Ô nhiễm môi trường và biện pháp bảo vệ trong ngành công nghệ thực phẩm

A. Lời mở đầu Vấn đề bảo vệ môi trường đang là một trong những vấn đề cấp thiết nhất hiện nay. Hàng loạt các biến đổi của môi trường đã và đang xảy ra; gây hàng loạt các ảnh hưởng nghiêm trọng lên đời sống con người. Từ hiệu ứng nhà kính gây sự tăng nhiệt độ Trái đất, gây tan băng ở 2 cực Trái đất, gây mực nước biển dâng cao, nguy cơ biến mất các lục địa, … chỉ những tác động điển hình nhất đó thôi cũng đủ cho thấy sự khủng khiếp của vấn nạn ô nhiễm môi trường. Thực tế sự ô nhiễm môi trường này đến từ mọi mặt của cuộc sống, gồm cả các hoạt động sinh hoạt của các hộ gia đình, người dân, … và các hoạt động sản xuất của các nhà máy, các công trường, … trên toàn Thế giới. Các hoạt động này của con người mỗi ngày thải ra môi trường vô số những chất thải chưa qua xử lý, ở cả 3 dạng rắn - lỏng - khí và là nguyên nhân chủ yếu của vấn nạn ô nhiễm môi trường. Ta thấy nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động sinh hoạt của các hộ gia đình, người dân, … rất rộng cả về hình thức cũng như vùng tác động, mà sự quản lý cũng như kiểm soát là rất khó khăn. Đến nay biện pháp hữu hiệu nhất vẫn là việc tuyên truyền và trông chờ vào tính tự giác của người dân. Còn nguyên nhân gây ô nhiếm môi trường từ hoạt động sản xuất của các nhà máy, công trường, … thì sự quản lý cũng như kiểm soát có thể thực hiện được. Tùy mỗi quốc gia có các bộ luật quản lý các hoạt động sản xuất gây ô nhiễm môi trường cũng như các chế tài xử lý khi vi phạm. Thậm chí trong nhiều ngành sản xuất có sự đòi hỏi độ an toàn vệ sinh cao như dược phẩm, thực phẩm, có những hệ thống quy ước chung Quốc tế mà việc tuân thủ nó như một giấy thông hành cho phép các sản phẩm lưu hành trên thị trường Quốc tế. Trong ngành thực phẩm, vấn đề bảo vệ môi trường là một khía cạnh hết sức quan trọng, vì đảm bảo được việc chống ô nhiễm môi trường mới đảm bảo được các hoạt động sản xuất đúng yêu cầu công nghệ, mới tạo ra được các sản phẩm đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm, hay tốt hơn nữa là đảm bảo đạt được các chỉ tiêu chất lượng Quốc tế như HACCP, ISO. Và cũng vì thế mà vấn đề này trong ngành thực phẩm ở nước ta đang ngày càng được quan tâm. Thực tế, trước đây vấn đề chống ô nhiễm môi trường trong ngành thực phẩm nói riêng và các ngành công nghiệp nói chung ở nước ta chưa được quan tâm đúng mức, nhưng từ sau khi có các vụ kiện tụng về chất lưọng các mặt hàng xuất khẩu thế mạnh của chúng ta như cá basa, tôm, … thêm nữa là việc gia nhập Tổ chức Thương mại Thế giới WTO và việc người tiêu dùng trong nước ngày càng quan tâm đến an toàn của thực phẩm, thì các nhà máy sản xuất và chế biến thực phẩm không thể bỏ qua vấn đề này được nữa. Việc lắp đặt các thiết bị và hệ thống xử lý chất thải nhà máy trước khi thải ra môi trường đang được nhiều nhà máy thực hiện, đặc biệt hơn là việc áp dụng các chương trình sản xuất sạch hơn của các nhà máy mới cho ta một quy trình thân thiện với môi trường hơn rất nhiều. B. Các phương pháp xử lý nước thải Trong các nhà máy thực phẩm, dạng chất thải nhiều nhất là dạng lỏng mà phẩn lớn là các loại nước thải. Vì thế việc xử lý nước thải cũng được đầu tư nhiều hơn cả về công nghệ và thiết bị. Vấn đề bảo vệ và sử dụng hợp lý tài nguyên nước liên quan mật thiết với các biện pháp tổng hợp về chống ô nhiễm nguồn nước tự nhiên do nước thải công nghiệp gây ra. Một trong những biện pháp đó là phải xử lý nước thải trước khi chúng được hòa vào nguồn nước mặt tự nhiên. Tùy thuộc vào từng loại nước thải và dựa trên những yêu cầu nhất định mà người ta lựa chọn sử dụng một phương pháp xử lý nào đó hoặc kết hợp nhiều phương pháp với nhau. Mỗi phương pháp xử lý nước thải đều có những ưu việt và những hạn chế. Trên thực tế người ta chia xử lý nước ra làm 3 cấp: Xử lý cấp 1: Xử lý sơ bộ (Tiền xử lý nước thải) Xử lý cấp 2: Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Xử lý cấp 3: Vi xử lý Trong các cấp xử lý trên thì xử lý cấp 1 là cấp xử lý đầu tiên, bao gồm các quy trình xử lý sơ bộ, nhằm loại bỏ các vật rắn trôi nổi có kích thước lớn. Hệ huyền phù là hệ hay gặp nhất trong xử lý nước thải. Các huyền phù được phân biệt với nhau qua lượng pha rắn và độ phân tán của nó, tức là qua nồng độ và kích thước hạt rắn trong huyền phù. Trong công nghiệp xử lý nước thải, nước thải được tách các thành phần không tan có thể bằng các phương pháp: lắng gạn, lọc và ly tâm. Trong đó phương pháp lắng gạn là hay được sử dụng nhất vì nó rẻ tiền và các thành phần tách được sau khi xử lý cũng ít khi tái sử dụng. Dưới đây là một số hình ảnh các hệ thống xử lý nước thải của một số nhà máy thực phẩm và khu công nghiệp tại Việt Nam. ( Nhà máy giấy Bình An (thuộc Công ty cổ phần giấy Tân Mai) sử dụng hệ thống xử lý nước thải DAF (Dissolve Air Flotation) công suất 7.000 m3 nước thải/ ngày đêm do Công ty Krofta (Ấn Độ) thiết kế và chế tạo. Nước thải được tập trung về 1 bể chứa, sau đó được đưa vào hệ thống DAF với một lượng polyme sử dụng là 1,5 g/ m3 nước thải. Nước thải sau xử lý tại chỉ tiêu TSS nhỏ hơn 50 mg/ l (giảm hơn 90 %), hàm lượng BOD và COD giảm hơn 50%. Lượng nước tái sử dụng khoảng 60% sau khi xử lý dùng để rửa lưới và pha loãng bột. Với hệ thống DAF này, toàn bộ bột mịn và chất độn (CaCO3) được thu hồi triệt để và tái sử dụng. Tiêu hao bột/ giấy tại nhà máy giấy Bình An giảm đáng kể (thấp hơn 0,8 tấn bột/ tấn giấy). Dự kiến Công ty cổ phần giấy Tân Mai sẽ tiếp tục đầu tư thêm một vài hệ thống DAF nữa cho các dây chuyền máy xeo 1, 2, 3 tại Tân Mai để tận thu, tái sử dụng bột, chất độn, nước trắng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường
(Hệ thống DAF của Nhà máy giấy Bình An) ( Nhà máy Sữa Hà Nội sử dụng hệ thống xử lý bùn hoạt tính, gồm có 2 bể aeroten và 1 bể lắng thứ cấp. Giải pháp công nghệ là xử lý bằng phương pháp sinh học và được tự động hóa hoàn toàn

(Hệ thống xử lý bùn hoạt tính của Nhà máy sữa Hà Nội) ( Tại khu công nghiệp Tân Đông Hiệp B – tỉnh Bình Dương đã có hẳn một Nhà máy xử lý nước thải với chủ đầu tư là Công ty TNHH Tứ Hải. Nhà máy này sẽ tập trung và xử lý nước thải cho toàn bộ khu công nghiệp. Điều này thể hiện sự quan tâm đúng mức tới việc xử lý nước thải của các nhà máy và là một điển hình cần áp dụng rộng rãi.

(Nhà máy xử lý nước thải tại khu công nghiệp Tân Đông Hiệp B - tỉnh Bình Dưong) ( Nhà máy Sữa Trường Thọ xử dụng hệ thống bể chứa, xử lý bằng phương pháp sinh học và cũng tự động hóa hoàn toàn.
(Hệ thống xử nước thải của Nhà máy sữa Trường Thọ) ( Công ty Chế biến thực phẩm & Đồ uống Vĩnh Phúc - ELOVI cũng sử dụng một hệ thống bể chứa với giải pháp công nghệ tương tự, xử lý bằng phương pháp sinh học
(Hệ thống xử lý nước thải của Công ty Chế biến thực phẩm & Đồ uống Vĩnh Phúc - ELOVI) C. Nguồn nước cấp và chất lượng nguồn nước cấp Trong các nhà máy thực phẩm, nước được sử dụng với nhiều mục đích: Lượng nước dùng cho các thiết bị sừ dụng nước như: thiết bị rửa nguyên liệu, thiết bị rửa bao bì, thiết bị nấu bia, thiết bị thanh trùng, ... Lượng nước dùng cho nồi hơi. Lượng nước dùng để cho vệ sinh nhà xưởng, thiết bị. Lượng nước dùng cho sinh hoạt trong nhà máy. Lượng nước dùng cho sản xuất phụ và các công viêc khác. Nguồn nước này tuỳ theo điều kiện của từng nhà máy có thể sử dụng từ các nguồn khác nhau: Nước máy của khu công nghiệp (Đa số các nhà máy thực phẩm sử dụng nguồn nước này) Nước ngầm, nước giếng. Nước ao hồ đã qua xử lý của nhà máy. Thực trạng của các nguồn nước cấp này ở nước ta hiện nay là đáng lo ngại, mà nguyên nhân chủ yếu cũng là do các hoạt động sản xuất và sinh hoạt gây ô nhiễm nguồn nước. Tình trạng ô nhiễm nước đã xảy ra ở nhiều nơi với các mức độ nghiêm trọng khác nhau. Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất, dùng cho tưới lúa và các hoa màu, chủ yếu là ở đồng bằng sông Cửu Long và sông Hồng. Việc sử dụng nông dược và phân bón hóa học càng góp thêm phần ô nhiễm môi trường nước nông thôn. Công nghiệp cũng là ngành làm ô nhiễm nước quan trọng, và mỗi ngành công nghiệp có một loại nước thải khác nhau. Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư ngày càng tăng nhanh do sự bùng nổ dân số và các đô thị. Và điều đáng nói là các loại nước thải đều được trực tiếp thải ra môi trường, chưa qua xử lý gì cả, vì nước ta chưa có hệ thống xử lý nước thải nào đúng nghĩa như tên gọi.
 (Hình ảnh một mương dẫn nước thải ô nhiễm chưa qua xử lý) Nước ngầm cũng bị ô nhiễm, do nước sinh hoạt hay do công nghiệp và nông nghiệp. Việc khai thác tràn lan nước ngầm làm cho hiện tượng nhiễm mặn và nhiễm phèn xảy ra ở những vùng ven biển sông Hồng, sông Thái Bình, sông Cửu Long, ven biển miền Trung, ... Trong các nhà máy thực phẩm, nước cấp trước hết phải được coi là nguyên liệu dùng trong chế biến thực phẩm, vì thế mức độ sạch của nước cấp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm nói chung và chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm nói riêng. Nhìn chung chất lượng nước cấp có thể được kiểm soát nhờ công nghệ xử lý, dẫn lưu và tàng trữ, nên cần có sự quan tâm đúng mức, cả trong việc xử lý tiếp nhận nước đầu vào và xử lý ô nhiễm nước đầu ra. Một số thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước: Nồng độ Oxy hoà tan (DO - Dissolved Oxygen): là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng, …) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. DO thường 8-10 ppm. Nhu cầu Oxi hoá sinh học (BOD - Biochemical Oxygen Demand): là lượng oxy cần thiết để VSV oxi hoá các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ bởi VSV. Chỉ tiêu BOD phản ứng mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải. Nhu cầu Oxi hoá học (COD - Chemical Oxygen Demand): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả chất vô cơ và hữu cơ. Tổng chất rắn (TS - Total Solid): là trọng lượng khô phần còn lại sau khi cho bay hơi 1(l) mẫu nước trên bếp cách thuỷ rồi sấy khô ở 1030C cho đến khi trọng lượng không đổi. Chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (SS - Solid): là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc thuỷ tinh, khi lọc 1 (l) mẫu nước qua phễu lọc Grooch rồi sấy khô ở 103-1050C tới khi trọng lượng không đổi. Tổng hàm lượng Nitơ (TN - Total Nitro). Tổng hàm lượng Photpho (TP - Total Phospho). Ta có thể thấy sự ô nhiễm nước là sự ô nhiễm chéo, nước thải ô nhiễm thải ra từ một nhà máy có thể làm ô nhiễm nguồn nước vào (và cả không khí và đất) của một nhà máy khác. Vì vậy để đảm bảo hoạt động sản xuất an toàn và hiệu quả tại các nhà máy thực phẩm, mỗi nhà máy cần có các biện pháp xử lý nước thải nói riêng và chất thải nói chung trước khi thải ra môi trường. Điều này cũng góp phần rất lớn cải thiện môi trường sống của người dân xung quanh. Và đó là điều rất thiết thực và cần phải làm. D. Phương pháp lắng gạn xử lý các chất thải rắn không tan trong nước thải Phương pháp này chủ yếu dùng cách lắng gạn nhằm loại bỏ các vật rắn trôi nổi có kích thước lớn bằng cách thu gom nước thải về bể lắng cấp 1. Tại bể này sẽ tạo ra 3 lớp: Các hạt rắn trong nước thải có khối lượng riêng lớn sẽ dần lắng xuống đáy bể, mà thời gian lắng tùy thuộc khối lượng riêng và kích thước vật rắn. Các hạt rắn trong nước thải có kích thước và khối lượng riêng nhỏ sẽ lơ lửng dưới dạng các hạt huyền phù. Các chất dầu mỡ sẽ nổi lên trên mặt nước tạo lớp váng, được thu gom theo phương pháp tuyển nổi và cũng được xử lý theo kiểu chất thải rắn. Có thể thấy xử lý cấp 1 là biện pháp xử lý hết sức hữu hiệu, vì nó sẽ loại bỏ được đa số các tạp lớn dễ loại bỏ, qua đó giảm được rất nhiều công xử lý cho các cấp xử lý tiếp theo. Thêm nữa là các phương pháp xử lý ở cấp 1 rất đơn giản, kéo theo các thiết bị xử lý cũng đơn giản và rẻ tiền. Vì thế, xử lý tốt ở cấp 1 sẽ giúp ta giảm được việc xử lý ở các cấp sau và giảm được nhiều chi phí cho việc xử lý nước thải và xử lý các dạng chất thải nói chung. Thực trạng nước thải từ các nhà máy sản xuất thực phẩm hiện nay có rất nhiều vấn đề, mà chủ yếu là ở sự ô nhiễm mà nước thải mang đến cho môi trường. Kho bảo quản hạt ngũ cốc: nước thải trong quá trình vệ sinh kho, kéo theo các hạt hỏng, các chất thải do chuột bọ thải ra, … Kho bảo quản lạnh đông: nước xả tuyết và nước vệ sinh kho, kéo theo các dịch mỡ máu từ thịt cá, các bìa cactông, túi nylông bao gói, … Nhà máy sản xuất bia: nước thải sản xuất của nhà máy tạo ra từ các nguồn khác nhau như nước thải vệ sinh các thiết bị nhà nấu, nhà lên men; nước thải từ công đoạn rửa chai; nước thải của các hầm thanh trùng; nước thải vệ sinh; … Nhà máy sản xuất bột mỳ: nguồn phát sinh nước thải chủ yếu là do nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong nhà máy như nước thải do tắm rữa, vệ sinh và nước thải do ăn uống; nước thải này có chứa các chất hữu cơ dạng lơ lửng và hòa tan, các vi sinh vật, ... Nhà máy sản xuất dầu thực vật: nước thải sản xuất chủ yếu phát sinh từ các công đoạn sau: nước thải từ công đoạn tẩy gôm: do quá trình tẩy gôm sử dụng axit photphoric HNO3 nên nước thải từ công đoạn này có tính axit cao, ngoài ra còn có các tạp chất khác nước thải từ công đoạn tẩy màu bằng đất tẩy: nước thải này có nhiệt độ cao, có chứa đất tẩy, có chứa chất hữu cơ và dầu mỡ, nước thải này mang tính axit nước thải từ công đoạn khử mùi và khử axit: nước thải này có nhiệt độ cao Nhà máy giết mổ gia súc: nước thải thường bị ô nhiễm nặng do các thành phần hữu cơ như máu, mỡ, thịt; cũng như các thành phần giàu nitơ, phospho; các chất tẩy rửa và chất bảo quản; … Nhà máy sản xuất rau quả: nước thải chủ yếu là nước rửa nguyên liệu, thiết bị; dịch rau quả thất thoát trong các quá trình chà ép; … nước thải này có chứa nhiều các loại chất thải rắn với kích thước khác nhau (từ kích thước lớn đến hệ keo) … Chúng ta có thể tham khảo bảng kết quả phân tích chất lượng nước thải sản xuất của Nhà máy Thủy đặc sản xuất khẩu Nam Ô – Đà Nẵng như sau để thấy được mức độ ô nhiễm của nước thải từ các nhà máy sản xuất thực phẩm nói chung: Stt  Thông số  Kết quả  TCVN 5845 - 1995     Trước xử lý  Sau xử lý    1  pH  7,24  7,01  5,5 ÷ 9   2  Hàm lượng oxy hòa tan (mg/l)  1  0,06  –   3  NH3 (mg/l)  139,4  70,4  1   4  Hàm lượng Nitơ tổng  86,8  72,8  60   5  SS (Tổng chất rắn) (mg/l)  379,6  48,2  100   6  BOD5 (mg/l)  1375  350  50   7  COD (mg/l)  2100  370  100   8  Hàm lượng H2S (mg/l)  0,095  0,031  0,05   9  Tổng Coliform (MPN/100ml)  280.106  12000  10000   10  E.Coli (MPN/100ml)  70.106  900  –   (Bảng: Kết quả phân tích chất lượng nước thải sản xuất của Nhà máy Thủy đặc sản xuất khẩu Nam Ô – Đà Nẵng – Ngày 1/10/2005) Nhìn chung, nước thải từ các nhà máy sản xuất thực phẩm đều bị ô nhiễm và hiệu suất xử lý ô nhiễm của các nhà máy cũng chưa được cao. Vì vậy chúng ta cần có sự quan tâm hơn nữa trong lĩnh vực này. Vấn đề quan trọng là phải chọn ra được một quy trình xử lý chất thải hợp lý và hiệu quả. Thực tế các nhà máy có thể giảm được rất nhiều chi phí xử lý chất thải nếu làm tốt công đoạn xử lý sơ bộ (xử lý cấp 1), vì làm tốt công đoạn này sẽ giảm được rất nhiều công xử lý cho các cấp xử lý tiếp theo và chi phí cho công đoạn này thấp hơn rất nhiều so với các công đoạn xử lý sau đó. Mục đích của công đoạn này là loại bỏ các chất thải rắn không tan. Các chất thải rắn không tan có 2 loại: các chất thải nổi và các chất thải chìm. Vì vậy quá trình tuyển nổi để loại bỏ các chất thải nổi và quá trình gạn lắng để loại bỏ các chất thải chìm. Khái niệm chung về 2 quá trình này như sau: Quá trình tuyển nổi: Dưới tác dụng của lực trọng trường,các hạt cặn có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của chất lỏng sẽ dần nổi lên trên bề mặt. Đó chính là quá trình tuyển nổi. Quá trình lắng: Dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng bao quanh nó sẽ tự lắng xuống. Đó chính là quá trình lắng. Cụ thể về mặt thông số vật lý: Quá trình tuyển nổi để loại bỏ các chất thải rắn không tan có khối lượng riêng D < 1 (g/l) và nổi trên mặt nước thải. Quá trình gạn lắng để loại bỏ các chất thải rắn không tan có khối lượng riêng D > 1 (g/l) và chìm xuống đáy khối nước thải trong bể chứa. Các chất thải tách được này đều có kích thước tương đối lớn. Cụ thể, nếu phân theo kích thước thì ứng với 3 cấp xử lý như sau: Kích thước  Ví dụ  Cấp xử lý   1 (m)  Cành cây  Xử lý cấp 1   10 (cm)  Viên đá nhỏ    1 (cm)  Đá cuội    1 (mm)  Mảnh vụn    100 ((m)  Huyền phù    10 ((m)  Hạt siêu mịn  Xử lý cấp 2   1 ((m)  Chất keo    0,1 ((m)  Chất keo phân tán nhỏ  Xử lý cấp 3   100 (nm)  Chất tan    Nhìn bảng trên chúng ta thấy, công đoạn xử lý nước thải cấp 1 cho phép tách các chất thải rắn không tan có kích thước từ 100 ((m) đến 1 (m). Các chất thải trong nước có kích thước quá lớn từ 10 (cm) đến 1 (m) thì có thể loại bỏ dễ dàng bằng cách đặt một tấm lưới chắn rác ở cuối đường ống, tấm lưới chắn rác này có kích thước mắt lưới d < 10 (cm) và có thể tách ngay được các chất thải quá lớn trong nước như cành cây hay hòn sỏi. Phần nước thải còn lại được thu gom về bể lắng cấp 1. Tại bể này sẽ tạo ra 3 lớp: Các chất qua thời gian lắng kéo dài sẽ lắng dần xuống đáy. Các chất dầu mỡ nổi lên trên mặt nước tạo lớp váng. Lớp nước nằm ở giữa là phần nước đã qua xử lý cấp 1. Lớp 1: Có 2 phương pháp: A. Phương pháp lắng gạn Các chất thải lắng xuống đáy, đa phần có khối lượng riêng D > 1 (g/l) hoặc một số ít có khối lượng riêng D ( 1 (g/l). Các thành phần rắn không tan này có thể là các vật thô (các cành cây, các vỏ bao bì, ... ), nhưng chủ yếu là các mảnh thịt vụn, ruột, vây, vẩy (trong nhà máy chế biến thịt cá), hoặc các hạt sạn, cát, … Các thành phần này làm tăng lượng chất lơ lửng, tăng độ đục của nước. Các chất rắn không tan này có thể là vô cơ hoặc hữu cơ, có thể là dạng vi sinh vật sử dụng hoặc không, và khi vi sinh vật sử dụng và phát triển sẽ càng làm tăng độ đục, càng làm tăng độ ô nhiễm của nước thải. Các chất rắn không tan này còn là nguyên nhân gây tích tụ và biến đổi trong điều kiện yếm khí, làm phát sinh mùi hôi thối; đồng thời ngấm vào đất gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, gây hiện tượng ô nhiễm chéo. Mặc dù có nhiều tác động nguy hại cho môi trường nhưng các chất thải rắn không tan này lại rất dễ tách bằng phương pháp lắng. Sự lắng của các thành phần này xảy ra dưới tác dụng của trọng lực và thời gian. Trong bể lắng, các chất rắn không tan có khối lượng riêng D > 1 (g/l), theo định luật Ac-si-met - do có khối lượng riêng lớn hơn của nước - nó sẽ chìm xuống đáy bể lắng. Tuy nhiên vấn đề không chỉ có vậy. Nước thải nói chung là một hệ dị thể, đa phân tán, hợp thể không bền. Trong quá trình lắng, kích thước, mật độ, hình dạng của các hạt và cả tính chất hóa lý của hệ bị thay đổi. Điều này có thể gây ảnh hưởng quá trình lắng và làm cho thời gian lắng kéo dài. Ta có thể khắc phục bằng cách tạo ra các tấm chắn nhằm thay đổi đột ngột hướng chuyển động của dòng nước, lực quán tính sẽ hỗ trợ quá trình lắng và rút ngắn thời gian lắng. Hoặc một phương pháp khác cũng khá hiệu quả là cấp dòng nước thải vào bể lắng theo phương thẳng đứng xuống đáy bể lắng, các chất rắn không tan theo lực quán tính sẽ tập trung xuống đáy, còn nước đã tách các chất rắn không tan đi vòng lên trên và tập trung ở trên; phương pháp này cũng hỗ trợ quá trình lắng và rút ngắn thời gian lắng. Để tiến hành quá trình lắng, người ta thường dùng các bể lắng với thiết kế đa dạng, nhằm tạo ra hiệu quả lắng tốt nhất. B. Phương pháp lắng nhanh Với các thành phần chất rắn không tan mà khối lượng riêng của nó không thật sự khác 1 (D ( 1), nghĩa là nó tồn tại trong nước ở trạng thái hạt huyền phù, rất khó có thể lắng xuống đáy ngay mà đôi khi đòi hỏi thời gian lắng vài ngày thậm chí vài tháng; hoặc có lắng cũng dễ dàng xảy ra tình trạng tái huyền phù. Trong trường hợp này người ta phải áp dụng các phương pháp lắng nhanh. Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là tạo ra hiện tượng kết bông (Flocculant) và keo tụ (Aronfloc) nhờ những chất hóa học không độc hại và chỉ dùng với hàm lượng rất ít, gọi chung là các chất hỗ trợ lắng. Bản chất của phương pháp này là làm tăng khả năng tiếp xúc của các hạt, tạo ra các bông keo, kích thước hạt lớn hơn sẽ làm tăng tốc độ lắng của hạt. Trường hợp các hạt mang điện tích, chúng có thể đẩy nhau hoặc hút nhau, việc bổ sung các chất hỗ trợ lắng (keo tụ hoá học) sẽ làm cho quá trình keo tụ thực hiện có hiệu quả hơn và dẫn đến quá trình lắng tốt hơn. Nhóm các chất hỗ trợ lắng này rất phong phú, như các loại phèn làm trong nước chẳng hạn. Phèn chua (Al2(SO4)3.K2SO4.24H2O) là loại phèn nhôm được dùng phổ biến từ lâu. Trong nước, muối nhôm trong phèn chua thủy phân tạo ra Al(OH)3 là chất kết tủa dạng keo. Các bông kết tủa sẽ kết dính các thành phần lơ lửng gồm các hạt keo, huyền phù lơ lửng trong trạng thái bất ổn định lại với nhau, tạo thành những “đám mây” có kích thước lớn hơn trên một diện lớn trong môi trường lỏng, cuối cùng tạo thành một khối đủ nặng để lắng xuống đáy. Các thành phần lơ lửng sẽ kết lắng tốt hơn. Do có hiện tượng tách 2 pha lỏng và rắn một cách tương đối rõ rệt nên nước sẽ trở lên trong hơn. Hiện nay có một loại hợp chất mới của nhôm có tác dụng như phèn nhôm, nhưng ưu điểm hơn ở chỗ là có hàm lượng nhôm cao hơn, và khi hòa tan vào nước nó không làm giảm pH như các loại phèn khác. Đó là hợp chất Poly – Nhôm Clorua (Polymer Aluminium Clorid, gọi tắt là PAC), với phân tử lượng vào khoảng 7500 ( 35000 (đv C). Giá thành của PAC không cao lắm (chỉ đắt hơn giá phèn chua chừng 3 lần) và liều lượng dùng cũng không cần cao lắm (nhiều lắm cũng chỉ cần 1 (g) cho 1 (l) nước). Ngoài ra, hiện nay còn có nhiều loại chất hỗ trợ lắng khác, được gọi là các chất keo tụ, cũng hay được sử dụng và rất ưu việt ở thời gian kết lắng ngắn, ví dụ như polymer của đơn phân tử Acrylamit (CH2 = CH – CO – NH2). Các hợp chất này mang điện tích gồm 3 nhóm: Cationic (C) dùng cho môi trường axit, Anionic (A) dùng cho môi trường bazơ và Nonionic (N) dùng cho môi trường trung tính. Cơ chế của quá trình tạo lắng khi đưa các hợp chất này vào trong nước là sự trung hòa điện tích và khử hoạt tính bề mặt của các hạt lơ lửng trong nước, nên sự kết tụ xảy ra nhanh, thời gian kết lắng có thể chỉ từ 1 đến 3 phút. Đặc trưng cơ bản của loại chất keo tụ này là ở độ nhớt và phân tử lượng của chúng, nhờ đó mà trong từng nhóm C, A, M có một phạm vi và giới hạn ứng dụng nhất định, tạo nên tính chọn lọc cao và hiệu quả cao cho từng đối tượng và mục đích cần xử lý khác nhau. Thậm chí, một cách đơn giản nhất để làm thay đổi khối lượng riêng của các hạt lơ lửng là bổ xung vào nước các chất nặng hơn như các hạt đất sét, bột đá, ... cũng sẽ làm nhanh quá trình lắng. Nói chung, việc sử dụng các chất hỗ trợ lắng này, ngoài tác dụng loại bỏ được các thành phần chất rắn không tan lơ lửng trong nước, còn có nhiều ưu điểm khác: Trong quá trình sử dụng không xảy ra hiện tượng ăn mòn, làm hư hỏng các thiết bị Độ ổn định cao, khoảng pH sử dụng khá rộng (1 ( 13) Tỷ lệ sử dụng rất nhỏ (1 ( 5 ppm) Không độc hại, không có phản ứng phụ cho người, cho các loài thủy sinh, … Khi sử dụng phối hợp các loại phèn và các chất keo tụ, hiệu quả làm trong đạt được rất cao và thời gian xử lý cũng rất ngắn (chỉ chừng một vài phút), không những thế trong quá trình lắng các chất tạo bông còn có khả năng hấp phụ một số chất màu, chất hòa tan, … góp phần xử lý ô nhiễm nước. Sử dụng phương pháp lắng nhanh này sẽ tiết kiệm được nhiều tiền xây bể lắng và thời gian chờ đợi lắng. Tuy nhiên đôi khi việc có thêm các thành phần đông tụ này lại gây phức tạp cho việc thiết lập quy luật chung của quá trình lắng. Lớp 2: Các chất thải nổi trên bề mặt, tất cả đều có khối lượng riêng D < 1 (g/l). Các thành phần rắn không tan này có thể là các vật thô (các lá cây, các mảnh xốp, ... ), nhưng chủ yếu là các phần mỡ (trong nhà máy chế biến thịt cá), các xác nấm men (trong nhà máy bia) … Các thành phần này làm giảm độ xuyên thấu của ánh sáng. Các chất rắn không tan này có thể là vô cơ hoặc hữu cơ, có thể là dạng vi sinh vật sử dụng hoặc không, và khi vi sinh vật sử dụng và phát triển sẽ càng làm tăng độ đục, càng làm tăng độ ô nhiễm của nước thải. Các chất rắn không tan này còn là nguyên nhân gây thủy phân và biến đổi trong điều kiện hiếu khí, làm phát sinh mùi hôi thối; đồng thời ngấm vào đất gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, gây hiện tượng ô nhiễm chéo. Các thành phần nổi trên bề mặt này nói chung rất dễ tách vì chúng nổi ngay trên bề mặt, chúng có thể được vớt ra bằng các loại vợt hớt. Công việc này chỉ đòi hỏi nhân công, không đòi hỏi các thiết bị xử lý khác. Nước được đưa vào bể lắng sẽ xảy ra cả 2 quá trình lắng và nổi nên có thể tách được cả 2 loại chất thải rắn không tan này tại cùng một bể. Người ta cũng có thể áp dụng một vài cách đơn giản để đẩy nhanh quá trình tuyển nổi, ví dụ dùng các bọt khí thổi vào nước sẽ làm các bọt nước nổi lên, kéo các chất thải nhẹ nổi lên theo nhanh hơn, qua đó có thể làm giảm thời gian nổi. Lớp 3: Lớp nước ở giữa là lớp nước đã qua xử lý cấp 1. E - Kết luận Trong ngành thực phẩm, vấn đề bảo vệ môi trường là một khía cạnh hết sức quan trọng, vì đảm bảo được việc chống ô nhiễm môi trường mới đảm bảo được các hoạt động sản xuất đúng yêu cầu công nghệ, mới tạo ra được các sản phẩm đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm, hay tốt hơn nữa là đảm bảo đạt được các chỉ tiêu chất lượng Quốc tế như HACCP, ISO. Trong các nhà máy thực phẩm, dạng chất thải nhiều nhất là dạng lỏng mà phẩn lớn là các loại nước thải. Vì thế việc xử lý nước thải cũng được đầu tư nhiều hơn cả về công nghệ và thiết bị. Trong xử lý nước thải thì xử lý các thành phần chất thải rắn không tan là biện pháp xử lý đầu tiên được áp dụng. Đó là vì tính hữu hiệu của nó trong toàn bộ quy trình xử lý nước thải, nó sẽ loại bỏ được đa số các tạp lớn dễ loại bỏ, qua đó giảm được rất nhiều công xử lý cho các cấp xử lý tiếp theo. Thêm nữa là các phương pháp xử lý ở cấp này rất đơn giản, kéo theo các thiết bị xử lý cũng đơn giản và rẻ tiền. Vì thế, xử lý tốt các chất thải rắn không tan sẽ giúp ta giảm được việc xử lý ở các cấp sau và giảm được nhiều chi phí cho việc xử lý nước thải và xử lý các dạng chất thải nói chung. Tài liệu tham khảo PGS. TS. Nguyễn Duy Thịnh - Công nghệ Môi trường trong nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm - Trường Đại học Bách khoa - Hà Nội - 2008 PGS. TS. Trịnh Lê Hùng - Kỹ thuật xử lý nước thải – Nhà xuất bản Giáo dục - 2008 Nguyễn Bin – Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm – Tập 2 – Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 2004 Tài liệu tham khảo từ Internet