Bia là một trong các loại đồ uống lâu đời mà con người tạo ra và được tiêu thụ nhiều nhất thế giới. Công nghệ sản xuất bia sử dụng rất nhiều nước, nhưng đến 70% lượng nước này sẽ được thải ra sau sản xuất. Sau khi nước thải được lắng tụ, lượng chất thải khô (bùn thải bia) chiếm khoảng 10% tổng thể tích. Việc xử lý bùn thải bia hiện đang là nguồn tài nguyên tiềm năng cho sản xuất nông nghiệp, xây dựng. Cùng tìm hiểu đặc điểm của bùn thải bia và xu hướng xử lý hiệu quả nhất năm 2021 nhé!
Đặc tính hóa, lý của bùn thải bia
Các mẫu bùn thải bia được thu tại Nhà Máy Bia Heineken (VBL) Tiền Giang và nhà máy bia Sóc Trăng. Việc phân tích các chỉ tiêu hóa, lý, sinh của bùn thải được thực hiện tại phòng thí nghiệm trung tâm phân tích hóa học, Trường Đại học Đồng Tháp và Khoa Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. Kết quả phân tích cho thấy:
Dung trọng và ẩm độ tươi
Kết quả này cho thấy bùn thải bia có khối lượng của vật liệu ở trạng thái tự nhiên khá xốp khi được sử dụng để sản xuất phân hữu cơ.
| Vật liệu | Dung trọng ( g/cm3) | Ẩm độ tươi ( %) |
| Bùn thải bia – Sóc Trăng | 0,16 | 81,43 |
| Bùn thải bia Tiền Giang | 0,24 | 74,95 |
pH H2O và EC (Electrical Conductivity)
Kết quả nghiên cứu cho thấy, với giá trị pH đạt được các mẫu vật liệu này rất thích hợp cho việc sử dụng để ủ phân bón hữu cơ.
| Vật liệu | pH H20 | EC ( mS/cm) |
| Bùn thải bia – Sóc Trăng | 6,8 | 1,53 |
| Bùn thải bia Tiền Giang | 6,6 | 2,1 |
Đặc tính dinh dưỡng của bùn thải bia
Đạm tổng số
Kết quả phân tích hàm lượng đạm tổng số từ nguồn bùn thải bia có giá trị biến thiên từ 1,81 đến 2,39%; Nhìn chung, kết quả phân tích cho thấy hàm lượng đạm tổng số từ nguồn bùn thải bia theo đánh giá đều đạt ở mức giàu.
Lân tổng số
Hàm lượng lân tổng số ((%P2O5) của bùn thải bia có hàm lượng đạt mức giàu vào khoảng 3,31-4,95%.
Kali tổng số
Hàm lượng Kts từ nguồn vật liệu bùn thải bia thấp dao động trong khoảng 0,18-0,20%.
| Vật liệu | N ( % ) | P ( % P2O5) | K ( % K2O) |
| Bùn thải bia – Sóc Trăng | 2,39 | 4,99 | 0,2 |
| Bùn thải bia Tiền Giang | 1,81 | 3,31 | 0,18 |
Kết quả cho thấy hàm lượng kali tổng số từ nguồn bùn thải bia cung cấp lượng kali đạt mức trung bình vì thế cần bổ sung các nguồn giàu kali hoặc bổ sung phân kali.
Hàm lượng chất hữu cơ từ bùn thải bia
Kết quả trong bảng cho thấy, hàm lượng cacbon trong các mẫu bùn thải bia có hàm lượng cacbon vào khoảng từ 21,53-31,75%.
| Vật liệu | C ( % ) | % CHC |
| Bùn thải bia – Sóc Trăng | 21,53 | 37,53 |
| Bùn thải bia Tiền Giang | 31,75 | 54,74 |
Nhìn chung, các mẫu có hàm lượng cacbon tương đối cao. Rất thích hợp để sử dụng làm chất độn khi ủ phân hữu cơ giúp tăng cường độ thoáng khí. Hàm lượng chất hữu cơ và hoạt động của các vi sinh vật trong quá trình ủ phân hữu cơ. Giúp cho quá trình hoai mục chất hữu cơ trong khối ủ xảy ra nhanh hơn.
Hàm lượng của các nguyên tố vi lượng trong bùn thải bia
Hàm lượng Mangan tổng số
Kết quả (Bảng 3.5) cho thấy, hàm lượng Mnts của bùn thải bia biến động từ 359-436mg/kg. Kết quả phân tích này cho thấy hàm lượng vi lượng Mn tổng số trong bùn thài này đều đóng góp và thành phần dinh dưỡng vi lượng cho cây trồng.
Hàm lượng Kẽm
Giá trị hàm lượng kẽm tổng số trong bùn thải bia đạt từ 132mg/kg đến 140mg/kg.
| Vật liệu | Mn ( mg/kg) | Zn ( mg/kg ) | Fe ( % Fe2O3) | Cu ( mg/kg) |
| Bùn thải bia – Sóc Trăng | 359 | 132 | 0,24 | 454 |
| Bùn thải bia Tiền Giang | 436 | 140 | 1,51 | 201 |
Tuy nhiên, đối với giá trị vi lượng của kẽm tổng số thì nhìn chung, hàm lượng Zn trong các mẫu vật liệu vẫn dưới ngưỡng cho phép của hợp chất kim loại trong bùn thải theo QCVN 07/2009/BTNMT và đạt mức tối hảo đối với hàm lượng vi lượng trong đất.
Hàm lượng Sắt tổng số
Hàm lượng phần trăm Fe2O3 tổng số trong các nguồn nguyên bùn thải dao động trong khoảng 0,24-1,51%, được đánh giá từ trung bình đến cao.
Nhìn chung, với giá trị này cũng được cho là hàm lượng tối hảo của vi lượng Fe2O3 tổng số. Tuy nhiên, khi Fe2O3 tổng số đạt giá trị cao thì ta cũng cần được quan tâm nghiên cứu. Vì mức Fe2O3 tổng số cao có thể gây ngộ độc trên những vùng đất có pH đất thấp.
Hàm lượng Đồng tổng số
Hàm lượng Cu trong các mẫu bùn thải bia phân tích cho giá trị từ 201-454mg/kg).
Hàm lượng kim loại nặng
Hàm lượng Chì
Kết quả phân tích hàm lượng chì của các mẫu vật liệu được thể hiện cho thấy, trung bình hàm lượng Pb của các bùn thải bia biến động trong khoảng 0,25- 0,55mg/kg. So với thông tư số 36 /2010/TT-BNN&PTNT quy định về ngưỡng gây hại của các kim loại nặng có trong các loại phân bón hữu cơ thì các mẫu vật liệu này đều dưới ngưỡng cho phép của thông tư với Pb ≤ 300mg/kg.
Hàm lượng Cadimi
Từ kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng Cd trong mẫu bùn thải dao động từ 0,11-0,55mg/kg.
Mật số vi sinh vật gây bệnh từ bùn thải bia
Giá trị của một số loại vi sinh vật gây bệnh (E.coli, Coliform, và Salmonella) trong mẫu bùn thải bia được thể hiện qua bảng dưới đây. Kết quả phân tích cho ta thấy hàm lượng mật số vi sinh vật có xu hướng giảm theo thời gian phơi mẫu ngoài không khí. Mật số Salmonella của cả hai vị trí thu mẫu bùn thải đều không phát hiện, phù hợp với quy đinh của Thông tư 36/2010/BNNPTNT về ngưỡng cho phép của bùn thải.
| Nguyên liệu | Coliform ( MPN/g khô) | E coli ( MPN/g khô) | Salmonella ( CFU/g khô) |
| Bùn thải bia – ST 0 ngày | 5495,62 | 644,46 | Không phát hiện |
| Bùn thải bia – ST 3 ngày | 975,23 | 374,09 | Không phát hiện |
| Bùn thải bia – TG 0 ngày | 130391,25 | 130391,25 | Không phát hiện |
| Bùn thải bia – TG 3 ngày | 1165,89 | 13272,93 | Không phát hiện |
| Ngưỡng cho phép | < 3000 | <1100 | Không phát hiện |
Biện pháp xử lý bùn thải bia
Bùn thải nhà máy bia là bùn thải sinh học gồm nhiều chất hữu cơ có giá trị dinh dưỡng rất cao mà phân hữu cơ thông thường không có. Tuy nhiên, nếu thải trực tiếp vào đất mà không qua xử lý sẽ làm mất oxy trong đất, gây hại đến hệ vi sinh vật có sẵn và lan truyền mầm bệnh, vi sinh vật có hại ra môi trường.
Do vậy, hiện đã có rất nhiều biện pháp xử lý bùn thải như sử dụng hóa chất, chôn lấp, ủ đống,…
Trong đó, việc xử lý theo phương pháp sinh học (ủ compost – sử dụng vi sinh vật có ích làm tác nhân sinh học) . Không chỉ đạt hiệu quả cao, rút ngắn thời gian ủ, hạn chế ô nhiễm môi trường mà sản phẩm tạo thành sau khi xử lý còn có thể sử dụng như nguồn phân bón có chất lượng.
Xử lý bùn thải bia làm phân bón
Đây là nghiên cứu của nhóm tác giả từ Viện Môi trường Nông nghiệp (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội). Viện Công nghệ Môi trường và Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam. Họ đã đánh giá các đặc tính sinh hóa và tiềm năng xử lý bùn thải của nhà máy bia làm phân bón hữu cơ cho cây trồng. Nhằm cải thiện nguồn dinh dưỡng cho đất cũng như bảo vệ môi trường.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, với đặc tính bùn thải của nhà máy bia Sài Gòn chứa hàm lượng chất hữu cơ khá cao (33,74–33,87%); hàm lượng nitơ tổng số cao (1,378–3,85%); Kali đạt mức trung bình (0,133–0,411%) và lân tổng số ở mức nghèo (0,039–0,12%); sau 30 ngày xử lý bùn bằng chế phẩm vi sinh vật, quá trình ủ đã làm thay đổi hàm lượng các chất trong bùn và loại bỏ vi sinh vật gây bệnh. Phân ủ đạt tiêu chuẩn phân bón hữu cơ theo Nghị định 84/2018/NĐ-CP của Chính phủ. Khi nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trên cây đậu cove trong chậu vại, rễ cây phát triển tốt hơn và trọng lượng quả cao hơn 23,6% so với đối chứng.
Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học từ bùn thải bia
Thuốc trừ sâu sinh học dựa trên chủng Bacillus thuringiensis là tác nhân sinh học nổi bật cho việc kiểm soát côn trùng. Hoạt tính trừ sâu của Bt được biết đến là không những phụ thuộc vào hoạt tính của chủng giống mà còn phụ thuộc vào các thông số vô sinh như thành phần môi trường. Bacillus thuringiensis được thƣơng mại hóa để kiểm soát các côn trùng hại cây rừng và cây nông nghiệp. Chi phí cho môi trường nuôi cấy sản xuất thuốc trừ sâu sinh học Bacillus thuringiensis chiếm 35-59% nên để thương mại hóa được sản phẩm này cần tìm ra
những nguồn nguyên liệu sản xuất có chi phí thấp và sẵn có để sản xuất Bt. Một trong những loại nguyên liệu thay thế là bùn thải bia.
Sản xuất vật liệu xây dựng từ bùn thải bia
Hiện nay, bùn thải đang đƣợc nghiên cứu và ứng dụng trong quá trình sản xuất vật liệu xây dựng làm giảm khả năng gây ô nhiễm, đặc biệt là bùn nguy hại. Một số phƣơng pháp tận dụng bùn thải như: trộn bùn thải, đá, xi măng, các chất phụ gia để tạo thành vữa bê tông có tính chất hoàn toàn giống với bê tông truyền thống;
THAM KHẢO : CÁC BIỆN PHÁP TÁI CHẾ BÙN THẢI