MỞ ĐẦU Hiện nay, ngành công ngiệp sản xuất bia đã và đang phát triển rất mạnh trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Trở thành một trong những ngành công nghiệp hàng đầu đem lại giá trị kinh tế cao cho nền kinh tế thế giới nói chung cũng như tại Việt Nam nói riêng. Tuy nhiên, cùng với tốc độ phát triển nhanh và mạnh của ngành công nghiệp bia đã đem lại rất nhiều lợi ích về kinh tế thì ngành công nghiệp bia cũng đem lại không ít các vấn đề về môi trường cho môi trường xung quanh. Trong quá trình hoạt động sản xuất thì các nhà máy bia ngoài tạo ra sản phẩm là bia thương phẩm, còn phát sinh một lượng lớn chất thải, trong đó đặc biệt đáng quan tâm đó là nước thải.
Mặc dù, hiện nay khi các nhà máy bia được xây dựng thì đều quan tâm đến việc xây dựng đồng bộ hệ thống xử lý nước thải phục vụ cho nhà máy. Nhưng do một số vấn đề khách quan cũng như chủ quan: chưa xây dựng xong, công suất xử lý không bảo đảm, hệ thống xây dựng không đồng bộ, chất lượng nước thải đầu ra không đạt tiêu chuẩn, yếu tố kinh tế mà hiện nay có một số nhà máy bia đã thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý ra môi trường, đem lại tác động xấu ảnh hưởng đến mỹ quan cho môi trường xung quanh, cũng như chất lượng sống của người dân sống xung quanh các nhà máy bia. Vậy nên việc thiết kế một hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy bia để phần nào hạn chế được những tác động xấu do các nhà máy bia mang lại cho môi trường hiện nay càng trở nên cần thiết không chỉ ở Việt Nam mà trên cả thế giới. Vì vậy, em đã chọn đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia công suất 3000m3 / ngày đêm” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp của mình, với mong muốn góp một phần công sức của mình vào công cuộc bảo vệ môi trường ngành bia nói riêng và môi trường công nghiệp nói riêng.
SV: Ngô Thị Nguyệt Ánh 1 Lớp: MT1201 Khóa luận tốt nghiệp Khoa môi trường CHƢƠNG I : TỔNG QUAN I.1 ) Sự ra đời của ngành bia và phân loại các kiểu bia I.1) Sự ra đời của ngành bia [8,14] Từ 7000 năm trước công nguyên, người dân Babilon đã biết sản xuất bia từ đại mạch. Trải qua hàng nghìn năm sản xuất và uống bia người ta vẫn chưa biết được nhân tố nào làm chuyển hóa nguồn nguyên liệu thành sản phẩm bia. Một thời gian dài sau công nguyên con người đã phát hiện ra vai trò của hoa houblon và đến năm 1875, Lui Paster đã khám phá ra hoạt động của nấm men tạo nên chất và hình thành hương vị đặc biệt của bia. Sau đó, một số nhà khoa học của Mỹ và Nga đã chứng minh rằng nấm men tạo nên các enzym và các enzym này có khả năng chuyển hóa đường thành ancol, axit và CO 2 đó là các thành phần quan trọng nhất của bia.
Vậy nói một cách tổng thể bia là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men. Nguồn nguyên liệu chủ yếu dùng để lên men là ngũ cốc. Mặt khác những loại đồ uống chứa cồn cũng được sản xuất từ việc lên men đường nhưng có nguồn gốc khác không là ngũ cốc nói chung không được gọi là “bia“, mặc dù chúng cũng được sản xuất bằng cùng một phản ứng sinh học gốc men bia. Quá trình sản xuất bia được gọi là nấu bia.
Do đó các thành phần sử dụng để sản xuất bia có sự khác biệt tùy theo từng khu vực, các đặc trưng của bia như hương vị và màu sắc cũng thay đổi rất khác nhau và do vậy có khái niệm phân loại các kiểu bia khác nhau.2) Phân loại bia [14] Có nhiều loại bia khác nhau, mỗi loại bia được coi là thuộc về một kiểu bia cụ thể nào đó. SV: Ngô Thị Nguyệt Ánh 2 Lớp: MT1201 Khóa luận tốt nghiệp Khoa môi trường Bảng 1.1 : Phân loại và đặc điểm của các kiểu bia STT Tên kiểu bia Đặc điểm 1 Ale -Được lên men bằng phương pháp lên men đỉnh hay còn gọi là lên men nổi. -Nhiệt độ lên men cao: 15-230C; 60-750F. -Vì có nhiệt độ lên men cao như vậy nên các men bia ale có khả năng tạo ra một lượng đáng kể các ester, các hương liệu thứ cấp và các sản phẩm tạo mùi khác.
-Các khác biệt về kiểu giữa các loại ale là nhiều hơn so với các loại lager, nhiều loại ale rất khó để phân loại chúng thuộc kiểu gì. 2 Lager -Được sản xuất bằng phương pháp lên men đáy hay còn gọi là lên men chìm. -Là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới. -Bắt nguồn từ vùng Trung Âu, tên gọi này có nguồn gốc từ tiếng Đức (lagerbier).
-Nhiệt độ lên men: +Ban đầu bia lager được lên men ở nhiệt độ 7-120C (45-550F)(“pha lên men“) +Sau đó được lên men thứ cấp ở nhiệt độ 0-40C (30-400F)(“pha lager hóa“). -Vì nhiệt độ lên men thấp nên việc sản xuất ra các ester và các phụ phẩm khác đã được hạn chế hơn. Tạo ra hương vị “khô và lạnh hơn“ của bia. -Gồm 2 dạng chính là dạng bia có màu sẫm và dạng bia có màu sáng (đa phần bia hiện nay được sản xuất ra có màu sáng).
3 Bia lai -Có đặc trưng pha trộn của cả bia ale và bia lager. Hay bia lai là kiểu bia sử dụng các nguyên liệu và công nghệ hiện đại thay vì (hoặc bổ sung cho) các khía cạnh truyền thống của sản xuất bia. -Mặc dù có một số biến thái giữa các nguồn khác nhau, nhưng nói chung bia hỗn hợp có thể là: +Bia rau quả và bia rau cỏ SV: Ngô Thị Nguyệt Ánh 3 Lớp: MT1201 Khóa luận tốt nghiệp Khoa môi trường +Bia thảo mộc và bia gia vị +Các loại bia tồn trữ trong các thùng gỗ +Bia hun khói +Bia đặc biệt Hiện nay, các loại bia đã và đang được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng, đã và đang trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế của nhiều nước trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng .2) Tình hình sản xuất và tiêu thụ của ngành bia trên thế giới và Việt Nam I.1) Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới [7] Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ giải khát thông dụng. Hiện nay, thế giới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 150 tỷ lít/năm, trong đó: Mỹ, Đức, mỗi nước sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc 7 tỷ lít/năm.
Thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiên tiến như: Đức, Đan Mạch, Tiệp trên 100 lít/người/năm.2: Sản lƣợng bia trên thế giới trong giai đoạn 2001-2006 2001 2002 2003 2004 2005 2006 STT Vùng Năm % % % % % % 1 Châu Âu 35,1 35,3 34,9 34,1 34,1 33,4 2 Châu Á/Trung Đông 26,0 26,5 26,9 28,5 28,5 30,0 3 Bắc Mỹ 22,1 21,7 22,2 21,4 20,9 20,1 4 Nam Mỹ 11,1 10,7 10,2 10,2 10,7 10,7 5 Châu Phi 4,2 4,3 4,4 4,4 4,5 4,6 6 Châu Úc 1,5 1,5 1,4 1,3 1,3 1,2 7 Tổng 100 100 100 100 100 100 SV: Ngô Thị Nguyệt Ánh 4 Lớp: MT1201 Khóa luận tốt nghiệp Khoa môi trường Bảng 1.3: Tình hình tiêu thụ bia trên thế giới năm 2007 Xếp Nƣớc Tiêu thụ Xếp Nƣớc Tiêu thụ hạng (l/ng/năm) hạng (l/ng/năm) 1 Cộng hòa Czech 156,9 9 Canada 68,3 2 Ailen 131,1 10 Aixơlen 59,7 3 Đức 115,8 11 Bồ Đào Nha 59,6 4 Úc 109,9 12 Bulgari 59,5 5 Áo 108,3 13 Nam Phi 59,2 6 Anh 99,0 14 Nga 58,9 7 Nam Tư 93,3 15 Venezuela 58,6 8 Bỉ 93,0 16 Romania 58,2 Châu Á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh, các nhà nghiên cứu thị trường bia của thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần giữ vị trí đứng đầu về tiêu thụ bia trên thế giới. Sản xuất bia đã trở thành một ngành công nghiệp quan trọng, đóng vai trò lớn trong sự tăng trưởng của kinh tế thế giới. Không nằm ngoài quy luật phát triển của ngành công nghiệp bia trên thế giới hiện nay, ngành công nghiệp sản xuất bia ở Việt Nam cũng đã và đang có những bước phát triển lớn, đóng góp đáng kể cho nền kinh tế quốc dân.2) Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam [6] Trong 5 năm trở lại đây, nền kinh tế Việt Nam đã có những bước phát triển vượt bậc, mức sống của người dân cũng dần được cải thiện. Ngành công nghiệp bia với tốc độ tăng trưởng bình quân là 14,9%.
Chẳng hạn như năm 2003, sản lượng bia đạt 1.290 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 3.650 tỷ đồng SV: Ngô Thị Nguyệt Ánh 5 Lớp: MT1201 Khóa luận tốt nghiệp Khoa môi trường Bảng 1.4: Sản xuất và tiêu thụ bia tại Việt Nam trong các giai đoạn từ 1980 – 2010 Năm Sản lƣợng (tr.500 25 Việt Nam hiện có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia có trụ sở ở các tỉnh thành lớn trên cả nước. Trong số này có hơn 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm, 15 nhà máy có công suất lớn hơn 15 triệu lít/năm, và có tới 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu lít/năm.5: Một số Công ty lớn trong ngành sản xuất bia Tên công ty Các sản phẩm Công suất năm Địa điểm chính 2006 (triệu lít/ năm) Bia 333, bia Sài Hồ Chí Minh, SABECO Gòn đỏ, bia Sài Cần Thơ, Sóc 600 Gòn xanh Trăng, Yên Bái Heineken, Tiger, Hồ Chí Minh, VBL Ankor, Bivina, 400 Hà Tây Foster, BGI HABECO Hà Nội, Thanh Bia hơi, bia Hà > 200 Hóa, Hải Nội Dương I.3) Công nghệ sản xuất bia I.1) Các phƣơng pháp sản xuất bia [9] Bia được sản xuất theo hai phương pháp lên men cơ bản: +Lên men truyền thống SV: Ngô Thị Nguyệt Ánh 6 Lớp: MT1201 Khóa luận tốt nghiệp Khoa môi trường +Lên men hiện đại I.1) Phƣơng pháp lên men truyền thống Quá trình sản xuất bắt buộc phải trải qua những giai đoạn chủ yếu sau đây: - Đường hóa tinh bột thành đường nhờ enzym amylase của malt hoặc amylase của vi sinh vật (nếu sử dụng nguồn tinh bột thay thế malt). - Lên men chính. - Lên men phụ, tạo sản phẩm.2) Phƣơng pháp lên men hiện đại Các quá trình cũng tương tự như trên.
