Chương 2: Nước dùng và nước thải trong CBTS

Chương 2: Nước dùng nước thải CBTS Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản NƯỚC CẤP/DÙNG Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản I GIỚI THIỆU • Nhà máy chế biến thực phẩm/CBTS yêu cầu nước dùng có chất lượng cao • Ngồi ra, nước cấp phải có giá hợp lý • Nước từ hai nguồn: nước mặt/nước ngầm → xử lý (nhà nước, tư nhân nhà máy CBTS) • Vùng đơng dân cư thị hóa, nước thường thiếu, đặc biệt nguồn nước có chất lượng tốt • Khả cung cấp số lượng nước lớn có chất lượng → quan trọng vấn đề an toàn thực phẩm Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Xử lý sơ nước cấp cần thiết để tránh ảnh hưởng tiềm tàng đến cấu trúc mùi vị thực phẩm, làm hư hỏng sản phẩm • Nước dùng chế biến thực phẩm phải an tồn cho người sử dụng: khơng có chất hữu cơ, màu, mùi vị • Trong cơng nghiệp thực phẩm/CBTS, cần loại bỏ diện chất gây rối loạn nội tiết (endocrinedisrupting chemicals) nước cấp (từ nước mặt: ven biển, sơng, suối,…) gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Lượng nước dùng CBTS thường lớn nhằm bảo đảm hiệu vệ sinh • Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước sử dụng: loại sản phẩm chế biến, qui mơ sản xuất, qui trình sử dụng, mức độ “thực hành giảm thiểu lượng nước dùng” Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản (tonne) Nhu cầu nước cho số ngành chế biến thực phẩm Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản II NƯỚC CẤP • Nước cấp nguồn làm nhiễm bẩn thực phẩm • Nước dùng với nhiều mục đích khác chế biến thực phẩm: vệ sinh, ngâm rửa, tẩy trắng, mạ băng, làm mát, gia nhiệt thành phần thực phẩm • Nước dùng chế biến thực phẩm: nước cấp sinh hoạt/nước giếng thường thỏa mãn tiêu chuẩn nước uống  cần phải xử lý để đạt tiêu chuẩn chế biến thực phẩm • Ba loại nước dùng chính: chế biến, làm mát lị Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Nước chế biến (process water) • Nước dùng chế biến bao gồm: nước rửa vệ sinh nguyên liệu thơ, máy móc thiết bị chế biến, nhà xưởng • Nước dùng nấu/thêm trực tiếp vào sản phẩm phải thỏa mãn chất lượng không làm thay đổi chất lượng sản phẩm → nước không chứa chất ô nhiễm ảnh hưởng đến cảm quan (nước không q cứng, khơng màu, mùi vị) • Ngồi chất lượng nước, thiết kế, lắp đặt bảo dưỡng hệ thống cấp nước quan trọng Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Nước làm mát/giải nhiệt (cooling water) • Nước làm mát sử dụng cho thiết bị điều hịa khơng khí, q trình sản xuất phát điện • Nước làm mát chủ yếu dùng tháp làm mát • Nước làm mát dùng chế biến thực phẩm như: làm nguội sản phẩm, công nghiệp rượu bia chai rửa nước lạnh Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Theo nguyên lý hoạt động, hệ thống làm lạnh nước bao gồm: ✓ Hệ thống xả thẳng: nước từ nguồn đưa vào hệ thống làm lạnh, sau lại xả ✓ Hệ thống tuần hoàn: nước sau làm lạnh, đưa qua làm thoáng cho giảm nhiệt độ, sau lại cấp trở lại hệ thống làm lạnh Tùy theo phương pháp cấu tạo hệ thống làm lạnh, mà chất lượng nước cấp phải đảm bảo thỏa mãn tiêu chuẩn khác Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Chất rắn: chất rắn hòa tan lơ lửng ✓ Rắn lắng làm giảm khả nước hệ thống cống thải ✓ Rắn lơ lửng tác động đến nguồn nước tiếp nhận: ảnh hưởng đời sống động thực vật đáy, giảm khả xuyên thấu ánh sáng,… ✓ Rắn hòa tan (TDS) thường kiểm tra, hàm lượng chúng cao nước thải có mức độ nhiễm thấp Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Mùi: ✓ Mùi gây phân hủy chất hữu (amine, diamine, ammonia, H2S) ✓ Vấn đề mùi thối khơng khí, mùi hôi nước thải ảnh hưởng đến sức khỏe dân cư (stress, bệnh,…) → chấp nhận hay không? Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Nhiệt độ: ✓ Phải kiểm soát nhiệt độ nước thải để tránh ảnh hưởng đời sống thủy sinh nguồn tiếp nhận ✓ Nhiệt độ nguồn tiếp nhận không tăng 23oC không làm giảm hàm lượng ôxy ✓ Trừ nước thải từ khu luộc/hấp tiệt trùng, nhiệt độ nước thải CBTS thường không cao môi trường Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản ➢ Chất hữu Nước thải CBTS chia thành loại: - Tải lượng thấp, lưu lượng cao: tiếp nhận nguyên liệu, nước rửa cá,… chuyển cá: 834 l/tấn cá, SS: 5000 mg/l - Tải lượng cao, lưu lượng thấp: nước cá nguyên chất (stickwater): 500 l/tấn cá, BOD 56.000 – 112.000 mg/l, chủ yếu protein Có nhiều phương pháp để ước lượng hàm lượng chất hữu nước thải (BOD, COD, TOC,…) Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • BOD: đo lượng ơxy tiêu hao để ôxy hóa chất hữu Trong nước thải CBTS, BOD chủ yếu từ hai nguồn: hợp chất carbon nitơ BOD chủ yếu phát sinh từ q trình móc bỏ nội tạng rửa; nitơ chủ yếu từ nước thải chứa máu cá Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • COD: tiện lợi BOD COD > BOD, hàm lượng COD có tương quan với hàm lượng BOD → phân tích COD để đánh giá nhanh BOD • Tổng cacbon hữu (TOC, total organic carbon): TOC xác định cách đốt mẫu máy phân tích TOC, tạo thành CO2 nước → loại nước → khí cháy xác định máy phân tích hồng ngoại Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Tương quan BOD COD nước thải fillet cá Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Dầu, mỡ khoáng (fats, oil and grease): ✓ Dầu, mỡ khoáng có nước thải chủ yếu q trình CBTS, đặc biệt đồ hộp ✓ Dầu, mỡ khoáng thường mặt → ảnh hưởng chuyển tải ôxy vào nước cảm quan, làm giảm khả chuyển tải nước thải đường ống ✓ Tồn dạng: tự (>150 µm), phân tán (20-150 µm) nhũ tương (< 20 µm) Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản ➢ Chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho) ✓ Gây phú dưỡng, ảnh hưởng đời sống thủy sinh ✓ Hàm lượng chất dinh dưỡng nước thải thường thấp ✓ Tỷ lệ N:P = 5:1 → trình xử lý sinh học đạt hiệu tốt ✓ Ngoài phần từ nguyên liệu, phốtpho có nguồn gốc từ hóa chất dùng chế biến nước rửa vệ sinh nhà xưởng Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Thành phần nước thải chế biến thủy sản Chương TSCẩm Nguyễn Túsản - Khoa Thủy sản TS Nguyễn Phúc Tú -Phúc KhoaCẩm Thủy • Thành phần nước thải phát sinh từ CBTS có nồng độ COD, BOD5, chất rắn lơ lửng, tổng nitơ photpho cao • Nước thải có khả phân thủy sinh học cao thể qua tỉ lệ BOD/COD, tỷ lệ thường dao động từ 0,6 đến 0,9 • Đặc biệt nước thải phát sinh từ chế biến cá da trơn có nồng độ dầu mỡ cao từ 250 đến 830 mg/L • Nồng độ photpho nước thải chế biến tơm cao lên đến 120 mg/L Chương TSCẩm Nguyễn Túsản - Khoa Thủy sản TS Nguyễn Phúc Tú -Phúc KhoaCẩm Thủy Lấy mẫu đánh giá • Rất khó ước lượng xác lượng nước thải ngày/mỗi sản phẩm biến động lượng sản xuất ngày, lượng nước dùng nồng độ chất nhiễm • Nhận xác mẫu đại diện vấn đề quan trọng • Khơng u cầu biết tải lượng nước thải 24 giờ, mà cần phải xác định nồng độ tối đa, khoảng thời gian đạt nồng độ tối đa biến động ngày Chương TSCẩm Nguyễn Túsản - Khoa Thủy sản TS Nguyễn Phúc Tú -Phúc KhoaCẩm Thủy • Có số phương pháp để thu mẫu gộp (composited sample) 24 : a) Phương pháp tỷ lệ - thời gian (time-proportional method): thu mẫu khoảng thời gian xác định (1 phút, 30 phút,…) → tần suất lớn, mẫu đại diện b) Phương pháp tỷ lệ - thể tích (volume-proportional method): thu mẫu sau thể tích nước thải xác định chảy qua thiết bị đo (100 l, 1000 l,…) c) Phương pháp tỷ lệ - lưu lượng (flow-proportional method): thu mẫu thời điểm định với tỷ lệ tương ứng với lưu lượng thời điểm thu d) Phương pháp kết hợp (combination method): mẫu thu tỷ lệ với thời gian thể tích Chương TSCẩm Nguyễn Túsản - Khoa Thủy sản TS Nguyễn Phúc Tú -Phúc KhoaCẩm Thủy Để nhận kết phân tích xác, phải tuân thủ điều kiện sau: - Bảo đảm mẫu lấy thật đại diện cho dòng nước thải - Dùng kỹ thuật lấy mẫu phù hợp - Bảo quản mẫu phân tích Chương TSCẩm Nguyễn Túsản - Khoa Thủy sản TS Nguyễn Phúc Tú -Phúc KhoaCẩm Thủy Khử trùng (water disinfection) • Khử trùng phương pháp Pasteur (pasteurization) thường khơng thích hợp chi phí cao • Cách dễ thêm – mg/l chlorine để diệt khuẩn, dùng liều thấp cho sản phẩm • Hiệu khử trùng ozone cao (thời gian bán hủy ozone nước 40 phút pH = 7,6 nhiệt độ 14,6oC • Khử trùng tia cực tím (254 nm) giây đủ để diệt vi khuẩn vi sinh vật khác Chương TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản