Xử lý nước thải chế biến thực phẩm – Công nghệ và quy trình 

Xử lý nước thải chế biến thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Ứng dụng công nghệ xử lý hiện đại giúp giảm ô nhiễm, tối ưu chi phí sản xuất.  Theo dõi bài viết dưới của chúng tôi để nắm rõ các công nghệ và quy trình thực hiện xử lý nước trong ngành chế biến thực phẩm nhé.

Đặc điểm nước thải của ngành chế biến thực phẩm

Dưới đây là các nguồn phát, thành phần và phân loại các loại nước thải chế biến thực phẩm:

Các nguồn phát sinh nước thải trong quá trình sản xuất

• Quá trình rửa nguyên liệu: Nước thải chứa đất cát, bụi bẩn, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và các tạp chất hữu cơ từ rau, củ, quả, thịt, cá,…
• Quá trình chế biến, nấu nướng: Phát sinh từ các công đoạn như luộc, hấp, chiên, rửa thiết bị, chứa dầu mỡ, chất béo và các hợp chất hữu cơ.
• Vệ sinh thiết bị, nhà xưởng: Nước thải từ việc làm sạch bề mặt, thiết bị, dụng cụ chứa chất tẩy rửa, vi sinh vật và cặn bẩn.
• Hệ thống làm mát và nồi hơi: Nước thải từ các hệ thống này thường chứa hóa chất chống ăn mòn, cặn bẩn và nhiệt dư.
• Sinh hoạt của công nhân: Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt như tắm rửa, vệ sinh, ăn uống trong khu vực sản xuất.

Thành phần trong nước thải chế biến thực phẩm

Thành phần trong nước thải chế biến thực phẩm cụ thể:

• Chất rắn lơ lửng (SS): Bao gồm cặn bã, bột, mảnh vụn thực phẩm.
• Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5): Phản ánh lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học.
• Nhu cầu oxy hóa học (COD): Biểu thị lượng chất hữu cơ và vô cơ cần oxy để oxy hóa.
• Dầu mỡ (FOG): Chủ yếu từ quá trình nấu nướng, rửa nguyên liệu, vệ sinh thiết bị.
• Nitơ tổng (N): Từ protein và các hợp chất chứa nitơ trong thực phẩm.
• Phốt pho tổng (P): Từ chất bảo quản, chất tẩy rửa và nguyên liệu.
• pH: Có thể biến động tùy thuộc vào loại thực phẩm và quy trình sản xuất.
• Vi sinh vật, vi khuẩn: Bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc từ nguyên liệu và quá trình chế biến.

Phân loại nước thải từ hoạt động chế biến thực phẩm

Nước thải từ chế biến thực phẩm được phân chia thành theo loại thực phẩm chế biến như sau:

• Nước thải từ chế biến thịt và thủy sản: Chứa hàm lượng protein cao, chất béo, máu, lông, da,…
• Nước thải từ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa: Chứa hàm lượng protein, lactose, chất béo cao,…
• Nước thải từ chế biến rau củ quả: Chứa hàm lượng carbohydrate, chất xơ, thuốc trừ sâu, phân bón,…
• Nước thải từ chế biến đồ uống: Chứa đường, chất tạo màu, chất bảo quản,…
• Nước thải từ chế biến dầu thực vật: Chứa hàm lượng dầu mỡ cao,…

• Nước thải từ quá trình giết mổ gia súc, gia cầm: Chứa máu, lông, da, nội tạng,…
• Nước thải từ quá trình chế biến thủy sản: Chứa máu, vảy, nội tạng, mang,…
• Nước thải từ quá trình sản xuất bia, rượu, nước giải khát: Chứa đường, cồn, chất màu, chất bảo quản,…
• Nước thải từ quá trình sản xuất bánh kẹo: Chứa đường, bột, chất béo,…

Bảng quy định các ngưỡng chất lượng cho phép của nước thải chế biến thực phẩm

Phía bên dưới là bảng thông số ô nhiễm quy định các ngưỡng chỉ số an toàn cho phép. Quy định được đưa ra nhằm đánh giá chất lượng nước thải chế biến thực phẩm có đạt tiêu chuẩn chất lượng hay không.

TT	Thông số	Đơn vị	Giá trị đầu vào	A	B
1	pH	–	6.5 – 85	6 – 9	5.5 – 9
2	BOD5	mg/l	700 – 2000	30	50
3	COD	mg/l	1000 – 3500	75	150
4	Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)	mg/l	350 – 700	50	100
5	Tổng Nitơ	mg/l	100 – 350	20	40
6	Tổng Photpho	mg/l	30 – 100	4	6
7	Dầu mỡ	mg/l	50 – 200	5	10
8	Tổng Coliforms	mg/l	10 – 10	3000	5000

Xử lý nước thải từ ngành chế biến thực phẩm theo tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT

Quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT được ban hành nhằm quy định các giá trị tối đa cho các chỉ số ô nhiễm trong nước thải chế biến thực phẩm khi xả vào nguồn tiếp nhận. Quy chuẩn này được áp dụng tại những tổ chức và cá nhân hoạt động xả nước thải công nghiệp, đặc biệt là ngành chế biến thực phẩm.

Quy chuẩn này đưa ra mức quy định ngưỡng an toàn cho 33 thông số trong nước thải. Bao gồm những chỉ tiêu như: nhiệt độ, màu, pH, BOD5, COD, chất rắn lơ lửng, các kim loại nặng (Asen, thủy ngân, chì, cadimi, crom, đồng, kẽm, niken, mangan, sắt), tổng xianua, phenol, dầu mỡ, sunfua, clorua, nitơ, amoni, photpho, clo dư, hóa chất bảo vệ thực vật, PCB, coliform, và các chỉ tiêu phóng xạ (α, β). Những giá trị này được quy định nhằm đảm bảo nước thải ra không gây ô nhiễm đến môi trường và các nguồn nước tiếp nhận.

Những phương pháp xử lý nước thải chế biến thực phẩm

Hiện tại có 3 phương pháp chính được dùng để xử lý nước thải chế biến thực phẩm đó là cơ học, hóa học – hóa lý và sinh học. Cụ thể:

• Phương pháp cơ học: Loại bỏ những tạp chất không hòa tan như: Mảnh vụn, bùn, … nhằm ngăn ngừa tắc nghẽn thiết bị. Mặc dù vậy, phương pháp này không giảm đáng kể BOD. Làm thoáng sơ bộ trước khi lắng giúp tăng hiệu quả và giảm BOD 10-15%.

• Phương pháp hóa học – hóa lý: Dùng các loại hóa chất nhằm biến tạp chất thành chất không độc hại, dễ hòa tan hoặc lắng tụ. Phương pháp này giúp loại bỏ những hạt lơ lửng và chất hòa tan nhanh chóng.
• Phương pháp sinh học: Vi sinh vật tiến hành phân hủy chất hữu cơ thành chất vô cơ và các loại khí đơn giản. Cụ thể sẽ có 3 loại: hiếu khí (cần oxy liên tục), kỵ khí (không có oxy hòa tan), thiếu khí (thiếu oxy phân tử, dùng  các chất vô cơ).

Quy trình công nghệ xử lý nước thải chế biến thực phẩm đúng chuẩn

Dưới đây là sơ đồ tổng quan và thuyết minh về quy trình công nghệ xử lý nước thải chế biến thực phẩm:

Sơ đồ tổng quan

Dưới đây là sơ đồ tổng quan về quá trình xử lý nước thải:

Thuyết minh về công nghệ xử lý nước thải chế biến thực phẩm

Bể gom – máy tách rác tinh

Nước thải từ sản xuất sẽ được dẫn qua mương và song chắn rác để loại bỏ rác lớn, rác thu hồi bán cho đơn vị thu mua. Phần còn lại sẽ được chuyển đến bãi vệ sinh. Nước thải sau đó sẽ được tách rác tinh tránh gây ô nhiễm môi trường.

Bể điều hòa

Tại bể điều hoà, nước thải sau khi tách cặn và mỡ sẽ được tập trung vào bể để ổn định lưu lượng và nồng độ chất bẩn. Tại đây sẽ có một máy thổi khí cung cấp khí để xáo trộn, phân hủy một phần chất hữu cơ và khử mùi.

Bể phản ứng

Tại bể phản ứng, nước thải sẽ được cân bằng pH từ 6,7-7,5. Mục đích chính của việc àu là tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý tại UASB.

Bể UASB

Tại bể UASB, vi sinh vật kỵ khí chuyển hóa chất hữu cơ có trong nước thành các hợp chất vô cơ như CO2 và CH4. Khí CH4 sẽ được dùng cho các hoạt động trong cơ sở sản xuất.

Bể Anoxic

Bể Anoxic khử nitrat thành khí nitơ (N₂) trong điều kiện thiếu oxy. Bùn hoạt tính từ bể hiếu khí và bể lắng sinh học được tuần hoàn lại để tăng hiệu suất khử nitrat.

Bể này còn đóng vai trò như bể trung gian, ngăn ngừa bùn nổi trong giai đoạn xử lý hiếu khí và loại bỏ vi khuẩn sợi, giảm khó khăn trong quá trình lắng khi tỷ lệ F/M (Food/Microorganism) thấp.

Phương trình khử nitrat: C₁₀H₁₉O₃N + 10NO₃⁻ → 5N₂ + 10CO₂ + 3H₂O + NH₃ + 10OH⁻

Máy khuấy chìm được lắp ở dưới đáy của bể để tạo sự khuấy trộn giữa nước thải và lớp bùn vi sinh.

Bể Aerotank

Bể Aerotank xử lý nước thải chế biến thực phẩm bằng phương pháp sinh học hiếu khí, trong đó không khí được cấp liên tục để vi khuẩn hiếu khí phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ. 

Các quá trình chính gồm:

• Oxy hóa các hợp chất hữu cơ (BOD, COD) – Quá trình dị hóa:
  (COHNS) + O₂ + vi khuẩn hiếu khí → CO₂ + NH₄⁺ + sản phẩm khác + năng lượng + chất hữu cơ đơn giản
• Tổng hợp sinh khối (Quá trình đồng hóa):
  (COHNS) + O₂ + vi khuẩn hiếu khí → C₅H₇O₂N + năng lượng
• Quá trình nitrate hóa:
  Diễn ra nhờ sự tham gia của hai nhóm vi khuẩn tự dưỡng:

Bước 1: Vi khuẩn Nitrosomonas tiến hành chuyển hóa amoniac thành nitrit: NH₄⁺ + 1,5O₂ → NO₂⁻ + 2H⁺ + H₂O

Bước 2: Vi khuẩn Nitrobacter sẽ tiếp tục chuyển hóa thành nitrit thành nitrat: NO₂⁻ + 0,5O₂ → NO₃⁻

Tổng hợp cả hai phản ứng: NH₄⁺ + 2O₂ → NO₃⁻ + 2H⁺ + H₂O

Hấp thu các dưỡng chất (N, P) vào bùn: Một phần nitơ và phốt pho sẽ được loại bỏ thông qua quá trình hấp thu vào bùn thải sinh học.

Sau quá trình sinh học, hầu hết những chất hữu cơ sẽ được loại bỏ. Nước thải sẽ tiếp tục tự chảy vào bể lắng sinh học.

Bể lắng

Ở bước này, nước thải từ bể aerotank vào các loại bể lắng. Phần bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy và được bơm vào máy tách bùn. Nước thải sau tách bùn sẽ được đưa trở lại bể điều hòa, bùn tiếp tục ép trong máy ép bùn.

Bể trung gian khử trùng

Nước từ bể lắng chảy vào bể trung gian và clorin được thêm vào đây để diệt khuẩn.

Bồn lọc

• Nước từ bể trung gian được bơm vào bồn lọc để loại bỏ cặn lơ lửng.
• Nước thải sau khi xử lý đảm bảo tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT. Bùn thải sẽ được thu gom và xử lý định kỳ.

Tóm lại, hoạt động xử lý nước thải chế biến thực phẩm là một phần không thể thiếu trong việc duy trì sản xuất bền vững. Việc ứng dụng công nghệ và quy trình xử lý hiện đại không chỉ đảm quy định mà còn góp phần bảo vệ môi trường sống và nâng cao chất lượng sản phẩm. Nếu bạn đang có nhu cấu lắp đặt hệ thống xử lý nước đúng chuẩn chất lượng hãy liên hệ ngay với Môi Trường Song Phụng để được hỗ trợ tư vấn.

>>> Dịch vụ dành cho bạn:

• Dịch vụ sửa chữa bơm màng khí nén, cam kết chất lượng và bảo hành lâu dài