Thiết kế chương trình quan trắc nước thải của Nhà máy bia Thanh Hóa công suất 1.500 m3 ngày đêm

Trong những năm qua, công nghiệp thế giới phát triển với tốc độ rất cao.Cùng với sự phát triển chung đó, ngành công nghiệp sản xuất bia cũng phát triểnrất mạnh mẽ.. Đến nay ngành sản xuấ

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

I.1 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BIA TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 3

I.1.1 Hiện trạng sản xuất bia và tiêu thụ bia trên thế giới 3

I.1.2 Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam 6

I.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 12

I.2.1 Công nghệ sản xuất bia 12

I.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia 16

I.2.3 Các nguồn thải trong sản xuất bia 18

I.3 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN BIA THANH HÓA VÀ ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA THANH HÓA 19

I.3.1 Giới thiệu về công ty 19

I.3.2 Đặc trưng nước thải công ty bia Thanh Hóa 21

I.3.3 Công nghệ xử lý nước thải của công ty bia Thanh Hóa 24

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

II.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 27

II.2 Phương pháp nghiên cứu 27

II.2.1 Phương pháp thu thập, phân tích tài liệu 27

II.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 27

II.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 27

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trong những năm qua, công nghiệp thế giới phát triển với tốc độ rất cao.Cùng với sự phát triển chung đó, ngành công nghiệp sản xuất bia cũng phát triểnrất mạnh mẽ Việt Nam, một quốc gia nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới với dân

số hơn 83 triệu ngời, mức độ tiêu thụ bia bình quân trên đầu ngời khoảng 18lít/năm thì đây là thị trờng đầy tiềm năng Đến nay ngành sản xuất bia là mộtngành công nghiệp trọng điểm trong định hớng phát triển đến năm 2015 tầmnhìn 2025, mang lại lợi ích kinh tế to lớn, góp phần tăng trởng cho nền kinh tế n-

ớc nhà

Sản xuất bia phát triển một mặt góp phần tăng sản phẩm cho xã hội, phục vụ

đời sống con ngời, nhng mặt khác làm gia tăng lợng phát thải, tiềm ẩn nguy cơ ônhiễm,gây ảnh hởng tới môi trờng sinh thái và tác động không nhỏ tới cuộc sốngcũng nh sinh hoạt của con ngời Sự phát triển nhanh với số lợng, quy mô của cácdoanh nghiệp sản xuất bia đã tạo ra một lợng lớn các chất thải gây ô nhiễm môitrờng dới cả ba dạng: chất thải rắn, khí thải và đặc biệt nguồn gây ô nhiễm chínhcủa sản xuất bia là nớc thải

Mặc dù nhiều văn bản pháp quy về bảo vệ môi trờng đã đợc ban hành, tuynhiên trong quá trình phát triển và mở rộng sản xuất của đa số các nhà máy bia,

đặc biệt là các nhà máy bia địa phơng với công nghệ sản xuất lạc hậu, thiết bị cũ,thiếu đồng bộ làm định mức sử dụng nớc tăng cao Trong khi đó, những hệ thống

xử lý nớc thải cũ, công suất thấp đã và đang trở lên quá tải, thậm chí không cònhiệu quả, gây ảnh hởng nghiêm trọng tới môi trờng nớc xung quanh, đi ngợc lạivới yêu cầu phát triển bền vững của xã hội

Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trờng, việc theo dõi, đánh giádiễn biễn môi trờng nhằm cung cấp thông tin đầy đủ, chính xác giúp cho công tycũng nh các cơ quan quản lý môi trờng có hớng giải quyết nhằm khắc phục ônhiễm và bảo vệ môi trờng là vấn đề rất cần thiết mang tính thực tế Xuất phát từ

đó tôi đã lựa chọn chuyên đề tốt nghiệp với đề tài:

Thiết kế ch“Thiết kế ch ơng trình quan trắc nớc thải của Nhà máy bia Thanh Hóa

công suất 1.500 m 3 / ngày đêm ”

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

I.1 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BIA TRÊN THẾ GIỚI VÀ

Ở VIỆT NAM

I.1.1 Hiện trạng sản xuất bia và tiêu thụ bia trên thế giới

Bia là loại nước giải khát được sản xuất từ rất lâu đời trên thế giới, ngay từthế kỷ thứ 5 trước công nguyên, người Thracia đã nấu bia từ lúa mạch đen Đếnthế kỷ 19, khi Louis Paster thành công trong những nghiên cứu về vi sinh vật vàChristian Hansen (người Đan Mạch) phân lập được nấm men và áp dụng vàosản xuất thì bia thực sự trở thành một thứ đồ uống hảo hạng, được cả thế giới ưachuộng

Những năm gần đây, với tốc độ phát triển kinh tế nhanh của nhiều nước trênthế giới, chất lượng cuộc sống của người dân ngày càng được đảm bảo, nhu cầutiêu dùng gia tăng khiến cho sản lượng bia trên thế giới tăng tới 2,2% /năm từ181,355 tỷ lít (năm 2009) lên 185,556 tỷ lít (năm 2010)

Bảng I.1: Phân bố sản lượng bia trên thế giới theo khu vực

Sản lượng (triệu lít)

Tỷ trọng (%)

Sản lượng (triệu lít)

Tỷ trọng (%)

Sản lượng (triệu lít)

Tỷ trọng (%)

trung ở những vùng có sẵn nguyên liệu như khu vực Bắc Mỹ và châu Âu Đây lànhững nơi sản xuất bia có bề dày lịch sử hàng trăm năm với công nghệ và kỹthuật sản xuất bia ở trình độ cao Tuy nhiên, bản đồ sản xuất bia đang dần dầndịch chuyển sang những thị trường phát triển như châu Á, Mỹ La Tinh Đặc biệt

là châu Á, trong mười năm qua đã trở thành khu vực sản xuất bia đứng vị trí sốmột về sản lượng bia của thế giới

Sản xuất bia trong năm 2010 đã ghi dấu mốc quan trọng cho 10 năm liêntiếp ở vị trí số một của châu Á với tỷ trọng sản lượng bia tăng từ 19,68 % năm

1994 đến 32,4 % năm 2009 và 33,3 % năm 2010 Đây cũng là năm ghi dấu cho

sự suy giảm 3 năm liên tiếp ở khu vực châu Âu và Bắc Mỹ về sản lượng bia,giảm 2,4 % ở châu Âu và 1,2 % ở Bắc Mỹ

Bảng I.2: Tăng trưởng sản lượng sản xuất bia theo quốc gia

2009 (triệu lít)

Sản lượng năm

2010 (triệu lít)

Tỉ lệ tăng trưởng (%)

chiếm một phần tư sản lượng bia của thế giới Chạm mốc tỷ lệ 18% /năm, Brazil

đã vượt qua Nga để trở thành nước lớn thứ ba trên thế giới về sản xuất bia Tăngtrưởng kinh tế mạnh mẽ và gia tăng trong thu nhập cá nhân đã đưa Việt Nam trởlại danh sách 25 quốc gia sản xuất bia nhiều nhất trên thế giới với mức tăngtrưởng hàng năm đạt 15,2 %

Bảng I.3 Mức tiêu thụ bia bình quân của một số quốc gia trên thế giới

Tại châu Âu, Cộng hòa Séc vẫn giữ vị trí đầu tiên ở mức tiêu thụ bình quânnhưng có chiều hướng giảm (từ 143,2 lít/người xuống 131,7 lít/người), Nga (từ

70,5 lít/người xuống 66,2 lít/người) và đặc biệt là Đức, mặc dù đứng vị trí thứ

ba trên thế giới về sản lượng bia nhưng nhu cầu sử dụng bia giảm từ 143,2lít/người (năm 2004) xuống 131,7 lít/người (năm 2010) Bên cạnh đó, một sốquốc gia có mức tiêu thụ tăng mạnh như Tây Ban Nha từ 64,3 lít/người (năm2004) lên 81,9 lít/người (năm 2009), Ba Lan từ 58,4 lít/người (năm 2004) lên83,8 lít/người (năm 2009)

I.1.2 Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam

Nền công nghiệp bia ở Việt Nam có lịch sử phát triển hơn 100 năm Cơ sởsản xuất bia đầu tiên mở vào năm 1875 và được đặt tên là xưởng sản xuất biaChợ Lớn Đây chính là tiền thân của nhà máy bia Sài Gòn, nay là tổng công tybia rượu nước giải khát Sài Gòn hiện nay Vào năm 1889, nhà máy bia đầu tiêncủa Việt Nam được xây dựng, nay là tổng công ty bia rượu nước giải khát HàNội, với công suất ban đầu là 150 lít/ngày và hơn 30 công nhân

Sau khi thống nhất đất nước, ngành sản xuất bia mở rộng trên quy mô toànquốc Nhiều nhà máy, công ty bia đã được hình thành như : nhà máy bia ĐàNẵng (thiết bị của Tiệp Khắc), nhà máy bia Huda ở Huế (thiết bị Đan Mạch),nhà máy bia Đông Nam (thiết bị Đan Mạch), công ty bia Việt Hà, các nhà máybia liên doanh trưng ương và địa phương khác…góp phần nâng cao sản lượngbia của cả nước

Khi Việt Nam chính thức mở của với nền kinh tế thị trường thì ngành sảnxuất bia mới thực sự phát triển mạnh mẽ Từ chỗ chỉ có hai nhà máy bia Hà Nội

và Sài Gòn thì hiện nay cả nước có trên 350 cơ sơ sản xuất bia được phân bố tậptrung chủ yếu ở thành phố lớn và nơi tập trung đông dân cư Thị trường bia ViệtNam đã có mặt của các thương hiệu bia nổi tiếng của các nước trên thế giới nhưĐức, Nhật, Pháp, Ailen, Anh, Bỉ, Đan Mạch…

I.1.2.1 Hiện trạng công nghệ và thiết bị

Trong công nghiệp sản xuất bia, công nghệ và thiết bị ảnh hưởng rất nhiều

đến chất lượng, giá thành và mức độ ô nhiễm môi trường Ở Việt Nam hiện có

hai dạng công nghệ và thiết bị sản xuất chủ yếu :

- Công nghệ và thiết bị sản xuất bia cổ điển : Sử dụng hệ thống nhà lạnh và thiết

bị lên men phụ riêng biệt Công nghệ này có nhược điểm là tiêu tốn nhiều nănglượng, hao phí nguyên liệu, hao phí nguyên liệu, thao tác vất vả, vệ sinh khókhăn

- Công nghệ và thiết bị sản xuất bia hiện đại : Quá trình lên men chính và lênmen phụ trong cùng một thiết bị lên men Công nghệ này có ưu điểm là giảm tổnthất năng lượng men và nguyên liệu, thao tác đơn giản

Bảng I.4 : Hiện trạng công nghệ và thiết bị sản xuất bia ở Việt Nam

Công ty bia Sài Gòn

Thiết bị nước ngoài, chủyếu của Đức, Pháp,

Nhật,…và một số chế tạotrong nước

Hiện đại, tự độnghóa một phần

2 Công ty bia Hà Nội

Hệ thống lên men

cũ

Thiết bị lên men từ thờiPháp, công nghiệp truyềnthống

Phương pháp lênmen chìm, côngnghệ cũ

Hệ thống lên men

mới

Thiết bị của Đức, kết hợptruyền thống

Hiện đại, tự độngmột phận

II Liên doanh nước

ngoài

6 Thiết bị và công nghệnước ngoài, thiết bị mới,một số thiết bị cũ đã sửdụng

Hiện đại, tự độnghóa một phần

III Bia địa phương

11 Thiết bị nước ngoài, côngnghệ nước ngoài, một sốthiết bị trong nước

Hiện đại, tự độnghóa nhiều bộ phận

23 Thiết bị chế tạo trongnước hoặc nhập lẻ mộtphần thiết bị nước ngoài,công nghệ trong nước với

2 dạng công nghệ là lên

Không đồng bộ,chưa tự động hóa

men cũ hoặc mới.

427 Thiết bị chế tạo trong

nước, công nghệ trongnước với 2 dạng côngnghệ là lên men cũ hoặcmới

Không đồng bộ,lạc hậu, lao độngthủ công

I.1.2.2 Hiện trạng sản xuất

Theo thống kê của Bộ Công Thương, hiện cả nước có khoảng 350 cơ sở sảnxuất bia với 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít/năm; 15 nhà máy có côngsuất lớn hơn 15 triệu lít/năm và 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệulít/năm Số lượng cơ sở sản xuất bia giảm ( so với năm 1998 là 480 cơ sở) nhưngsản lượng bia liên tục tăng qua các năm, từ mức 1,29 tỷ lít năm 2003 lên 2 tỷ lítnăm 2008 và ước tính đến năm 2010, tổng sản lượng bia đạt 2,7 tỷ lít Những cơ

sở sản xuất với quy mô nhỏ lẻ, năng lực yếu kém hay hộ gia đình đã không cònhoạt động Thay vào đó là sự mở rộng thị trường của các công ty sản xuất có uytín và chất lượng Các nhà máy bia được xây dựng ở 46/64 tỉnh thành trong cảnước Trong đó có 2 nhà máy đạt công suất trên 200 triệu lít / năm là Công tybia Hà Nội và Công ty bia Sài Gòn

Không chỉ đạt doanh thu về sản lượng bia hàng năm, hiện nay, các nhà sảnxuất trong nước đã xúc tiến đầu tư công nghệ hiện đại vào dây chuyền sản xuất

để nâng cao công suất, tăng chất lượng bia cũng như tăng tính cạnh tranh củasản phẩm trên thị trường trong và ngoài nước

Sự tăng trưởng trong thời gian qua của ngành công nghiệp bia đã được ghinhận bằng sự kiện sản xuất 1 tỷ lít bia thành phẩm các loại của nhà máy bia SàiGòn ( SABECO) trong năm 2010 Doanh thu của nhà máy đạt gần 1 tỷ USD,đứng thứ 21 trên thế giới và thứ 3 Đông Nam Á Công ty đã và đang đầu tưmạnh vào các dự án để nâng tổng năng lực sản xuất của công ty thêm 100 triệulít bia các loại/năm như dự án nâng cao công suất nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chilên 264 triệu lít/năm, nhà máy bia Sài Gòn – Vĩnh Long công suất 100 triệulít/năm và nhà máy bia Sài Gòn – Sông Lam (Nghệ An) công suất 200 triệu

lít/năm Khi dự án đi vào hoạt động sẽ đưa mức tăng trưởng bình quân củadoanh nghiệp đạt 14-16%/năm, sản lượng bia tăng 13-15%/năm và sẽ đạt 1,8 tỉlít vào năm 2015.

Trong những năm qua, mức tiêu dùng của người dân Việt Nam ngày càng được cải thiện đáng kể Bên cạnh mức tăng trưởng của các ngành kinh tế khác, ngành công nghiệp đồ uống cũng đạt được những con số tăng trưởng ấn tượng thể hiện trên bảng I.4

Bảng I.5. Sự tăng trưởng của ngành bia Việt Nam (giai đoạn 1995 – 2010)

dự báo quy mô dân số của nước ta sẽ tăng lên 100 triệu người vào năm 2023 và

ổn định ở mức 120 triệu dân sẽ góp phần không nhỏ cho ngành công nghiệp bia

của Việt Nam tăng quy mô sản xuất, mở rộng thị trường, đẩy mạnh chất lượng

và doanh số tiêu thụ

Bảng I.6 : Mức tiêu thụ bình quân của Việt Nam qua các năm

Tổng dân số Việt Nam (triệu người)

Sản lượng sản xuất ( triệu lít)

Mức tiêu thụ bình quân (ng/l/năm)

I.1.2.4 Định hướng phát triển

Với sự phát triển nhanh chóng và tốc độ hiện đại hóa cao trong ngành sản xuấtbia Bộ công thương đã phê duyệt quyết định "Quy hoạch phát triển ngành bia –rượu – nước giải khát Việt Nam đến 2015 tầm nhìn 2025 ", qua đó cho thấy sựphát triển, nhu cầu vốn đầu tư cần thiết của ngành sản xuất bia được khẳng địnhrõ

Bảng I.7: Nhu cầu về vốn đầu tư và sản lượng sản xuất theo quy hoạch

giai đoạn 2010 - 2015

Sản lượng tiêu thụ (triệu lít)

Nhu cầu vốn

2010 - 2015 (tỷ đổng)

2010 2015

- Với mục tiêu cụ thể : Trong chiến lược phát triển ngành bia, rượu, nước giảikhát được Bộ Công Thương phê duyệt ngày 21/5/2009 gồm 3 giai đoạn

+ Giai đoạn 1 : Từ 2006 – 2010, tốc độ tăng trưởng toàn ngành đạt 12%năm, sản lượng sản xuất đạt 2,5 tỷ lít bia thành phẩm, xuất khẩu đạt 70 - 80triệu USD

+ Giai đoạn 2 : Từ 2010 – 2015, tốc độ tăng trưởng đạt trung bình 13%năm, sản lượng đạt 4 tỷ lít bia và xuất khẩu từ 140 – 180 triệu USD

+ Giai đoạn 3 : Từ 2016 – 2025, tốc độ tăng trưởng ở mức 8% năm, sảnlượng đạt 6 tỷ lít bia

Theo định hướng chung của ngành, từ nay cho đến năm 2015 sẽ tiếp tục đượchiện đại hóa, từng bước thay thế những thiết bị hiện có bằng những thiết bị tiếntiến, đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, an toàn vệ sinh thực phẩm và thân thiệnhơn với môi trường Tập trung đầu tư các nhà máy có công suất lớn, phát huy tối

đa năng lực của một số nhà máy hiện có

I.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

I.2.1 Cụng nghệ sản xuất bia

I.2.1.1 Nhu cầu nguyờn liệu và vật tư cho sản xuất bia

1 Nguyên liệu chính

Bia đợc sản xuất từ các nguyên liệu chính gồm: Malt (đại mạch nảy mầm),nguyên liệu thay thế đại mạch, hoa houblon, nớc, nấm men Hiện nay, nhà máynhập ngoại malt và hoa houblon để sản xuất

Bảng I.8 : Nhu cầu nguyên liệu và phụ liệu trung bình để sản xuất 1000 lít bia

Là hạt đại mạch nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp Đây

là một loại bán thành phẩm giàu các chất dinh dỡng đặc biệt có hệ enzym rấtphong phú, chủ yếu là amylaza, proteaza, và một số enzym khác Các enzym này

là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp chất cao phân tử trong nội nhũ của hạt(gluxit, protein) thành các sản phẩm thấp phân tử ( chủ yếu là đờng đơn giản,dextrin bậc thấp, axit amin, albumoza, pepton, và nhiều chất khác) hòa tan bềnvững vào nớc để trở thành chất chiết của dịch đờng

Thành phần chủ yếu của malt là tinh bột (khoảng 58%) và protein (10%) Thôngthờng để sản xuất ra 1000 lít bia thành phẩm cần khoảng từ 112 - 130 kg maltvới độ ẩm trung bình từ 4 - 5%

Bảng I.9 : Thành phần hóa học của MaltSTT Thành phần tỷ lệ (%)

8 Xenlluloza 6

* Hoa Houblon:

Là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ 2 sau đại mạch trong công nghệ sản xuấtbia Hoa houblon là loại hoa tạo hơng vị và một số tính chất đặc trng cho bia, cómùi thơm, vị đắng dễ chịu đồng thời làm tăng độ bền keo và ổn định thành phầnsinh học của sản phẩm Nhờ đó mà bia có vị thơm đặc trng, bọt lâu tan và thờigian bảo quản kéo dài Thông thờng sản xuất 1000 lít bia cần khoảng 0,5 = 0,8

- Nớc công nghệ (nớc để tạo sản phẩm): Một trong những chỉ số quan trọngnhất của nớc công nghệ là độ pH ( độ chua tác dụng) dao động trong khoảng 6,5 - 7

pH là yếu tố ảnh hởng rất mạnh đến hiệu xuất đờng hóa của malt

Bảng I.11: Thành phần hóa học của nớc công nghệ

tế bào nấm men, do đó việc nuôi cấy nấm men có hoạt lực cao là một khâu kỹthuật hết sức quan trọng

Các chủng nấm men thờng đợc dùng trong sản xuất bia là nấm men nổi

Saccharomyces carlbergensis và nấm men chìm Saccharomyces ellipsoides.

Nấm men chìm có khả năng lên men ở nhiệt độ dới 0oC trong khi nấm men nổichỉ cần nhiệt độ thấp hơn 10oC đã trở nên vô hoạt

Hiện nay nhà máy sử dụng cả hai chủng nấm mem S.carlsbergenis vàS.ellipsoides để sản xuất bia

2 Nguyên liệu phụ

Trong sản xuất bia thì nguyên liệu phụ trợ chủ yếu là axit, bột trợ lọc, chấttẩy rửa, vải lọc…

 Axit H3PO4 thờng đợc sử dụng để điều chỉnh pH của dịch lên men đến

pH yêu cầu

 Chất trợ lọc diatomit: đợc sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả và rút ngắnthời gian lọc bia Khi rửa thiết bị, chất trợ lọc cuốn theo nớc rửa sẽ làm tăng hàmlợng chất rắn trong nớc thải Trong hệ thống xử lý, chất trợ lọc thờng lắng lại ở

bể lắng sơ cấp