1. Quy trình công nghệ sản xuất bia

Quy trình sản xuất bia hiện đại tại các nhà máy bia trên thế giới ngày nay áp dụng các công nghệ tiên tiến để tạo ra sản phẩm chất lượng cao. Các nguyên liệu chính trong sản xuất bia bao gồm malt (đại mạch nẩy mầm), chiếm khoảng 70%, và các loại bột như gạo, ngô, mạch (không phải malt) chiếm 30%. Ngoài ra, các thành phần phụ gia như hoa hublon và các chất trợ lọc như diatomit và bentonit cũng được sử dụng để cải thiện chất lượng bia.

1.1 Nấu - Đường hóa

Quá trình nấu và đường hóa là bước quan trọng đầu tiên trong sản xuất bia. Nguyên liệu bột được nấu và trộn với bột malt để thủy phân dịch bột thành đường. Bước này giúp tạo ra dịch lên men có chứa các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình lên men sau đó. Sau khi nấu xong, bã bột và bã hoa hublon sẽ được lọc bỏ. Nước thải từ công đoạn này chứa nhiều chất hữu cơ như xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ từ vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, cùng với các chất đắng, tanin và các chất màu. Nước thải này có nhiều hợp chất hydrocacbon và các chất có khả năng phân hủy sinh học, khiến cho việc xử lý nước thải trở thành một yếu tố quan trọng.

1.2 Lên men chính và phụ

Sau khi nấu xong, dịch lên men sẽ được chuyển vào các bể lên men để tiến hành lên men chính và phụ. Trong quá trình này, vi sinh vật lên men sẽ biến các đường thành cồn và khí CO2. Nước thải trong công đoạn này chủ yếu chứa xác men, pro tein, chất khoáng, vitamin, và bia cặn. Đây là nguồn nước thải chứa nhiều chất hữu cơ như protein và các hợp chất khoáng, có thể làm gia tăng ô nhiễm nếu không được xử lý đúng cách. Chất lượng nước thải từ quá trình lên men phụ thuộc vào mức độ sử dụng nguyên liệu, quy trình lên men và các yếu tố kỹ thuật trong quá trình sản xuất.

1.3 Các nguồn nước thải khác

Ngoài nước thải từ các công đoạn chính, còn có một số nguồn nước thải khác trong quy trình sản xuất bia:

• Nước rửa sàn, phòng lên men và phòng tàng trữ: Đây là nước thải có chứa hàm lượng chất hữu cơ cao.
• Nước thải từ nồi hơi: Chứa các chất ô nhiễm như muối khoáng và kim loại.
• Nước vệ sinh sinh hoạt: Thường có hàm lượng ô nhiễm thấp hơn nhưng vẫn cần được xử lý.
• Nước thải từ hệ thống làm lạnh: Chứa hàm lượng clorit cao (tối đa 500 mg/l) và cacbonat thấp.

Các loại nước thải này đều chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, các hợp chất tẩy rửa và có chỉ số pH dao động từ 5 đến 11, tạo ra những thách thức trong việc xử lý.
 

2. Các đặc điểm ô nhiễm trong nước thải sản xuất bia

2.1 Đặc điểm nước thải từ máy rửa chai

Nước thải từ công đoạn rửa chai bia cũng là một nguồn ô nhiễm đáng chú ý trong quy trình sản xuất bia. Quy trình rửa chai bao gồm các bước:

• Rửa với nước nóng: Loại bỏ bụi bẩn và vết dầu mỡ.
• Rửa bằng dung dịch kiềm loãng: Thường là dung dịch NaOH (1-3%).
• Rửa sạch bẩn và nhãn bên ngoài chai: Tẩy sạch các chất dơ.
• Phun kiềm nóng: Rửa chai cả bên trong và bên ngoài.
• Rửa lại bằng nước nóng và nước lạnh: Đảm bảo loại bỏ hoàn toàn các chất tẩy rửa.

Nước thải từ quy trình này có pH cao, gây ảnh hưởng đến pH của dòng nước thải chung. Hơn nữa, hàm lượng các kim loại nặng như đồng và kẽm có thể xuất hiện trong nước thải do các loại nhãn dán chai được in ấn bằng các loại mực chứa kim loại. Các chất tẩy rửa và hợp chất clo dùng trong quá trình khử trùng cũng tạo ra ô nhiễm trong nước thải.

2.2 Các thông số ô nhiễm của nước thải từ máy rửa chai

Theo các nghiên cứu, mức độ ô nhiễm trong nước thải từ máy rửa chai có thể đo được qua các thông số sau:

Các chỉ số trên cho thấy nước thải từ máy rửa chai có mức ô nhiễm cao, với nồng độ COD và BOD5 khá cao, đặc biệt là so với các dòng thải khác trong quá trình sản xuất bia.

2.3 Các biện pháp giảm ô nhiễm trong sản xuất bia

Một số nhà máy bia áp dụng công nghệ tiết kiệm nước và tái sử dụng nước để giảm thiểu lượng nước thải và ô nhiễm. Ví dụ, ở CHLB Đức, định mức nước cấp là khoảng 4.8 lít/1000 lít bia, và tải lượng nước thải vào khoảng 2.5 m3/1000 lít bia. Hàm lượng ô nhiễm trong nước thải giảm đáng kể, với các chỉ số như BOD5 và COD thấp hơn so với các nhà máy bia khác.

3. Tính chất và xử lý nước thải sản xuất bia

Nước thải từ sản xuất bia chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, với tỷ lệ BOD5/COD trong khoảng từ 0.5 đến 0.7. Điều này khiến cho phương pháp xử lý sinh học rất hiệu quả đối với nước thải từ nhà máy bia. Tuy nhiên, đôi khi thiếu các chất dinh dưỡng cần thiết như nitơ và phospho cho vi sinh vật phát triển, do đó, việc bổ sung kịp thời các chất dinh dưỡng là rất quan trọng.

Trước khi nước thải được đưa vào hệ thống xử lý sinh học, cần phải qua quá trình sàng lọc để loại bỏ các tạp chất thô như giấy nhãn, nút chai, và các loại hạt rắn. Đặc biệt, đối với nước thải rửa chai, giá trị pH cao có thể được trung hòa bằng khí CO2 từ quá trình lên men hoặc khí thải từ nồi hơi.

Kết luận

Bài viết đã tổng hợp các thông tin về quy trình sản xuất bia và các nguồn nước thải trong ngành bia. Việc xử lý nước thải là một vấn đề quan trọng đối với các nhà máy bia để bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên nước. Các biện pháp xử lý hiệu quả không chỉ giúp giảm ô nhiễm mà còn tạo ra giá trị gia tăng trong sản xuất.