GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Bạn có biết rằng ngành công nghiệp chế biến thực phẩm là một trong những ngành tạo ra lượng nước thải lớn nhất trên thế giới? Nước thải này chứa nhiều chất hữu cơ, dầu mỡ, hóa chất, vi sinh vật… nếu không được xử lý đúng cách, nó có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng đến nguồn nước, đất và không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về xử lý nước thải chế biến thực phẩm, bao gồm các đặc điểm, thành phần, tác hại và các phương pháp xử lý phổ biến.

Hiện trạng ngành chế biến thực phẩm

Hiện nay, ngành chế biến thực phẩm Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ và đóng góp quan trọng cho nền kinh tế. Tuy nhiên, đi cùng với sự phát triển là những tác động tiêu cực đến môi trường nếu không được xử lý nước thải đúng cách đúng cách.

Sau nhiều năm phát triển, ngành chế biến thực phẩm đã đáp ứng được nhu cầu trong nước và tham gia vào thị trường xuất khẩu. Số lượng cơ sở sản xuất thực phẩm ngày càng nhiều, tạo nên nhiều việc làm và góp phần quan trọng cho nền kinh tế.

Tuy nhiên, hoạt động sản xuất của các cơ sở này cũng tạo ra lượng nước thải lớn. Nếu không xử lý, nước thải từ chế biến thực phẩm sẽ ảnh hưởng xấu đến môi trường khi thải trực tiếp ra sông, hồ. Chất thải hữu cơ trong nước thải có thể làm giảm độ độ tan oxy, phá hủy hệ sinh thái tự nhiên.

Do đó, việc xử lý nước thải tại các cơ sở chế biến là hết sức cần thiết nhằm bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành công nghiệp thực phẩm. Các cơ sở cần đầu tư hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường quy định. Đây là vấn đề cần được quan tâm và chú trọng trong thời gian tới.

Chú ý: Những ngành chế biến thực phẩm cần chú trọng việc xử lý nước thải: 

• Chế biến thịt: Xúc xích, giăm bông, thịt xông khói, thịt hộp.
• Chế biến thủy sản: Cá biển, hải sản, tôm, mực đông lạnh, đóng gói.
• Chế biến sữa: Sữa tươi, sữa chua, phô mai, bơ, kem.
• Chế biến rau quả: Nước ép, mứt, trái cây sấy khô, đồ hộp.
• Chế biến ngũ cốc: Bột mì, gạo, mì ăn liền, bánh mì, bánh ngọt.
• Chế biến đồ uống: Nước giải khát, bia, rượu, nước ép.
• Chế biến thức ăn sẵn: Bánh pizza, sandwich, mì ăn liền.
• Chế biến đậu nành: Đậu hũ, sữa đậu nành, tương, bột đậu nành.

Thành phần và tính chất nước thải

Nước thải từ các cơ sở chế biến thực phẩm có đặc điểm rất đa dạng do tính chất nguyên liệu đầu vào và quy mô sản xuất. Nói chung, nước thải thực phẩm có các đặc điểm sau:

• Nước thải có lưu lượng lớn do hoạt động sơ chế, rửa nguyên liệu sử dụng nhiều nước.
• Chứa nhiều chất hữu cơ từ thực phẩm, rau củ như protein, cacbonhydrat, mỡ động vật.
• Hàm lượng các chỉ số ô nhiễm cao như BOD5, COD thường gấp 10-20 lần quy chuẩn do nồng độ chất hữu cơ cao.
• Có thể chứa vi khuẩn, nhiều ion như nitơ, photpho từ thực phẩm.
• Độ pH từ 5-9 phụ thuộc vào quy trình sản xuất.
• Có thể chứa chất tẩy rửa, dầu mỡ thừa từ hoạt động sản xuất.
• Tính chất phức tạp do sử dụng nhiều loại nguyên liệu.

Do đó, nước thải ngành chế biến thực phẩm là dạng nước thải khó xử lý.

Bảng 1: Bảng đánh giá nước thải thực phẩm tiêu chuẩn

Sơ đồ và công nghệ xử lý nước thải thực phẩm

Bước 1: Bể thu gom, tách mỡ
Sau khi thu nhận nước thải từ các ngành chế biến thực phẩm, quy trình xử lý nước thải được tiến hành tại bể thu gom, tách mỡ. Ở bước này, nước thải sẽ được dẫn vào hố thu gom. Trước khi vào hố thu, nước thải sẽ đi qua các song chắn rác lớn để loại bỏ các rác có kích thước lớn hơn 10mm, tránh tắc nghẽn đường ống.

Trong bể thu gom, dầu mỡ và các chất nổi trên mặt nước sẽ tách ra khỏi dòng nước thải. Phần dầu mỡ sẽ nổi lên mặt và được dẫn sang bể chứa dầu mỡ. Còn phần nước thải sẽ được tiếp tục đưa đến các bước xử lý tiếp theo.

Bước này giúp loại bỏ các chất lơ lửng, rác thải lớn trong nước thải, đồng thời tách riêng phần dầu mỡ để xử lý dễ dàng hơn ở các bước sau. Quá trình này góp phần làm sạch nước thải ban đầu trước khi đưa vào hệ thống chính.

Bước 2: Hố gom

Hố gom thường có kích thước sâu để đảm bảo dung tích lưu trữ đầy đủ. Bên trong lắp đặt bơm chìm hoạt động liên tục nhằm bơm nước thải từ hố gom sang các bể xử lý kế tiếp như bể kị khí hoặc bể sinh học.

Vai trò của hố gom là tích trữ, điều tiết lưu lượng nước thải trước khi xử lý tiếp theo, đồng thời loại bỏ các mảnh vụn lớn có thể gây hư hỏng hệ thống.

Bước 3: Bể điều hòa

Bể điều hòa là bể đặt trước bể kị khí nhằm điều hòa tính chất và lưu lượng của nước thải trước khi đưa vào quá trình kỵ khí. Trong bể điều hòa, nước thải sẽ được xáo trộn liên tục nhờ hệ thống máy thổi khí nhằm đảm bảo tính chất và lưu lượng nước thải đổ vào bể kị khí là ổn định.

Bể điều hòa thường có dung tích lớn để điều hòa tính chất nước thải trước khi xử lý. Dung tích càng lớn thì khả năng điều hòa càng tốt, tránh tình trạng biến động mạnh về lưu lượng hay thành phần hóa học có thể ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của hệ thống.

Bước 4: Bể kỵ khí

Sau khi đi qua các bước thu gom, tách dầu mỡ và điều hòa tính chất, nước thải sẽ được dẫn vào bể xử lý kỵ khí (bể kỵ khí).

Quá trình xử lý kỵ khí sẽ diễn ra tại bể này. Cụ thể, trong môi trường kỵ khí (thiếu oxy), các vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải như protein, chất béo, carbohydrate thành các sản phẩm đơn giản hơn như metan (CH4), cácbon điôxít (CO2) và nhiệt năng.

Quá trình phân hủy kỵ khí gồm 4 giai đoạn chính:

• Giai đoạn 1 (Thủy phân): Các chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, cellulose bị phân tách thành các phân tử đơn giản hơn như amin axit, axit béo, đường đơn.
• Giai đoạn 2 (Axit hóa): Các phân tử đơn giản trên tiếp tục bị phân hủy thành các axit như axit acetic, CO2, H2.
• Giai đoạn 3 (Axetat hóa): Các sản phẩm của giai đoạn 2 được chuyển hóa thành axetat.
• Giai đoạn 4 (Methane hóa): Các sản phẩm trên được chuyển hóa thành metan, CO2 và nhiệt năng.

Quá trình kỵ khí giúp giảm tải ô nhiễm chủ yếu trong nước thải là chất hữu cơ, đồng thời sản sinh ra khí metan có thể được thu gom và sử dụng làm nguồn năng lượng.

Bước 5: Bể Anoxic

Sau đó nước thải sẽ được dẫn vào bể Anoxic.

Bể Anoxic là bể xử lý sinh học theo phương pháp thiếu oxy. Tại đây, quá trình xử lý diễn ra dưới điều kiện thiếu oxy nhờ sự hiện diện của vi khuẩn lấy nitrat.

Cụ thể, vi khuẩn lấy nitrat sẽ sử dụng nitrat (NO3-) làm chất nhận electron, giúp khử khí amoniac (NH3/NH4+) thành khí nitơ (N2) theo phản ứng:

NH4+ + 2NO3- → 2NO2- + 2H2O + N2

Quá trình này gọi là quá trình nitrat hóa, giúp loại bỏ khí amoniac trong nước thải một cách hiệu quả.

Bên cạnh đó, bể Anoxic còn tham gia vào quá trình khử chất hữu cơ từ nước thải (quá trình khử BOD). Việc kết hợp bể Anoxic và bể Aerotank giúp tăng hiệu quả xử lý tổng hợp, tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành.

Bước 6: Bể sinh học hiếu khí

Bể Aerotank (Bể sinh học hiếu khí) là bể sinh học được cung cấp không khí thông qua hệ thống thổi khí hoạt động liên tục 24/24 giờ. Khí oxy giúp các vi khuẩn hiếu khí hoạt động mạnh hơn trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải.

Ngoài ra, bể Aerotank còn được trang bị vật liệu tiếp xúc như lát, viên nổi nhằm tăng diện tích bề mặt giúp vi khuẩn bám mạnh hơn, tăng hiệu quả xử lý. Các vi khuẩn hiếu khí sẽ phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ thành các sản phẩm cuối cùng là carbon dioxit và nước, giúp giảm đáng kể nồng độ ô nhiễm trong nước thải.

Định kỳ mỗi tuần, một lượng bùn vi sinh từ bể lắng sẽ được bổ sung vào bể Aerotank nhằm duy trì nguồn vi khuẩn thích hợp.

Bước 7: Bể lắng

Sau khi quá trình xử lý sinh học được thực hiện tại bể Anoxic và bể sinh học hiếu khí Aerotank, nước thải sẽ được dẫn đến bể lắng.

Bể lắng có chức năng tách bùn từ nước thải. Cụ thể, trong bể lắng có ống trung tâm dẫn nước xuống đáy bể, sau đó di chuyển ngược lên trên trước khi chảy vào máng thu nước. Quá trình di chuyển này khiến các hạt bùn lắng xuống đáy.

Một phần lượng bùn lắng sẽ được tuần hoàn trở lại bể sinh học Anoxic và Aerotank để duy trì nồng độ bùn hoạt tính phục vụ xử lý nước thải. Phần bùn dư sẽ được bơm sang bể chứa bùn.

Bước 8: Bể khử trùng

Tại đây, hóa chất Cl2 sẽ được bơm vào nước thải bằng bơm định lượng.

Cl2 là một chất oxy hóa mạnh, có tác dụng tiêu diệt các vi khuẩn còn sót lại trong nước thải. Khi Cl2 phản ứng với nước thải, các vi khuẩn sẽ bị oxy hóa và phá hủy DNA của chúng. Điều này khiến cho các vi sinh vật không thể phát triển và sinh sản được nữa.

Quá trình khử trùng giúp đảm bảo rằng nồng độ vi khuẩn trong nước thải sau xử lý đáp ứng tiêu chuẩn về chất lượng nước thải cho phép xả ra môi trường. Nước thải sau khi đi qua bể khử trùng sẽ an toàn hơn, tránh nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do vi khuẩn gây ra khi xả ra ngoài.

Cuối cùng, nước thải được dẫn sang bồn lọc áp lực để loại bỏ các tạp chất còn sót trước khi xả thải ra môi trường theo quy chuẩn cho phép. Bước khử trùng giúp hoàn thiện quá trình xử lý, đảm bảo chất lượng nước thải đạt yêu cầu.

Ưu điểm của công nghệ xử lý nước thải

• Hiệu suất xử lý cao đối với các chỉ tiêu ô nhiễm chính như BOD, COD, nitơ, đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt quy chuẩn.
• Chi phí vận hành thấp do sử dụng phương pháp xử lý sinh học tự nhiên, dễ dàng vận hành và bảo trì.
• Giảm thiểu lượng bùn thải hình thành, thuận lợi cho vận chuyển và bảo quản, có thể tái sử dụng làm phân bón.
• Có thể tái sử dụng nước thải sau xử lý cho mục đích tưới cây,...
• Loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm, đảm bảo chất lượng nước thải xả ra môi trường.
• Công suất xử lý đa dạng phù hợp với nhiều quy mô sản xuất, không gây ô nhiễm môi trường.

Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp

Bạn đang băn khoăn lựa chọn công nghệ xử lý nước thải chế biến thực phẩm phù hợp cho doanh nghiệp của mình? Hãy cùng CWI Việt Nam tìm hiểu những yếu tố quyết định và bí kíp để đưa ra lựa chọn tối ưu.

Kết luận

Nước thải chế biến thực phẩm chứa nhiều chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, vi sinh vật và kim loại nặng, có thể gây ô nhiễm môi trường nước và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, xử lý nước thải là vấn đề cần được quan tâm hàng đầu. Môi trường Phước Trình, với vai trò là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực xử lý nước và bảo vệ môi trường, cam kết đồng hành cùng doanh nghiệp trong việc ứng dụng công nghệ xử lý nước thải hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống.