Do đặc tính nƣớc thải của công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lƣợng 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 BOD5 và COD nằm trong khoảng từ 0,5 – 0,7 nên chúng thích hợp với phƣơng pháp xử lý sinh học.
Nƣớc thải trƣớc khi đƣa vào xử lý sinh học cần qua các phƣơng pháp xử lý cơ học, hóa học, hóa lý để loại bỏ các tạp chất thô, các thành phần gây bất lợi cho phƣơng pháp xử lý sinh học. Cụ thể từng phƣơng pháp đƣợc trình bày dƣới đây.
1. CÁC PHƢƠNG PHÁP HỖ TRỢ CHO PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC HỌC
1.1. Phƣơng pháp cơ học
Phƣơng pháp xử lý cơ học thƣờng là giai đoạn đầu tiên trong dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải (giai đoạn tiền xử lý), có nhiệm vụ loại ra khỏi nƣớc thải tất cả các vật có thể gây tắc nghẽn đƣờng ống, làm hƣ 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 thƣớc lớn trong nƣớc thải nhƣ mảnh gỗ, nhựa, gạc bông, giẻ rách, vỏ hoa quả…
- Loại bỏ cặn nặng nhƣ 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, lƣới chắn rác, thiết bị nghiền, cắt vụn rác (nếu cần), bể lắng cát, bể điều hòa, tách dầu mỡ, lọc cơ học…
Nƣớc thải công nghiệp sản xuất bia có chứa mảnh thủy tinh vỡ (chai vỡ), nhãn giấy, nút chai, hàm lƣợng chất lơ lửng cao (400 – 800 mg/l)… nên cần phải qua giai đoạn xử lý cơ học trƣớc khi sang các giai đoạn xử lý tiếp theo.
1.2. Phƣơng pháp hóa học – hóa lý
Cơ sở của phƣơng pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lý diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào.
Các phƣơng pháp hóa học nhƣ oxi hóa, trung hòa, trao đổi ion, đông keo tụ, khử trùng; còn các phƣơng pháp hóa lý nhƣ tuyển nổi, hấp phụ…
Nƣớc thải thƣờng có những giá trị pH khác nhau. Muốn nƣớc thải đƣợc xử lý tốt bằng phƣơng pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về vùng 6,5 – 7,5.
Trung hoà có thể thực hiện bằng trộn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm hoặc sử dụng các hoá chất nhƣ: H2SO4, NaOH, NaHCO3, Na2CO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, CaCO3… Điều chỉnh pH thƣờng kết hợp ở bể điều hoà hay bể keo tụ.
Đặc trƣng chung nƣớc thải ngành bia có giá trị pH kiềm tính do dòng thải của quá trình rửa chai có độ pH cao. Mặt khác, nƣớc vệ sinh các thiết bị trong nhà xƣởng 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 đƣợc thực hiện kết hợp trong bể điều hòa.
Phương pháp keo tụ
Keo tụ là một hiện tƣợng 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.
Ngƣời ta sử dụng các loại phèn nhôm, phèn sắt hoặc hỗn hợp hai loại phèn này để làm chất keo tụ.
Hiện nay, thông thƣờng ngƣời ta cho thêm các chất trợ keo nhƣ polymer hữu cơ để tăng cƣờng quá trình tạo bông và lắng nhƣ polyacrylamit. Nó tan trong nƣớc và có tác dụng nhƣ 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 lƣợng các chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và nâng cao tốc độ lắng các bông keo.
Đối với nƣớc thải ngành bia thì phƣơng pháp này không thích hợp vì trong nƣớc thải bia, hàm lƣợng các chất hữu cơ ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng cao mà các chất này không thích hợp cho phƣơng pháp keo tụ.
Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ có nghĩa là sự chuyển dịch một phân tử từ pha lỏng đến pha rắn. Phƣơng pháp này đƣợc dùng để loại bỏ các chất bẩn hòa tan trong nƣớc mà phƣơng pháp xử lý sinh học cùng các phƣơng pháp khác không loại bỏ đƣợc với hàm lƣợng rất nhỏ. Thông thƣờng 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 thƣờng dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm… Trong đó than hoạt tính đƣợc sử dụng phổ biến nhất.
Các chất ô nhiễm trong nƣớc thải bia là những chất có khả năng phân hủy sinh học. Hiệu quả khử các chất này bằng phƣơng pháp sinh học tƣơng đối dễ nên không cần sử dụng phƣơng pháp hấp phụ.
Tuyển nổi
Phƣơng pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nƣớc có khả năng tự lắng kém, nhƣng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt. Sau đó ngƣời ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nƣớc.
Phƣơng pháp tuyển nổi đƣợc dùng rộng rãi trong luyện kim, thu hồi khoáng sản quý và cũng đƣợc dùng trong xử lý nƣớc thải để tách các hạt keo lơ lửng, tách dầu mỡ... Tuy nhiên, đối với nƣớc thải ngành bia, do hàm lƣợng các chất lơ lửng không cao lắm và khả năng tự lắng tƣơng đối tốt nên phƣơng pháp tuyển nổi hầu nhƣ không đƣợc áp dụng.
Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit và chúng hoàn toàn tan trong nƣớc.
Phƣơng pháp này đƣợc dùng để loại các ion kim loại cũng nhƣ các chất chứa asen, xianua, chất phóng xạ ra khỏi nƣớc; đồng thời nó còn đƣợc dùng phổ biến để làm mềm nƣớc, loại ion Ca2+, Mg2+ ra khỏi nƣớc cứng.
Đối với nƣớc thải bia thì phƣơng pháp này hầu nhƣ không đƣợc sử dụng. Phương pháp khử trùng
Dùng các chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán... để làm sạch nƣớc, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đổ vào nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng. Khử trùng có thể dùng các hóa chất hoặc tác nhân vật lý nhƣ ozon, tia tử ngoại.
Các chất khử trùng thƣờng dùng nhất là khí hoặc nƣớc clo, nƣớc Javen, vôi clorua, các hypoclorit, cloramin B...
Trong quá trình xử lý nƣớc thải, công đoạn khử trùng thƣờng đƣợc đặt ở cuối quá trình. Đối với nƣớc thải ngành bia, sau khi qua các phƣơng pháp xử lý cơ học, hóa học, hóa lý và sinh học thì hàm lƣợng các vi sinh vật gây bệnh đã giảm đáng kể nhƣng để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng thì cần phải qua bƣớc khử trùng cuối cùng.