Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
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 BOD
5
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.
II.1. Các phương pháp hỗ trợ cho phương pháp xử lý sinh học nước thải
II.1.1. Phương pháp cơ học [7]
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.
II.1.2. Phương pháp hóa học – hóa lý [8]

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.
+ Keo tụ
Keo tụ là một hiện tượng làm mất sự ổn định của các hạt huyền phù dạng keo để
cuối cùng tạo ra các cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt.
Người ta sử dụng các loại phèn nhôm, phèn sắt hoặc hỗn hợp hai loại phèn này
để làm chất keo tụ.
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.
+ 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.
+ Tuyển nổi

clorua, các hypoclorit, cloramin B...
Trong quá trình xử lý nước thải, công đoạn khử trùng thường được đặt ở cuối
quá trình. Đối với nước thải ngành bia, sau khi qua các phương pháp xử lý cơ học,
hóa học, hóa lý và sinh học thì hàm lượng các vi sinh vật gây bệnh đã giảm đáng kể
nhưng để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng thì cần phải qua
bước khử trùng cuối cùng.
II.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.
II.2.1. Phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên [8]
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.
 Xử lý nước thải trong hồ sinh học
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
33
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
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

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
44
Chuyển hóa yếm khí
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
 Các phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên nhìn
chung khó thực hiện được là vì:
- Diện tích xây dựng quá lớn,
- Ô nhiễm môi trường xung quanh,
- Mùa mưa sẽ khó xử lý và nước thải chảy tràn ra sông,
- Vi sinh vật gây bệnh cao,
- Tuổi thọ công trình thấp.
II.2.2. Phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo
II.2.2.1. Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý sinh học yếm khí [7, 8, 9, 10, 11]
Xử lý sinh học yếm khí là một trong những quá trình được sử dụng để xử lý
bùn và nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao (BOD > 1800mg/l, SS = 300
-400mg/l), sản phẩm cuối cùng là CH
4
, CO
2
.
 Nguyên lý của phương pháp
Xử lý sinh học bằng vi sinh yếm khí là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, vô
cơ có trong nước thải khi không có oxi. Phương pháp này dùng để ổn định cặn và xử
lý nước thải công nghiệp có nồng độ COD, BOD cao. Quá trình phân hủy các chất
thực hiện nhờ các chủng vi khuẩn kị khí bắt buộc và kị khí không bắt buộc.
 Cơ chế của quá trình xử lý yếm khí
Cơ chế phân giải yếm khí:
Chất ô nhiễm CH
4

lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Các sản phẩm thủy phân sẽ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa trong
điều kiện yếm khí. Sản phẩm phân giải là các axit hữu cơ phân tử lượng nhỏ như axit
propionic, axit butyric, axit lactic..., các chất trung tính như rượu, andehyt, axeton.
Ngoài ra, một số khí cũng được tạo thành như CO
2
, H
2
, H
2
S, một lượng nhỏ CH
4
...
Thành phần của các sản phẩm trong giai đoạn lên men phụ thuộc vào bản chất
các chất ô nhiễm, tác nhân sinh học và điều kiện môi trường.
Đặc biệt trong giai đoạn này, nitơ được chuyển thành NH
4
+
một phần nhỏ
được sử dụng để xây dựng tế bào, phần còn lại tồn tại trong nước thải dưới dạng
NH
4
+
.
Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men axit axetic
Các sản phẩm lên men phân tử lượng lớn như axit béo, axit lactic... sẽ được
từng bước chuyển hóa thành axit axetic.
- Chuyển hóa axit lactic:
3CH
3

Giai đoạn 4: Giai đoạn Mêtan hóa
Mêtan hóa là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình xử lý yếm khí.
Dưới tác dụng của các vi khuẩn mêtan hóa, các axit hữu cơ, các chất trung tính... bị
phân giải tạo thành khí metan.
- Khoảng 30% khí CH
4
tạo thành do quá trình khử CO
2
:
+ Khử CO
2
bằng H
2
:
CO
2
+ 4H
2

VK
→
CH
4
+ 2H
2
O
+ Khử CO
2
bằng oxy hóa khử:
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551

O
→
7CH
4
+ 5CO
2
2CH
3
-(CH
2
)
2
-COOH + 2H
2
O
→
5CH
4
+ 3CO
2

+ CH
4
cũng có thể được hình thành do Decacboxyl các chất trung tính:
2C
2
H
5
OH
→

+ Môi trường giàu tinh bột: Micrococus, Lactobacillus, Pseudomonas,
Clostridium.
Trong đó các chủng: Lactobacillus, Pseudomonas, Bacillus, Clostridium,
Bacterioides chiếm đa số.
Phần lớn các vi khuẩn thủy phân và lên men axit hữu cơ ít nhạy cảm với môi
trường. Chúng có thể phát triển trong dải pH rộng từ 2 – 7. Tuy nhiên, pH
opt
= 5 – 7 ở
nhiệt độ 33 – 40
0
C.
- Vi khuẩn axetogene:
Vi khuẩn tạo axit axetic thường phát triển trong môi trường cùng với metan.
Vi khuẩn Axetogene tạo H
2
trong quá trình lên men nhưng lại bị chính sản phẩm này
ức chế. Vì vậy, trong môi trường có các vi khuẩn metan sử dụng H
2
hoặc H
+
để khử
CO
2
.
Một số chủng vi khuẩn Axetogene có hiệu quả metan hóa cao như:
+ Syntrophobacter woloni, Syn. Wolfei, Syn. Buswweni.
Nhiệt độ tối ưu là 33 – 40
0
C, pH = 6 – 8.
Hai nhóm vi khuẩn khác cũng có khả năng tạo axit axetic như:

+ Nhóm ưa nóng (Thermophyl, lên men tạo CH
4
ở 55 – 60
0
C):
gồm Methanobacillus, Methanospirillium, Methanothrix.
Vi khuẩn lên men metan là những vi khuẩn yếm khí nghiêm ngặt. Chúng rất
mẫn cảm với sự có mặt của O
2
. Do đó, thiết bị lên men phải kín, pH
opt
= 6,8 – 7,5.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học yếm khí
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
88
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
- Nhiệt độ
Đây là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình bỡi vì nó ảnh hưởng tới hoạt
động chuyển hóa của vi sinh vật. Nhiệt độ tối ưu cho toàn quá trình phụ thuộc vào
chủng loại vi sinh vật. Trong thực tế, cả 2 nhóm ưa nóng và ưa ấm đều có khả năng
phân hủy yếm khí.
Dải nhiệt độ cho quá trình phân giải yếm khí rộng từ 30 – 60
0
C. Tuy nhiên,
nhiệt độ tối ưu cho mỗi quá trình còn phụ thuộc vào đặc tính ưa nhiệt của tác nhân
sinh học. Bởi chỉ một khoảng biến động nhiệt độ nhỏ cũng ảnh hưởng tới hoạt lực
của vi sinh vật.
Với các vi sinh vật ưa nóng, khoảng nhiệt độ tối ưu của chúng từ 55 – 60
0

biogas và xử lý nước thải nhưng gây chi phí tốn kém. Thời gian tối ưu cho quá trình
phân hủy yếm khí trong hệ thống UASB là 0,5 – 6 ngày.
- Thế oxy hóa khử (hàm lượng H
2
) trong giai đoạn tạo axit axetic
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
99
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Lactat + H
2
O
→
axetat + 2H
2
+ CO
2
+ Q
Etanol + H
2
O
→
axetat + 2H
2
- Q
Butyrat + H
2
O
→
axetat + 2H

tạo khí CH
4
nên nồng độ khí H
2
giảm, cân
bằng sẽ chuyển dich theo hướng tạo ra sản phẩm axetat và H
2
. Nếu quá trình này diễn
ra liên tục thì hiệu quả xử lý nước thải rất cao.
- Các chất độc
Các chất ức chế hoặc độc đối với các vi sinh vật phân giải yếm khí khá đa dạng:
+ Amon: Ức chế quá trình metan hóa.
+ Hydrocacbua halogen hóa: Ức chế quá trình metan hóa.
+ Hydrocacbua vòng thơm: Ảnh hưởng lớn tới nhóm vi khuẩn metan
hóa.
+ Một số kim loại nặng.
 Đặc điểm thiết bị UASB
Các dạng thiết bị xử lý yếm khí rất đa dạng và phong phú. Từ loại đơn giản như
hầm Biogas đến phức tạp như thiết bị UASB. Các dạng xử lý yếm khí như: thiết bị
yếm khí tiếp xúc, thiết bị yếm khí giả lỏng, thiết bị xử lý chảy ngược qua lớp bùn
hoạt tính dòng hướng lên (UASB), thiết bị dạng tháp đệm...
Trong đó, UASB là dạng xử lý được sử dụng rộng rãi trong xử lý nhiều loại
nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao; nó rất phù hợp cho xử lý nước thải
bia. Cấu tạo Bể UASB được thể hiện trên hình vẽ 3.1.
- Cấu tạo
Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) có thể làm bằng bê tông cốt thép
hoặc bằng gạch, thường có mặt bằng hình chữ nhật, được cách nhiệt với bên ngoài.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1010
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung

lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
là sinh khối đóng vai trò quyết định trong việc phân hủy và chuyển hóa chất hữu cơ.
Nồng độ cao của bùn hoạt tính trong bể cho phép bể làm việc với tải trọng chất hữu
cơ cao.
Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc hiệu quả đòi hỏi thời
gian vận hành khởi động từ 3 – 4 tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo
mêtan trước với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực nhỏ hơn 1/2 công
suất thiết kế, thời gian khởi động có thể rút xuống còn 2 – 3 tuần.
Lượng cặn dư bằng 0,15 – 0,2% lượng COD, tức bằng một nửa cặn sinh ra so
với xử lý hiếu khí. Cặn dư định kỳ xả ra bên ngoài và có thể tiếp tục đưa đi làm khô.
- Ưu, nhược điểm của UASB
+ Ưu điểm:
- Năng lượng cần thiết cho hệ thống UASB rất thấp.
- Lượng bùn tạo thành nhỏ (nhỏ hơn 3 – 20 lần xử lý hiếu khí).
- Có thể tuần hoàn hay không tuần hoàn lại bùn.
- Tạo sản phẩm khí sinh học CH
4
(70 – 80%), là nguồn năng lượng
sạch, có thể sử dụng cho sinh hoạt.
- UASB rất thích hợp cho xử lý nước thải có nhiều cặn lơ lửng.
- UASB có thể phân hủy các chất hữu cơ phức tạp: vòng, halogen…
- UASB thích hợp cho xử lý nước thải công nghiệp có hàm lượng và
tải lượng ô nhiễm cao.
+ Nhược điểm:
- Các quá trình xảy ra trong thiết bị phức tạp.
- Tác nhân sinh học rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường.
- Quá trình khởi động kéo dài.
- Yêu cầu cao sự tương thích giữa thức ăn và hàm lượng sinh khối.
- Quá trình cố định vi khuẩn trên lớp đệm rất khó điều khiển.
Quá trình xử lý yếm khí tạo ra lượng bùn ít và chi phí năng lượng thấp. Nhược

vsv
xCO
2
+
2
y
H
2
O + E
+ Oxy hoá các hợp chất hữu cơ có chứa Nitơ (Protein, Peptit, axitamin…)
C
x
H
y
O
z
N + (
4 2
y z
x + −
+
3
4
)O
2

→
vsv
xCO
2

NO
2
+(x – 5)CO
2
+
4
2
y −
H
2
O +E
+Quá trình tự hủy của sinh khối:
C
5
H
7
NO
2
+

5O
2
→
5CO
2
+ 2 H
2
O + NH
3
+ E

-
Phương trình tổng quát : NH
4
+
+2O
2
+ H
2
O
→
vsv
NO
3
-
+ 2H
3
O
+

+ Oxy hoá các hợp chất vô cơ:
2
4
S SO
−
→
;
3
4
P PO
−

+ Pseudomonas
+ Aerobacter aerogenes
+ Bacillus Subtilis (phát triển trong môi trường giàu protein)
+ Flavobacterium (phát triển trong môi trường giàu sắt)
+ Nitrosomonas vinogradski (vi khuẩn nitrit hoá).
• Vi khuẩn hô hấp tuỳ tiện:
+ Cellulosomonas bizotera (có khả năng oxy hoá xenlluloza)
+ Rhodospeudomonas (có màu hồng)
+ Nitrobacter (có khả năng nitrat hoá)
+ Microthrix (vi khuẩn dạng sợi – có màu trắng)
+ Thiothrix (vi khuẩn dạng sợi – có màu trắng)
• Nguyên sinh động vật: Bao gồm 2 dạng chủ yếu:
+ Trùng tơ (Cillatae)
+ Trùng roi (Flagellate)
Do có kích thước lớn khoảng 30 – 50µm nên trong bể xử lý nó có vai trò như
sau:
+ Bám vào bùn làm cho bùn dễ lắng hơn
+ Ăn cặn lơ lửng góp phần làm trong nước
+ Là chỉ thị để đánh giá mức độ cấp khí cho bể
+ Là chỉ thị để đánh giá các chất độc có trong nước thải.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí [8]
- Oxi hòa tan (DO)
Đây là thông số quan trọng đối với hệ thống xử lý hiếu khí. DO được cấp liên
tục để đáp ứng yêu cầu oxy hóa của vi sinh vật.
Nếu thiếu oxi hoà tan sẽ gây ra hiện tượng phồng bùn do vi khuẩn dạng sợi phát
triển, làm cho bùn xốp, khó lắng. Việc cung cấp oxi còn có tác dụng tạo ra độ đồng
nhất các pha trong thiết bị, làm rã các khối bông sinh học lớn, giảm các điểm chết
trong thiết bị, nâng cao hiệu quả làm sạch và rút ngắn thời gian lưu nước trong hệ
thống.
Độ hoà tan của oxi vào trong nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố, không chỉ phụ

C. [11]
Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng sinh học thể hiện qua biểu thức:
R
T
= R
20
.θ
(T – 20)

Trong đó:
+ R
T
, R
20
: tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T
0
C

và ở 20
0
C
+ θ : hệ số nhiệt độ (có giá trị từ 1,00 – 1,04 )
+ T: nhiệt độ xử lý (
0
C ).
- Thành phần dinh dưỡng
Thành phần dinh dưỡng trong nước thải chủ yếu là nguồn Cacbon (thể hiện
BOD), cùng với N (thường ở dạng NH
4
+

Vi sinh vật sẽ bị ức chế và bị kìm hãm quá trình hoạt động sống trong trường hợp
nồng độ chất bẩn hữu cơ cao hơn nồng độ cho phép.
Đối với Aeroten thông thường thì hàm lượng BOD = 500mg/l; đối với Aeroten
khuấy trộn hoàn chỉnh thì BOD < 1000mg/l. Nếu BOD cao quá thì cần pha loãng
nước thải hoặc qua xử lý kị khí trước rồi qua xử lý hiếu khí sau.
- Hàm lượng sinh khối (MLSS ) và tỉ lệ F/M
Hàm lượng sinh khối trong bể sinh học hiếu khí thường dao động từ 500 –
3000mg/l. Tuỳ theo hàm lượng và bản chất của chất ô nhiễm trong nước thải cũng
như hoạt lực của bùn hoạt tính mà hàm lượng sinh khối sẽ khác nhau:
+ Các hệ thống cao tải có thể sử dụng hàm lượng sinh khối cao từ 1500 –
3000mg/l.
+ Với hệ thống Aeroten thông thường thì hàm lượng sinh khối dao động trong
khoảng từ 500 – 1500mg/l.
Tỷ lệ F/M (Food/ microorganism = chất thải/ vi sinh vật): là một thông số
quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí.
+ Nếu F/M << 1: Thiếu dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động.
+ Nếu F/M >1 : Vi sinh vật phát triển sinh khối, không tạo nha bào nên không
kết dính với nhau lại thành bông, kích thước bông bùn giảm, bùn khó lắng làm nước
ra sau xử lý không đạt độ trong yêu cầu.
+ Tỷ lệ F/M = 0,2 ÷ 0,6 : Tạo độ ổn định trong quá trình xử lý hiếu khí.
 Các dạng thiết bị thường gặp
- Các công trình hiếu khí nhân tạo xử lý nước thải dựa trên cơ sở sinh
trưởng dính bám của vi sinh vật – lọc sinh học.
+ Xử lý nước thải bằng lọc sinh học
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1616
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi
sinh vật ở màng sinh học, oxy hoá các chất bẩn hữu cơ trong nước. Các màng sinh

Vùng
hi u ế
khí
Vùng
y m ế
khí
V t ậ
li u ệ
mđệ
DO
Không khí
S n ph m ả ẩ
cu iố
Dòng n c th iướ ả
M ng ch t à ấ
l ngỏ
M ng sinh h cà ọ
1717
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
- Các công trình hiếu khí nhân tạo xử lý nước thải dựa trên cơ sở sinh trưởng lơ
lửng của vi sinh vật – kỹ thuật bùn hoạt tính.
Trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền
phù. Quá trình làm sạch Aeroten diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước
thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc sục khí nhằm đảm bảo hai quá trình là nước
được bão hoà O
2
và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng.
Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở
dạng hoà tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten. Các chất lơ lửng này là một số

Vùng anoxic : là vùng thiếu khí, xảy ra quá trình denitrat hóa.
+ Aeroten tải trọng cao
Bể này được áp dụng khi yêu cầu nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột B hoặc cột
C. Khi đó nước thải vào aeroten sẽ được trộn với 10 – 15% bùn tuần hoàn và hỗn hợp
này sẽ được đưa vào bể để làm thoáng trong thời gian 1 – 3h.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1818
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
+ Bể Aeroten kết hợp lắng hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR
-Sequencing Batch Reactor) [6]
Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể (hình 2.3) bao gồm: làm đầy
nước thải, thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư. Trong bước một, khi cho
nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước. Sau
đấy, hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước hai với thời gian thổi khí đúng
như thời gian yêu cầu. Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất
hữu cơ được oxy hoá trong giai đoạn này. Bước thứ ba là quá trình lắng bùn trong
điều kiện tĩnh. Tiếp đến, nước trong nằm phía trên lớp bùn được xả ra khỏi bể. Bước
cuối cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi ngăn
bể, các ngăn bể khác hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nước thải lên
trạm xử lý nước thải liên tục.
Công trình SBR hoạt động gián đoạn, có chu kỳ. Các quá trình trộn nước thải
với bùn, lắng bùn cặn... diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng nên hiệu quả xử lý nước
thải cao. BOD của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 50 mg/l, hàm lượng cặn lơ
lửng từ 10 đến 45 mg/l và N-NH
3

khoảng từ 0,3 đến 12 mg/l. Bể aeroten hoạt động
gián đoạn theo mẻ làm việc không cần bể lắng đợt hai. Trong nhiều trường hợp,
người ta cũng bỏ qua bể điều hoà và bể lắng đợt một. [6]

độ giữa đầu và cuối ca sản xuất, đặc biệt ba tháng giáp tết lượng nước thải tăng cao
do công suất sản xuất tăng 20 – 30% công suất trung bình. Do đó, việc sử dụng bể
SBR này chủ động hoàn toàn được trong việc xử lý nước thải khi lưu lượng thải ra
trong ngày giảm đi so với công suất thiết kế hoặc có sự thay đổi lớn về thành phần
của nước thải.
 Ưu, nhược điểm khi sử dụng phương pháp hiếu khí [4, 8]
- Ưu điểm:
+ Thời gian xử lý nhanh, thời gian lưu bùn và nước nhỏ thích hợp với các
nhà máy có lưu lượng dòng thải lớn và hàm lượng BOD không cao lắm
hoặc có thể kết hợp xử lý lần 2 sau bể yếm khí nếu còn hàm lượng BOD
cao.
+ Hiệu suất xử lý khá cao, chịu được sự dao động lớn của lưu lượng và
chất lượng nước thải.
+ Bùn sau xử lý có thể tận dụng làm phân vi sinh.
+ Hệ thống được cấp khí liên tục nên nước sau xử lý đảm bảo được
lượng oxy hoà tan.
+ Hạn chế sinh ra khí độc, mùi thối.
+ Phương pháp này có thể loại bỏ BOD trong thời gian ngắn, có thể khử
được N, P. Hiệu suất khử BOD có thể lên tới 99%.
+ Bùn dễ lắng.
- Nhược điểm:
+ Tốn năng lượng cho quá trình sục khí.
+ Lượng bùn sinh ra nhiều hơn so với yếm khí.
+ Thích hợp đối với nước thải có BOD < 1000mg/l và hàm lượng chất độc
thấp.
+ Khó phân huỷ được một số chất béo và các chất hữu cơ mạch vòng.
Phương pháp xử lý sinh học yếm khí, hiếu khí (điều kiện nhân tạo) rất thích hợp
cho nước thải các ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và ngành bia nói riêng.
Việc ứng dụng và lựa chọn công nghệ cũng như thiết bị của phương pháp này trong
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551

2121
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung
lên 100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Phân xưởng khác
Q tỏa nhiệt <20 kcal/m
3
.h
25 3,0
Tính toán sơ bộ ta được lượng nước thải vào khoảng 12m
3
/ngày đêm. Lượng
nước thải này có lưu lượng nhỏ và có bể phốt xử lý riêng nên coi như không có ảnh
hưởng tới hệ thống xử lý mà ta thiết kế.
3. Nhóm 3: Nước thải trong quá trình sản xuất.
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 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 CO
2
, chiết chai,
đóng nắp, thanh trùng.

lượng nước thải lớn nhất ước tính có thể lên tới 4000 m
3
/ngày đêm. Đây cũng chính
là lưu lượng thiết kế hệ thống xử lý nước thải.
Căn cứ vào kết quả phân tích nước thải thực tế hiện nay của nhà máy Bia Sài
Gòn – Miền Trung (công suất 50 triệu lít bia/năm) và tham khảo một số kết quả phân
tích nước thải của các nhà máy bia trong nước và các tài liệu có liên quan thì thành
phần chủ yếu nước thải của nhà máy bia có đặc tính trung bình như sau:
- BOD
5
(mg/l) : 1300-1700
- COD (mg/l) : 2000-3000
- TSS (mg/l) : 400-800
- pH : 8,5 – 11
- Tổng Nitơ (mg/l) : 100
- Tổng Phốtpho (mg/l) : 8
- Tải trọng nước thải (kg BOD
5
/m
3
bia): 3,5 – 4,5
III.2. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy
Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn dòng ra của nước thải nhà máy bia Sài Gòn
– Miền Trung công suất 100 triệu lít bia/năm:
Bảng 3.2. Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn dòng ra của nước thải nhà máy
Thông số Nước thải đầu vào Nước thải sau xử lý (QCVN 24 –
2009) cột B
Lưu lượng (m
3
/ngày.đêm) 4000 4000

sinh học yếm khí.
Xử lý sinh học bằng vi sinh hiếu khí (phương pháp sử dụng bùn hoạt tính)
thường chỉ thích hợp cho xử lý nước thải có nồng độ COD, BOD
5
thấp (BOD
5
<500
mg/l). [7]
Xử lý sinh học bằng vi sinh yếm khí là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, vô
cơ có trong nước thải khi không có oxi, quá trình này dùng để ổn định cặn và xử lý
nước thải công nghiệp có nồng độ COD, BOD cao (thường COD > 2000 mg/l). Với
nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Miền Trung có thành phần ô nhiễm như trên đã
phân tích thì không thể xử lý trực tiếp bằng phương pháp sinh học hiếu khí được. Tuy
nhiên, nếu chỉ xử lý bằng phương pháp sinh học yếm khí thì nước thải sau xử lý
không đạt tiêu chuẩn thải (QCVN 24 – 2009 cột A, cột B) do quá trình phân huỷ yếm
khí không triệt để vì hiệu suất xử lý yếm khí cao nhất cũng chỉ đạt 70 – 85% [13].
Vì vậy, sau phân huỷ yếm khí thường có hệ thống phân huỷ hiếu khí để xử lý
triệt để các chất ô nhiễm còn lại. Do đó, trong đồ án này chọn phương pháp xử lý
sinh học yếm khí kết hợp hiếu khí để xử lý nước thải nhà máy bia.
Việc lựa chọn xử lý yếm khí kết hợp hiếu khí là vì: Nước thải của nhà máy bia
Sài Gòn – Miền Trung theo phân tích có mức độ ô nhiễm lớn do đó xử lý yếm khí
nhằm giảm mức độ ô nhiễm trước khi đưa vào xử lý hiếu khí, vừa giảm được thể tích
bể hiếu khí vừa giảm được thể tích bùn sinh ra, thu hồi năng lượng dưới dạng biogas,
giảm tiêu thụ điện năng cho việc cấp khí…
III.3. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải đã được lựa chọn (hình 3.1)
Thuyết minh
1. Tách rác thô, gom nước thải
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2424
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung