CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM 1.1 Ô nhiễm trong ngành công nghiệp thực phẩm Các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm chủ yếu gồm: Chăn nuôi, lò mổ gia súc – gia cầm. Công nghiệp sữa. Công nghiệp chế biến tinh bột. Công nghiệp chế biến thực phẩm – thuỷ hải sản đông lạnh.
Nước thải của các nhà máy sản xuất và chế biến thực phẩm chủ yếu chứa các chất hữu cơ không có tác nhân gây độc hại cho sự phát triển của vi sinh vật nên thường được xử lý có hiệu quả bằng phương pháp vật lý và phương pháp sinh học.1: Nước thải trong công nghiệp chế biến thực phẩm Lượng nước thải và lượng chất Xí nghiệp Nguồn gốc bẩn m3/tấn Kg COD/tấn Vận chuyển và rửa 2,5 – 6 - Vận chuyển và cắt mỏng 2–3 5 – 10 Chế biến khoai Tẩy trắng và rán, nướng giòn 2–4 10 – 15 tây Chiết tinh bột 2,2 – 5 5 – 15 Rửa, nghiền, mài 2–6 20 – 60 Tinh chế 1 20 – 60 Tinh bột từ hạt ngũ cốc 2 –4 5 – 12 Chế biến tinh Tinh bột từ lúa mì 10 – 12 40 – 60 bột Tinh bột từ gạo 8 – 12 5 – 10 Chiết dầu từ quả oliu. 0,8 - 7 50 – 80 Dầu ăn Ép dầu dừa 5 80 Thiết bị ngưng và khử mùi. 0,2 0,5 – 1,0 Tinh chế dầu ăn Làm sạch dầu bằng li tâm. 0,15(pH =10; 3–5 50 – 80oC ) 8 Rửa bột 0,6(pH = 1 - (2-5g/I PO43-) Chế biến bã thực vật.
2) 0,2 – 0,5 o 0,1 (30 C) Đóng hộp rau Làm sạch 15 – 30 8 - 38 quả và làm lạch Tẩy trắng 5 – 10 0,3 – 1 Nước hoa quả Ép 0,15 – 0,25 pH = 3 - 4 Rửa và vận chuyển. 0,4 – 1,2 2–3(200- 600kgMES) Nhà máy bia Ép nước. 0,2 đường Dịch ngưng dư thừa 0,1 NH4+ (muối) Rửa mía. 5 – 10 14 – 25 Sản xuất đường Tháp áp lực – dư thừa.
0,5 – 1,5 14 – 25 mía Ngưng tụ – dư thừa. 0,1 14 - 25 Lên men dịch nho 3–6 6 – 12 Lắng cặn nho. 2–3 60 – 200 Công nghiệp chế Rượu nho. 0,6 - 1,2 25 – 35 biến rượu Đóng can nước nho.
0,1 – 0,2 2-8 Cọ rửa nơi chế biến. 15 – 30 40 – 60 Cá và đồ hộp Chuẩn bị nơi chế biến. 1-5 15 - 25 Sản xuất dưa Rửa.2 Phương pháp xử lý nước thải thực phẩm Việc lựa chọn công trình xử lý nước thải riêng cho từng nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nguồn tiếp nhận của nước thải là cống thoát nước chung của đô thị, hay sông, hồ, biển mà cơ quan bảo vệ môi trường yêu cầu mức độ xử lý đạt được. Vị trí nhà máy trong quy hoạch của đô thị.
Đất sẵn có hoặc đất có thể dùng để xây dựng khu xử lý. 9 Nếu được phép thải ra mạng lưới cống thu nước bẩn của khu công nghiệp thì chỉ cần đặt song chắn, lưới chắn loại trừ rác và nếu có dầu mỡ thì loại trừ bằng bể tách dầu là đủ. Nếu được thải ra cống chung của thành phố phải xử lý để đạt tiêu chuẩn loại C quy định trong pháp lệnh về quản lý môi trường, thì sau khi xử lý sơ bộ có thể áp dụng quy trình xử lý sinh học không triệt để. Nếu chất lượng nước đòi hỏi cao hơn phải áp dụng quy trình xử lý sơ bộ bậc 1 gồm: lưới chắn, tách dầu mỡ, bể điều hòa, bể trung hòa (nếu cần) và có thể bể lắng đợt 1 sau đó sang xử lý bậc 2, có thể bao gồm các công trình: bể xử lý yếm khí, bể làm thoáng cường độ cao hoặc bể lắng đợt 1 tiếp đến bể xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính hoặc bể lọc sinh học đợt 2, sau cùng là bể lắng và công đọan khử trùng.
Nơi có đủ đất và cơ quan môi trường cho phép có thể áp dụng hệ thống chuỗi hồ sinh học khi nước đi qua song chắn và lưới chắn.1 Song chắn, lưới chắn Nhằm giữ lại các vật thô như giẻ, giấy, rác, vỏ hộp, mẩu đất đá…ở trước song chắn. Song chắn có khe hở song song từ 10 – 30mm đặt nghiêng từ 300 – 600 so với chiều dòng nước chảy để dễ dàng cào rác từ dưới lên. Vận tốc qua song chắn từ 0. Việc lấy rác có thể dùng cào có động cơ tự động hay thủ công.
Lưới chắn có mắt lưới từ 0.5mm tùy thuộc vào chất lượng nước thải có thể là lưới quay, lưới rung hay lưới phẳng đan bằng sợi thép không gỉ. Lưới chắn ngăn các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn song chắn nhằm giảm nhẹ quá trình xử lý bùn và quá trình làm sạch ở các công trình tiếp sau của xử lý đợt 1 và đợt 2. Vì vậy, bắt buộc trong quy trình công nghệ xử lý nước thải thực phẩm phải thiết kế mương đặt lưới rác và sàn thao tác để vớt rác. Hiệu quả làm việc và tổn thất thủy lực qua lưới chắn phụ thuộc vào: Kích thước mắt lưới đã chọn, tỷ số giữa diện tích rỗng và tổng diện tích lưới, loại lưới.
Chất lượng nước thải, nước thải có nhiều dầu mỡ phân phối không đều hạt, hay cặn dạng sợi sẽ gây khó khăn trong quá trình vận hành. Đặc tính và tải trọng thủy lực của dòng nước qua lưới, trong thực tế thường chọn tải trọng thủy lực qua lưới từ 8.2 Bể tách dầu mỡ Nước thải của một số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm buộc phải có khử mỡ đặt ngay gần cửa xả của phân xưởng để tránh làm tắt đường cống dẫn. Lượng mỡ và dầu có thể thu lại để chế biến thành các sản phẩm có giá trị kinh tế. Bể tách dầu mỡ có thể tách theo nguyên lý trọng lực, bể có cấu tạo mặt bằng là hình tròn hoặc hình chữ nhật, tải trọng thủy lực 33 m3/m2.ngày, chiều sâu vùng tách dầu mỡ từ 1.
Thời gian lưu nước từ 1 đến 2 giờ. Hiệu quả 10 tách dầu mỡ phụ thuộc vào tình trạng lý học của dầu mỡ: nếu dầu mỡ ở dạng hòa tan hiệu quả có thể đạt đến 90%, nếu ở dạng nhũ tương, huyền phù hiệu quả chỉ đạt 60%. Tách dầu mỡ bằng tuyển nổi: tải trọng thủy lực từ 50 đến 150 m3/m2. Thời gian lưu nước 30 phút.
Hiệu quả tách dầu mỡ đạt được khi không cho phèn vào nước thải để keo tụ mỡ đạt từ 60 đến 76%. Khi cho phèn vào để keo tụ với liều lượng từ 25 – 75 mg/l, hiệu quả tách dầu mỡ đạt 97 – 99% và cặn lơ lửng giảm 90%.3 Bể điều hòa và bể trung hòa Một số ngành công nghiệp thực phẩm được sản xuất theo ca và khi kết thúc ca thường rửa các thiết bị, dụng cụ bằng chất tẩy rửa dạng kiềm. Do đó, cần có bể điều hòa, thiết bị trung hòa để điều chỉnh lưu lượng và nồng độ nước thải giữa các thời điểm khác nhau trong ngày, thậm chí đôi khi cần cho thêm chất dinh dưỡng N hoặc P hoặc cả hai trước khi nước thải sang công trình xử lý sinh học tiếp theo.2 Xử lý sinh học Nước thải công nghiệp thực phẩm sau khi qua công đoạn xử lý sơ bộ thường có hàm lượng BOD cao nên trong thực tế đã áp dụng các quy trình xử lý sinh học sau: Bể xử lý yếm khí UASB – bể xử lý hiếu khí aeroten – bể lắng đợt 2. Bể aeroten làm thoáng kéo dài – bể lắng đợt 2.
Bể lọc sinh học hai đợt – bể lắng đợt 2. Hồ yếm khí – hồ làm thoáng hiếu khí – hồ lắng.1 Bể UASB Bể xử lý sinh học kỵ khí dòng chảy ngược UASB được áp dụng để xử lý các loại nước thải có hàm lượng hữu cơ cao, nhưng không sử dụng các vật liệu đỡ. Dưới tác dụng của dòng chảy ngược làm cho các hạt bùn lơ lửng xáo trộn, tạo sự tiếp xúc giữa nước thải và bùn. Sự tiếp xúc này càng tốt thì hiệu quả xử lý càng cao.
Các loại khí tạo ra trong điều kiện kỵ khí sẽ tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ làm xáo trộn lớp bùn tạo sự tiếp xúc giữa lớp bùn và nước thải và được thu lại tại hệ thống tách rắn – khí trên đỉnh bể phản ứng. Nước thải sau khi điều chỉnh pH theo ống dẫn từ đáy bể lên. Hỗn hợp bùn kỵ khí trong bể sẽ hấp thu các chất hữu cơ phức tạp hòa tan trong nước thải, phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản và chuyển hóa chúng thành khí ( 70 – 80%CH4, 20 – 30%CO2) và nước. Ưu điểm: Chi phí đầu tư thấp; Chi phí vận hành thấp do hệ thống kỵ khí ít tốn năng lượng trong quá trình vận hành; Bùn kỵ khí có thể phục hồi và hoạt động sau một thời gian dài ngưng nạp liệu; 11 Có thể áp dụng với tải trọng rất cao do đó giảm được diện tích cần thiết.
Nhu cầu thể tích bể phản ứng nhỏ; Lượng hóa chất bổ sung cho quá trình ít; Thể tích bùn dư sinh ra trong quá trình kỵ khí ít. Nhược điểm: Có thể yêu cầu xử lý thêm hiếu khí để phù hợp với nhu cầu xả thải; Có khả năng sinh mùi và khí gây ăn mòn.2 Bể aeroten Bể làm việc theo chế độ khuấy trộn hoàn chỉnh, cường độ khuấy trộn đủ để cung cấp lượng oxy cần thiết và làm lơ lửng toàn bộ lượng bùn hoạt tính. Trong thực tế người ta thường thổi không khí nén vào bể để đồng thời giải quyết tốt hai nhiệm vụ: vừa khuấy trộn bùn hoạt tính với nước thải vừa bảo đảm chế độ oxy cần thiết trong bể. Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khoáng hoá có khả năng hấp thụ và oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải với sự có mặt của oxy.
Để bùn hoạt tính và nước thải tiếp xúc với nhau được tốt và liên tục, chúng có thể được khuấy trộn bằng khí nén hoặc các thiết bị cơ giới khác. Các chất hữu cơ hoà tan, các chất keo phân tán nhỏ sẽ được chuyển hoá và hấp phụ vào keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào vi sinh vật. Tiếp đó trong quá trình trao đổi chất, dưới tác dụng của những men nội bào, các chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ.