rộng rãi trên
khắp thế giới.

khát ngày càng tăng, trong đó bia được tiêu thụ mạnh nhất trong những sản phẩm đồ
uống có cồn, chiếm khoảng 89% tổng doanh thu và 97% về khối lượng (Bộ công
thương, 2007), sử dụng khoảng 2,6 tỷ lít trong năm 2012 (theo thống kê của hãng
nghiên cứu Euromonitor International) với các hãng bia nổi tiếng như: Heniken, Hà
Nội, Sài Gòn, Việt Hà…, và đã trở thành quốc gia tiêu thụ bia nhiều nhất Đông Nam
Á.
Vì thế, trong những năm qua, các nhà máy bia đó được đầu tư xây dựng ngày càng
nhiều, cụ thể là hiện nay cả nước có khoảng 470 nhà máy và cơ sở sản xuất với các
qui mô khác nhau từ 100.000 lít/năm đến 100 triệu lít/năm, tổng công suất của các


nhà máy bia trong nước đó lên đến 2 tỷ lít/năm. Riêng 10 tỉnh miền Trung là trên 500
triệu lít. Nhưng một số địa phương vẫn đang chuẩn bị triển khai những dự án sản xuất
bia tương đối lớn, quy mô từ 100 đến 150 triệu lít/năm
Theo tốc độ sản xuất bia tăng trưởng trung bình 18%/năm từ năm 2002 đến 2006.
Mặt khác, chính sách của nhà nước khuyến khích xây dựng ngành sản xuất bia như
một ngành kinh tế mạnh giúp tăng nguồn thu ngân sách nhà nước, đồng thời khuyến
khích các doanh nghiệp thông qua liên doanh, liên kết thực hiện chuyển giao công
nghệ để sản xuất thiết bị trong nước. Vì vậy, nhiều nhà máy bia với quy mô sản xuất
lớn ứng với trình độ công nghệ, thiết bị hiện đại được đầu tư để đáp ứng nhu cầu trong
nước và gúp phần đẩy mạnh xuất khẩu.

2.2.

Quy trình sản xuất bia

2.2.1.Quy trình sản xuất


Malt


2

Malt lót

Nước
nóng 76oC

Đường hóa
Lọc hèm

Caramen

Đun sôi với
houblon

Axit
lactic
ZnCl

Rửa bã

Bã hèm

Houblo
n

Lắng cặn

2


Lên men phụ

Lọc

Bánh men

Thu hồi
men

Cặn


Sản
phẩm
Thanh trùng

Dán nhãn
Đóng thùng

Hình 2.2:Sơ đồ công nghệ sản
xuất tổng quát

2.2.2.Thuyết minh sơ đồ
- Nhập liệu: Nguyên liệu malt và gạo từ kho chứa sẽ được hút lên phân xưởng
nấu bằng hệ thống khí động, được bộ phận cân định lượng phân phối vào các hầm
chứa.
- Lọc bụi bằng Cyclon: nguyên liệu từ hầm chứa sẽ được chuyển xuống phễu
nhập liệu, sau đó hệ thống quạt sẽ hút nguyên liệu lên Cyclon rồi đưa đến thùng
chứa trung gian, khi đó một phần tạp chất lẫn vào trong quá trình vận chuyển đã

nhiệt độ xuống khoảng 78oC thì malt lót lần 2 được cho vào. Enzyme - amylase
trong malt lót lần 2 sẽ tiếp tục thủy phân tinh bột. Sau khi thực hiện điểm dừng ở
72oC, nhiệt độ nồi gạo được nâng lên 100oC trong 25 phút (nếu cao quá sẽ tạo
phản ứng caramel, gây mùi vị xấu cho sản phẩm), sau đó lại giữ nhiệt trong 15
phút để hồ hóa hoàn toàn tinh bột, chuẩn bị trộn vào nồi malt. Do tinh bột gạo
khó bị đường hóa, nên việc nấu gạo trước sẽ hồ hóa và dịch hóa hoàn toàn tinh
bột gạo, từ đó enzyme amylase sẽ dễ dàng thủy phân và đường hóa tinh bột gạo.
- Nồi malt: Đầu tiên, nồi malt sẽ được nâng lên nhiệt độ khoảng 50oC trong 20
phút và giữ nhiệt trong 10 phút. Trong giai đoạn này, các enzyme protease sẽ
thủy phân protein thành các polypeptid, petid, acid amin là nguồn dinh dưỡng
cho nấm men trong quá trình lên men. Thời gian đạm hóa không kéo dài quá vì
cần phải còn lại một lượng protein nhất định cần thiết cho sự tạo độ bền bọt cho
sản phẩm bia. Để ổn định hoạt tính cho - amylase, khi nhiệt độ nồi malt khoảng
40oC thì có bổ sung CaCl2 vào. Kết thúc giai đoạn đạm hóa, dịch gạo từ nồi gạo


được bơm vào nồi malt, nước cũng được thêm vào.Lúc này nhiệt độ hỗn hợp
khoảng 65oC và được giữ ổn định trong 20 phút. Tại nhiệt độ này, ezyme amylase sẽ hoạt động mạnh và thủy phân tinh bột thành đường maltose, dextrin,
do đó giai đoạn này được gọi là điểm dừng đường hóa. Tiếp theo, hỗn hợp được
nâng lên nhiệt độ khoảng 75oC trong 15 phút và giữ trong 20 phút. Kế đến, nhiệt
độ dịch nha được nâng lên khoảng 76 ± 1oC trong 5 phút để giảm độ nhớt cho
dịch nha, chuẩn bị bơm qua thiết bị lọc.
- Vệ sinh nồi nấu: Sau mỗi mẻ nấu vệ sinh lại bằng nước. Kết thúc mẻ cuối thì
bơm xút vào nồi ngâm, sau đó chạy cánh khuấy đánh tan các mảng bám ở đáy
nồi. Khi bơm dùng xút loãng tráng đường ống dẫn và sau đó vệ sinh lại bằng
nước thường.
- Lọc hèm: dịch nha sau khi nấu, bao gồm 2 pha: pha lỏng chứa đựng toàn bộ
những chất hoà tan và pha rắn (bã) chứa rất ít chất hoà tan. Quá trình lọc giúp
tách pha lỏng khỏi pha rắn, tức là tách dịch nha khỏi bã. Để tận thu tối đa lượng
chất hòa tan từ bã sang dịch đường, quá trình lọc tiến hành theo 2 bước: lọc để

thơm cho bia. Đồng thời cho thêm ZnCl2 vào để làm môi trường cho nấm men phát
triển, tăng sinh khối khi lên men, sau đó đun sôi thêm 20 phút rồi tiến hành kiểm tra
mẫu trước khi bơm qua phân xưởng lên men.
+ Vệ sinh nồi đun: sau khi kết thúc mỗi mẻ nấu, vệ sinh kiểm tra bộ đốt trong sơ bộ,
mở van cho thêm xút, mở hơi nóng ở nhiệt độ sôi 60 ± 10oC, mở van xả xút và tráng
bằng nước thường, trung hòa bằng xút và sau cùng rửa lại bằng nước thường.


- Lắng cặn: Nước nha thu được sau quá trình houblon hoá chứa các chất cặn như:
tủa protein với tannin, polyphenol, chất đắng…Các chất cặn này không gây ảnh
hưởng đáng kể đến vị và độ bền keo của bia mà chỉ gây xáo trộn ở giai đoạn đầu
của quá trình lên men và khi kết lắng thì làm cho nấm men rất bẩn. Do đó, cần loại
chúng ra khỏi dịch đường. Quá trình kết lắng làm trong dịch nha, làm tăng giá trị
cảm quan của bia.
- Vệ sinh: sau mỗi mẻ làm vệ sinh bằng nước nóng 950C để xả cặn đi. Sau mỗi tuần
tiến hành tẩy rửa.Cuối cùng trước khi vào mẻ mới phải tráng lại bằng nước nóng.
- Làm lạnh nhanh: nước nha từ nhiệt độ 95oC được làm lạnh đến nhiệt độ thích hợp
cho quá trình lên men và qua hai giai đoạn. Giai đoạn 1 dùng nước lạnh hạ xuống
khoảng 60oC và giai đoạn 2 dùng chất tải lạnh Glycol để hạ nhiệt độ nước nha
xuống còn 8oC (đối với men cũ) hay 15oC (đối với men mới).
- Lên men chính và lên men phụ: cấy nấm men vào dịch nha trên đường đi đồng
thời sục khí để nấm men phân bố đều và tạo điều kiện cho men phát triển nhanh
hơn. Châm dịch nha vào thùng ba lần với thời gian châm cách nhau để tạo thời
gian cho nấm men thích hợp với môi trường.Khi nước nha vô đầy thùng, đậy
thùng lại và điều khiển quá trình lên men.Quá trình lên men chính kéo dài từ 7 –
10 ngày. Kết thúc quá trình lên men chính là bia non, chảy tự nhiên xuống bể lên
men phụ. Xác men chết và cặn protein tủa được dẫn vào thùng chứa, cùng với men
đem tái sử dụng ép thành bánh và đem đi bán. Nấm men sống hoà lẫn trong dịch
bia được rửa lại bằng nước lạnh trước khi tồn trữ trong bồn hình trụ. Khi kết thúc
quá trình lên men chính, người ta hoà trộn bia non lại rồi mới cho vào các tank lên

Hiện nay tiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8-14 l nước
thải/ lít bia, phụ thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất.
Các loại nước thải từ nhà máy bia: Có 3 loại nước thải:
•

Nước thải sản xuất.

•

Nước thải sinh hoạt.

•

Nước mưa và nước chảy tràn bề mặt.


a. Nước thải sản xuất:

Hình 2: Nước thải nhà máy bia Việt Nam Hình 3: Công ty bia Việt Nam (NA)
- Tạo ra từ các nguồn: làm sạch, malt, bể trộn, bể ngâm, nấu, lên men, lọc, khử
trùng, vệ sinh, làm nguội máy(Trong đó, hoạt động làm sạch malt, làm nguội máy,
lọc, vệ sinh công ty và khử trùng tạo ra tới 70% tổng lượng nước thải).


TT

Nguồn thải

Đặc điểm



hoá, lọc, thùng

chất tẩy rửa.

15

lên men)
Nước thải từ
công đoạn chiết
bia:

- Độ pH cao: 8,512

- Nước thải từ
quá trình rửa

- Lẫn sản phẩm

chai, thùng bia

bia trong quá

3

trình rửa

- Nước thải từ
quá trình làm
lạnh

nghiệp

Chứa nhiều cặn lơ


b. Nước thải sinh hoạt:
Bao gồm nước thải sinh hoạt của công nhân viên: tắm rửa, thải từ nhà vệ sinh.
Nhận xét:
-

Nếu tách riêng nước mưa, nước thải sinh hoạt từ tổng lượng nước thải các

khu vực xưởng nấu bia, bộ phận rửa chai cần xử lý sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với
tổng lượng nước thải hiện nay của nhà máy.
Thực hiện tốt phân loại các nguồn thải thì lượng nước thải cần xử lý chỉ
chiếm khoảng 30 ÷ 35% tổng lượng nước thải của công ty.
2.3.2.Thành phần tính chất nước thải.

a. Sản xuất:
Bảng 1: Thành phần và tiêu chuẩn nước thải sản xuất bia ra nguồn nước mặt
(Trích: Hội thảo khoa học công nghệ Đại học Xây Dựng lần thứ 14
PGS.TS Trần Đức Hạ - PGS.TS Nguyễn Văn Tín)
Tiêu chuẩn thải

TT

Chỉ tiêu

Nước thải trước xử lý *



850 - 1950

80

5

Tổng Nitơ (TN)

15 - 45

30

6

Tổng Phôtpho (TP)

4.9 - 9.0

6


7

Coliorm, MPN/100 ml



Tổng số photpho

(mg/l)

50

Tổng số Nitơ

(mg/l)

90

Nhiệt độ

(mg/l)

35 – 55

(Nguồn: Lovan và Forre)


- Nước thải do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung là:
+ Chứa hàm lượng chất hữu cơ cao (BOD, COD, Nitơ, Photpho). (Khi thải vào
các thủy vực tiếp nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân hủy các chất
hữu cơ diễn ra rất nhanh).
+ Chất rắn lơ lửng
+ Chất rắn lắng đọng cao
+ Nhiệt độ cao
+ pH dao động lớn

Sự đọng của nước thải tạo điều kiện tốt cho một số côn trùng gây bệnh như
ruồi, muỗi phát triển nhanh và làm giảm mỹ quan khu vực.
a. Lượng nước thải
Nhu cầu sử dụng nước của Nhà máy Bia - Rượu - Nước giải khát thường lớn nên
đều phải khoan giếng hoặc đào giếng để khai thác nước ngầm phục vụ cho sản
xuất và sinh hoạt của nhà máy. Việc khai thác nước ngầm có nguy cơ gây nên sự
cạn kiệt nguồn nước ngầm vào mùa khô, dân cư trong khu vực sẽ không đủ nước
dùng và từ đó kéo theo hàng loạt các tác động tiêu cực khác.
Ðối với vấn đề thoát nước, hoạt động của nhà máy bia có thể làm gia tăng mức
chịu tải của hệ thống thoát nước tập trung hoặc làm gia tăng lưu lượng và dòng


chảy, làm ô nhiễm các sông tiếp nhận nước thải. Vì vậy cần phải xem xét và đánh
giá thực tế về khả năng tiêu thoát nước của khu vực dự án, khả năng xảy ra tình
trạng ngập lụt...
b. Nhiệt độ:
- Nước thải từ phân xưởng men có nhiệt độ từ 10 ÷ 14oC
- Nước thải từ phân xưởng nấu có nhiệt độ từ 46 ÷ 55 oC  cao hơn so với TCCP
đối với nước thải công nghiệp (TCVN 5945 – 1995)

* Ảnh hưởng:
- Nhiệt độ nước tăng lên gây ảnh hưởng xấu đến đời sống các loài thuỷ sinh vật và
quá trình tự làm sạch của nước.
- Nhiệt độ tăng làm giảm nồng độ oxy hoà tan dẫn đến tình trạng mất cân bằng của
oxy trong nước, quá trình phân huỷ chất hữu cơ sẽ diễn ra trong điều kiện phân
huỷ kỵ khí.
 Làm cá và các loài thuỷ sinh vật khác bị chết hoặc giảm tốc độ sinh trưởng
(nhiệt độ tăng làm cá phải di chuyển đi nơi khác cư trú, hoặc mất khả năng sinh
trưởng, phát triển).
c. Hàm lượng oxy hoà tan (DO):


(mg/l)

(mg/l)

1

Rất nhẹ

> 6,5

< 3,0

< 20

< 0,5

2

Nhẹ

4,5 ÷ 6,5

3,0 ÷ 4,9

20 ÷ 49

0,5 ÷ 0,9

3



- Phân xưởng men

: pH = 0,5  axit mạnh

- Phân xưởng rửa chai: pH = 8,5 ÷ 10  có tính kiềm
- Nước thải sản xuất : pH = 6 ÷7,5
 pH thay đổi theo từng công đoạn sản xuất bia.
- Nước thải khi chảy ra môi trường ngoài, pH sẽ thay đổi, điều này phụ thuộc:
Mức độ pha loãng, thành phần và sinh khối của thực vật thuỷ sinh.
- pH nước thải sau khi hoà lẫn nằm trong khoảng trung tính: 6,5÷8,5

* Ảnh hưởng:
- Tính axit của nước thải nhà máy bia gây ảnh hưởng xấu trực tiếp tới đời sống của
thuỷ sinh vật và còn gây nhiều hậu quả khác.
- Tưới cây bằng nước có tính axit sẽ làm tăng độ hoà tan của một số kim loại có
sẵn trong đất như: Al3+, Zn2+, Mn2+, As2+…
e. Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS)
- Thường từ 255 ÷ 700 mg/l (nhà máy bia Hà Nội) – so với mức cho phép là
100mg/l  mức độ ô nhiễm là rất nặng
- Hàm lượng chất rắn lơ lửng có giá trị lớn nhất thường ở trong nước thải từ phân
xưởng nấu và lên men.
* Ảnh hưởng:
- Hậu quả là làm giảm khả năng hoà tan của oxy vào nước


- Làm thay đổi độ trong, hạn chế sự xâm nhập của ánh sáng vào các tầng nước
 ảnh hưởng tới khả năng quang hợp của tảo và các thực vật dưới nước.
- Làm dày thêm lớp bùn lắng đọng ở đáy.


h. Hàm lượng PO43-:
- Tại phân xưởng men (nhà máy bia Hà Nội): 22mg/l - gấp 2 lần so với nước thải
cống chung: 10,25 ÷ 10,5 mg/l
* Ảnh hưởng:
 điều này sẽ gây ra hiện tượng nở hoa của tảo
i. Hàm lượng NH4+.
- Nước có hàm lượng NH4+ > 3mg/l : bị xếp vào loại ô nhiễm nặng
- Nước thải từ cống và phân xưởng men của nhà máy bia Hà Nội: gấp 9 ÷ 12mg/l
 cao gấp 3 ÷ 4 lần.
2.4.

Một số quy trình công nghệ xử lý chất thải nhà máy
bia hiện nay

2.4.1.Một số quy trình công nghệ đang được áp dụng
1.Nhà máy bia Việt Nam (VBL)


Nước thải
Lưới lọc thô
Hố bơm chìm
Thiết bị lọc rác tinh
Khuấy trộn
Hoá chất điều chỉnh pH

Bể trung hoà
Bể UASB

Dưỡng khí

Nước tuần
hoàn

Hoá chất điều chỉnh
Khuấy trộn
pH

Bể điều hoà
Thiết bị trộn tĩnh
Bể UASB

Biogas

Thiết bị đốt
khí

Bể trung gian
Dưỡng khí

Aerotank
Bể lắng

Bùn
tuần
hoàn
Bùn dư Bể nén bùn
Thiết bị keo tụ
bùn
Polymer


Hoá chất điều chỉnh
Khuấy trộn
pH

Bể điều hoà
Thiết bị trộn tĩnh
Bể UASB

Biogas

Thiết bị đốt
khí

Bể trung gian
Dưỡng khí

Aerotank
Bể lắng

Bể khử trùng

Bùn
tuần
hoàn
Bùn dư Bể nén bùn
Clorine
Thiết bị keo tụ
bùn
Polymer
Máy ép bùn