HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT KEM

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT KEM

Giới thiệu 

Kinh tế đất nước ngày một phát triển sẽ giúp cho đời sống của người dân ngày càng được cải thiện. Vì thế mà các đòi hỏi trong nhu cầu tiêu thục thực phẩm của người dân cũng ngày một cao. Chính vì vậy mà có nhiều thương hiệu sản xuất các sản phẩm như sữa, nước giải khát, kem… đã ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người. Trong công nghiệp chế biến thực phẩm hiện nay thì công nghiệp sản xuất kem đang dần phát triển mạnh theo thời gian và có nhiều thương hiệu được người tiêu dùng ưa chuộng. Vì vậy mà các nhà máy sản xuất kem xuất hiện ngày càng nhiều, lượng nước cấp cho quá trình sản xuất và lượng nước thải sản xuất kem thải bỏ ra ngoài môi trường cũng khá lớn. Nếu lượng nước thải sản xuất kem này không được xử lý triệt để thì sẽ gây ra các vấn đề về ô nhiễm môi trường dẫn đến việc ảnh hưởng chất lượng môi trường sống của con người. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất kem là việc làm cần thiết hiện nay.

Quy trình sản xuất kem 

Quy trình chung sản xuất kem

Các nguồn phát sinh nước thải sản xuất kem: 

Mọi quá trình chế biến, sản xuất đều phát sinh các loại chất thải như nước thải, chất thải rắn và khí thải… có tính chất đặc trưng của loại hình sản xuất đó.  Chất thải này được phát sinh từ:

• Dây chuyền sản xuất
• Hoạt động sinh hoạt của công nhân
• Và các máy móc, thiết bị bổ trợ…

Dựa vào quy trình sản xuất trên, nước thải sản xuất kem phát sinh từ các công đoạn:

• Nhập và chuẩn bị nguyên liệu, trái cây, hạt khô…; gọt vỏ, bỏ hạt, thải bỏ nguyên liệu hư hỏng… làm phát sinh rác thải rắn. Ngoài ra, khâu đóng gói thành phẩm, dán bao bì… cũng phát sinh một lượng chất thải lớn như thải bỏ bao bì hỏng, dán nhãn bị hư, đóng hộp bị lỗi, …
• Tẩy rửa các thiết bị khuấy trộn, các bể chứa, máy móc thêm hóa chất… làm phát sinh nước thải. Đồng thời nước thải này còn dính nhiều cặn bã kem, làm nguồn nước bị ô nhiễm rất nhiều thành phần hữu cơ, vô cơ.
• Vệ sinh nhà xưởng, thiết bị sau mỗi ca, hoặc sau mỗi ngày làm việc.

Lưu lượng và thành phần ô nhiễm của nước thải tại nhà máy sản xuất kem thay đổi tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng như loại kem, loại sữa, chất béo hay hương vị khác nhau của từng loại kem, loại sữa, chất béo hay hương vị khác nhau của từng loại kem, chất tẩy rửa, phụ gia… và tùy vào mùa vụ của nguyên liệu, như trái cây theo mùa, hàng nhập từ nước ngoài theo đợt…

Nước thải sản xuất kem đang làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Tác động của chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất kem:

• Chất hữu cơ 

Hàm lượng hữu cơ cao trong nước sẽ dẫn đến việc suy giảm oxi hòa tan trong nước, ảnh hưởng đến hoạt động sống và phát triển của tôm cá, thủy sinh. Hơn thế nữa, sự thiếu hụt oxi hòa tan sẽ làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước.

• Chất rắn lơ lửng (SS) 

Hàm lượng chất vô cơ cao, SS cao sẽ gây cản trở sự xuyên thấu của ánh sáng mặt trời, làm giảm sự quang hợp của tảo, rong rêu, làm cản trở sự  phát triển của chúng. Ngoài ra, SS cao còn gây nên độ đục cao, mất vẻ cảm quan của dòng nước.

• Chất dinh dưỡng 

N và P là chất dinh dưỡng quan trọng cho quá trình phát triển của vi sinh trong các công trình xử lý sinh học và của vi sinh vật dưới nước nói chung. Nhưng khi nước thải được thải ra sông suối, với hàm lượng N,P quá cao, chúng sẽ kích thích sự phát triển quá mức của tảo, rong rêu… gây nên hiện tượng phú dưỡng, làm ô nhiễm thủy vực.

• Dầu mỡ: 

Việc dùng dầu mỡ thực vật trong quy trình sản xuất cũng sinh ra các ván dầu, dầu mỡ thừa, chất béo, tạo lớp ván nổi trên mặt nước, ngăn cản oxi khuếch tán vào nước, phát sinh các mùi khó chịu do phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện thiếu khí…

Nước thải sản xuất kem đang làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Nhận xét: mọi nguồn nước đều có khả năng tự làm sạch khi tiếp nhận một nguồn thải, nhờ khả năng tự pa loãng, xáo trộn nguồn nước và hoạt động của các vi sinh vật làm giảm nồng độ chất ô nhiễm đến một mức độ nhất định. Nhưng khi lưu lượng nguồn thải quá nhiều, nồng độ quá cao, nguồn nước sẽ mất đi hoặc suy giảm khả năng tự làm sạch đó. Từ đó gây nên các phản ứng phân hủy, sinh ra các mùi và tạo chất phân hủy thứ cấp, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh cũng như sức khỏe của con người. Vì vậy, việc xây dựng thiết kế một hệ thống xử lý nước thải sản xuất kem để xử lý nguồn thải trước khi thải vào thủy vực đạt QCVN là rất cần thiết. 

Đề xuất phương án xử lý nước thải sản xuất kem

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất kem

Thuyết minh hệ thống xử lý nước thải sản xuất kem

Nước thải sản xuất kem theo mương dẫn được đưa qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước lớn (nhãn mác, …) tránh làm tắc nghẽn bơm gây ảnh hưởng đến hệ thống xử lý đơn vị phía sau. Sau đó nước thải sản xuất kem được dẫn qua bể tuyển nổi, hệ thống sục khí được đặt dưới bể, các bọt khí hòa tan nổi lên trên kéo theo các chất bẩn trong nước thải ra khỏi bể. Cặn dầu mỡ, các chất hoạt động bề mặt và một phần cặn lơ lửng được đưa về bể chứa dầu để xử lý.

Nước thải sản xuất kem sau khi ra khỏi bể tuyển nổi được bơm về bể điều hòa để ổn định lại lưu lượng nước thải và nồng độ chất bẩn trong nước thải, đồng thời điều chỉnh lại độ pH trong nước thải vào khoảng thích hợp cho vi sinh vật hoạt động.

Sau đó nước thải được đưa qua bể xử lý sinh học kỵ khí UASB, các chất hữu cơ trong nước thải được vi sinh vật kỵ khí phân giải thành các hợp chất vô cơ đơn giản, khí biogas sinh ra trong bể cũng được thu hồi cho mục đích hoạt động của nhà máy. Quá trình phân giải CHC của các vi sinh vật theo phản ứng sau:

Chất hữu cơ + VSV kỵ khí à CH₄ + H₂S + CO₂+…+ sinh khối mới

Do trong bể UASB các vi sinh vật kỵ khí không phân giải hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước thải nên sau khi ra khỏi bể UASB, nước thải sản xuất kem được bơm qua bể xử lý sinh học hiếu khí Aerotank. Các vi sinh vật hiếu khí trong bể sẽ phân hủy hoàn toàn lượng chất hữu cơ còn xót lại trong bể để tạo sinh khối mới theo phản ứng sau:

Chất hữu cơ + VSV hiếu khí + O₂ à CO₂ + H₂O + sinh khối mới

Nước thải sản xuất kem sau quá trình xử lý sinh học sẽ được bơm về bể lắng sinh học để lắng bùn cặn sinh học được sinh ra từ quá trình trên. Một phần bùn được đưa về bể chứa bùn để xử lý, một phần bùn được tuần hoàn về bể aerotank để đảm bảo mật độ sinh khối vi sinh vật trong bể.

Phần nước trong sau lắng được xả ra nguồn tiếp nhận có đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT.