phương pháp xử lí nước thải ngành chế biến sữa

Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 1 Đặt vấn đề Sữa là nguồn dinh dưỡng có giá trị, phù hợp với mọi lứa tuổi, đặc biệt là trẻ em, người lớn tuổi và phụ nữ mang thai. Sữa cung cấp nhiều chất bổ dưỡng và năng lượng cần thiết cho quá trình hoạt động của cơ thể. Ngày nay, khi mức sống ngày được nâng cao thì các sản phẩm sữa càng được sử dụng rộng rãi. Cũng như các ngành công nghiệp khác, trong những năm gần đây, ngành công nghiệp chế biến sữa của Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh mẽ.Các sản phẩm sữa được sản xuất tại Việt Nam được bày bán và tiêu thụ khắp nơi. Chương trình phát triển sữa còn gắn với các chương trình dinh dưỡng học đường, chương trình chống suy dinh dưỡng, … nhằm phấn đấu đưa lượng sữa trên đầu người mỗi năm từ 8 lít hiện nay lên 13-14 lít vào năm 2010. Cải thiện chiều cao của người Việt Nam. Để đáp ứng những nhu cầu đó, chính phủ đã giao cho Bộ công nghiệp gấp rút hoàn thành “Đề án phát triển ngành Công nghiệp sữa đến năm 2010” theo hướng tăng dần tỷ lệ sử dụng nguyên liệu sữa tươi trong nước và giảm dần tỷ lệ nguyên liệu sữa bột nhập ngoại. Tiến hành đầu tư mở rộng hoặc xây dựng mới một loạt cơ sở sản xuất cùng với việc phát triển đàn bò sữa một cách nhanh chóng. Mục tiêu năm 2005 Việt Nam tự túc 20% nguyên liệu, tổng công suất các nhà máy chế biến sữa sẽ đạt 667 triệu lít và đến năm 2010 xấp xỉ 40% nhu cầu nguyên liệu, đạt 900 triệu lít. Hiện nay nhu cầu tiêu thụ sữa trong cả nước đạt trên 600 triệu lít/năm, năm 2002 sữa khai thác từ đàn bò trong nước đạt trên 90 ngàn tấn (đáp ứng 14-15% nhu cầu) . Như một hệ quả tất yếu, khi có điều kiện khai thác nguyên liệu tại chỗ, ngành công nghiệp chế biến sữa của Việt Nam sẽ có đủ các điều kiện thuận lợi để phát triển. Tuy nhiên, bên cạnh những đóng góp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần thiết cho cuộc sống của con người, công nghiệp chế biến sữa cũng tạo ra nhiều chất thải góp phần làm ô nhiễm môi trường tự nhiên. Nhiều nhà máy không chú trọng và đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải đã gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng cho những khu vực xung quanh. Điều này thúc đẩy việc đầu tư, lựa chọn và áp dụng những kỹ thuật xử lý chất thải phù hợp để hạn chế và loại trừ các tác động xấu đến môi trường xung quanh. SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 2 I.Tổng quan về công nghệ chế biến sữa: 1) Thành phần của sữa: Sữa nguyên chất có thành phần dinh dưỡng cao. Nó chứa nhiều nước và giàu muối khoáng, protein (chủ yếu là cazein), mỡ bơ, đường (đặc biệt là lactoza) và các vitamin. Thành phần của sữa: Protein Casein Protein nhũ Đường Chất béo Chất tro Sữa bò 3.6 3 0.6 5.0 3.7 0.7 Sữa dê 3.7 2.9 0.8 4.3 4.3 0.9 Người ta phân Protein thành 2 loại: các protein của dịch đường sữa và các loại casein.  Thành phần chủ yếu của protein dịch đường sữa (chiếm 15÷22%) bao gồm: β_lactoglobulin, α_lactalbumin, serumalbumin, các globulin miễn dịch và cuối cùng là một lượng nhỏ các enzim.  Cazein là thành phần chủ yếu của protein sữa (chiếm 75÷85%). Đặc trưng của casein là không tan trong môi trường axit yếu. Bao gồm: α s1 _cazein, β_cazein, k_cazein, y_cazein.  Hidrat cacbon: đường chủ yếu trong sữa là lactoza, chiếm 4÷6% trọng lượng sữa.  Lipit: chất béo của sữa chứa 95÷96% các trilixerol. Hàm lượng tương đối cao của các axit béo trọng lượng thấp, trước hết là axit butyric, là đặc điểm đặc trưng của sữa.  Muối khoáng: chủ yếu là các muối của calcium, sodium, potassium và magnesium ở dạng phosphate, chloride, nitrat và caseinate. Ngoài ra, còn sự hiện diện của sulphur, kẽm, rubidium, bromine, nhôm, sắt, … với số lượng rất nhỏ.  Vitamin: A, D, E và K. Ở trong bầu vú của động vật thì sữa hoàn toàn vô trùng nhưng khi đi ra khỏi núm vú thì nó bị nhiễm bởi khu hệ bình thường của động vật, sau đó được bổ sung thêm bởi các vi sinh vật khác từ người vắt sữa, máy hoặc bình chứa. 2) Công nghệ chế biến sữa: Để xác định các nguồn thải chủ yếu của công nghệ chế biến sữa, ta cần phải hiểu rõ về các quá trình chế biến và các công đoạn sản xuất chính. Các sản phẩm sữa hầu hết được sản xuất từ sữa bò, một loại thực phẩm tiết ra từ tuyến vú của con bò cái để nuôi dưỡng bê con mới sinh. Sữa sau khi được vắt, chứa vào các thùng, can, muốn sản xuất thành các sản phẩm khác phải qua qui trình chế biến sữa bao gồm các bước: • Tiếp nhận sữa: sữa được đưa vào các bồn trữ cô lập hoặc được làm lạnh. • Xử lý nhiệt (thermization): để trữ được sữa qua vài giờ hoặc vài ngày mà không bị suy giảm về chất lượng, người ta đun sữa ở nhiệt độ 63÷65 o C trong vòng 15 giây ngay sau khi tiếp nhận. • Thanh trùng (pasteurization): là phương pháp xử lý nhiệt nhằm giết các vi sinh vật gây bệnh dạng không bào tử hoặc dạng sinh dưỡng và để làm giảm số lượng vi sinh vật tự sinh đến mức không gây ảnh hưởng đến chất lượng sữa. SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 3 • Gạn lọc: loại bỏ các cặn lắng và vật lạ trong sữa đồng thời tách ly tâm để vớt váng sữa. • Tiêu chuẩn hóa: hàm lượng sữa béo bằng việc tách riêng một phần sữa để tách kem và sau đó cho sữa đã tách kem trở lại vào bồn chứa. • Đồng hóa sữa: nhằm giảm kích thước của các hạt sữa, duy trì sự phân tán của chúng thay vì để chúng tập hợp lại thành lớp nổi trên bề mặt. • Khử khí: để đuổi khí và các chất bay hơi gây mùi hôi. 3) Chất thải từ các sản phẩm chủ yếu được chế biến từ sữa: • Sản xuất sữa tươi: Nguồn gây ô nhiễm chính là các sản phẩm hỏng hoặc các sản phẩm đã quá hạn sử dụng được trả lại. Ngoài ra còn các loại chất thải rắn dùng làm bao bì như chai thủy tinh, chai nhựa PE hoặc các bao bì giấy. • Sản xuất các sản phẩm sữa lên men: Do độ nhớt của các sản phẩm lên men rất cao nên một số lượng đáng kể bám dính trên bề mặt của thiết bị sản xuất gây nên tải lượng ô nhiễm cao khi vệ sinh thiết bị. Nước thải từ việc sản xuất các sản xuất lên men thường có pH tương đối thấp từ 4.5÷4.7. • Sản xuất bơ: Bơ về cơ bản là phần chất béo của sữa và được sản xuất từ phần kem được tách ra từ sữa nguyên chất. Do đó, nguồn gây ô nhiễm chính trong quá trình sản xuất là nước sữa thải bỏ. • Sữa cô đặc: Nguồn ô nhiễm từ lượng sữa mất mát trong quá trình vệ sinh thiết bị và đóng gói. • Sữa bột: Bột sữa rơi vãi trong quá trình sản xuất gây ô nhiễm. • Kem: Sự đánh đổ đường, chất màu, hương liệu, … gây ra hàm lượng chất hữu cơ cao trong nước thải. • Dầu bơ: Nguồn gây ô nhiễm đáng kể cho dòng thải là từ phần huyết thanh sữa tách ra trong quá trình sản xuất dầu bơ. • Phó-mát: Dịch sữa là phần thải chủ yếu trong quá trình sản xuất, dịch sữa từ công đoạn nén phó-mát có hàm lượng clorua natri cao gây nên khó khăn cho quá trình xử lý nước thải bằng các quá trình sinh học. Ngoài ra, trong dịch sữa còn lẫn các hạt phó-mát làm cho nồng độ chất rắn trong nước thải cao. • Casein: Nguồn gây ô nhiễm chính là dịch sữa, nước rửa casein và các hạt casein. 4) Thành phần và tính chất nước thải chế biến sữa: SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 4 • Các nguồn nước thải của nhà máy chế biến sữa: Nước thải của nhà máy chế biến sữa nói chung là sự pha loãng của sữa và các sản phẩm từ sữa do sự rơi vãi từ các công đoạn chế biến, hoặc do sự rò rỉ được phép của thiết bị công nghệ, cùng với các hóa chất tẩy rửa, dầu mỡ dùng để vệ sinh thiết bị cũng như các dụng cụ lưu trữ, Dựa vào qui trình công nghệ sản xuất sữa, ta thấy nước thải chung của nhà máy chế biến sữa bao gồm:  Nước thải sản xuất: o Nước rửa các bồn chứa và can ở các trạm tiếp nhận. o Nước súc rửa các sản phẩm dư bên trong hoặc trên bề mặt của tất cả các đường ống, bơm, bồn chứa, thiết bị công nghiệp, máy đóng gói, …. o Nước rửa thiết bị, rửa sàn cuối mỗi chu kỳ hoạt động. o Sữa rò rỉ từ các thiết bị, hoặc do làm rơi vãi nguyên liệu và sản phẩm. o Một số chất lỏng khác như sữa tươi, sữa chua kém chất lượng, bị hư hỏng do quá trình bảo quản và vận chuyển cũng được thải chung vào hệ thống thoát nước. o Nước thải từ nồi hơi, từ máy làm lạnh. o Dầu mỡ rò rỉ từ các thiết bị và động cơ.  Nước thải sinh hoạt. • Thành phần, tính chất của nước thải ngành chế biến sữa: Nếu loại trừ nước thải sinh hoạt, thành phần gây ô nhiễm chính trong quá trình sản xuất sữa là sữa và các sản phẩm từ sữa (chiếm 90% tải lượng hữu cơ_BOD). Vì vậy, các chỉ số cần quan tâm đối với nước thải sản xuất là BOD, COD, SS và chất béo. Sữa tươi nguyên chất có giá trị BOD cao (khoảng 100000 mg/l). cho nên những dung dịch sữa pha loãng cũng có ảnh hưởng ô nhiễm rõ rệt. Những thành phần chính tham gia vào BOD của nước thải chế biến sữa là lactose, bơ sữa, protein và acid lactic. Bản chất của chất thải sinh ra bởi các quá trình khác nhau của nhà máy chế biến sữa nói chung hoàn toàn giống nhau, đều phản ánh sự ảnh hưởng lấn át của sữa. Tuy nhiên các quá trình khác nhau làm ảnh hưởng đến thành phần chi tiết. Vì vậy, thành phần và lưu lượng nước thải của mỗi nhà máy tùy thuộc vào các quá trình thực hiện, điều kiện và công nghệ sản xuất. Muốn xác định chính xác thành phần nước thải của mỗi nhà máy, chúng ta phải tiến hành khảo sát thực tế. Nhìn chung, nước thải chế biến sữa ban đầu là trung tính hoặc hơi kiềm, nhưng có khuynh hướng trở nên acid hoàn toàn một cách nhanh chóng do sự thiếu hụt của oxy tạo điều kiện lên men của lactose thành acid lactic, khi đó pH giảm và có khả năng gây ra sự kết tủa casein. Nước thải chế biến sữa thường có hàm lượng chất hữu cơ hòa tan cao, ít chất lơ lửng. Vì vậy, chúng là nguồn thức ăn cho vi khuẩn và các vi sinh vật, gây nên sự thiếu hụt oxy nghiêm trọng do được vi khuẩn và các vi sinh vật tiêu thụ với tốc độ rất nhanh. Ngoài ra sữa cũng chứa cả Nitơ và Photpho, là thức ăn tốt cho thực vật có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước. • Khả năng gây ô nhiễm của nước thải ngành chế biến sữa ở Việt Nam: Do thiếu nguồn nguyên liệu tại chỗ nên các nhà máy chế biến sữa ở nước ta chủ yếu xuất phát với nguồn nguyên liệu là dạng sữa thành phẩm nhập ngoại, không sản xuất các loại sản phẩm có nước thải ô nhiễm cao như: phó-mát, bơ, dịch sữa, ….Vì vậy SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 5 hàm lượng COD, BOD 5 trong nước thải chế biến sữa ở nước ta nói chung tương đối thấp, lưu lượng và thành phần nước thải ít thay đổi theo mùa. Tuy nhiên do trang thiết bị công nghệ, trình độ sản xuất còn kém nên mức độ tiêu hao nguyên liệu cao làm gia tăng ô nhiễm bởi các sản phẩm hỏng hoặc thất thoát nguyên liệu trong quá trình sản xuất. Bên cạnh đó, các nhà máy chế biến sữa thường nằm gần hoặc trong khu vực dân cư, chưa có hệ thống xử lý nước thải sản xuất do đó nước thải sản xuất chưa qua xử lý được trộn lẫn với nước thải sinh hoạt trước khi đi vào hệ thống cống thoát chung. Điều này gây ô nhiễm môi trường cho các khu vực xung quanh. SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 6 II. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải: Hiện nay để xử lý nước thải sinh hoạt hay công nghiệp, trên thế giới có rất nhiều phương pháp khác nhau: • Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học. • Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học. • Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý. • Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. • Xử lý nước thải bằng phương pháp nhiệt. Mỗi phương pháp đều giúp loại bỏ một số thành phần ô nhiễm có trong nước thải. Việc sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các phương pháp trên, tùy thuộc vào các yếu tố sau: • Yêu cầu xử lý: cần xác định chất lượng nước đầu ra phải thỏa mãn một yêu cầu cụ thể nào? • Đặc tính của nước thải: cần xác định cụ thể thành phần các chất gây ô nhiễm có trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, dạng keo, dạng hòa tan, . . .), khả năng phân hủy sinh học và độ độc của các thành phần vô cơ và hữu cơ. • Chi phí xử lý, chi phí đầu tư cho từng phương án đưa ra. • Các quy định về môi trường của địa phương. 1) Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học. Quá trình xử lý cơ học được thực hiện ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý hay còn gọi là quá trình xử lý sơ bộ trước khi qua các bước xử lý tiếp theo. Mục đích:  Nhằm loại bỏ các tạp chất không tan bao gồm các tạp chất vô cơ và hữu cơ trong nước: những vật nổi lơ lửng có kích thước lớn như mảnh gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả,…; những cặn như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh, …; dầu mỡ.  Nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo. Các công trình bố trí trong giai đoạn này gồm: a) Song chắn rác và lưới chắn rác: Song chắn rác và lưới chắn rác được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào bể thu gom. Chúng được sử dụng để loại bỏ các loại rác có kích thước lớn như lá cây, que, xương động vật, … nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc nghẽn hệ thống, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý tiếp theo. Hiệu quả của song chắn rác phụ thuộc vào kích thước của khe song Ta có thể làm sạch song chắn và lưới chắn bằng thủ công hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hay bán tự động. Thiết bị nghiền và cắt vụn rác: nhằm cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, hoặc mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải mà không làm tắc ống, không gây hại cho máy bơm. Tuy nhiên loại thiết bị này gây nhiều khó khăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên. b)Bể lắng cát: SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 7 Bể lắng cát thường đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa lưu lượng, chất lượng nước. Bể lắng cát hoạt động theo nguyên tắc lắng trọng lực nhằm loại bỏ các cặn thô, nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tàn, than vụn, vỏ trứng, v.v… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công trình xử lý sau. c) Bể tách dầu mỡ: Thiết bị thu dầu thường được đặt trước cửa xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa ở nhà máy và thường đặt sau bể lắng cát, trước bể lắng đợt I. Ta cần quan tâm đến chất béo vì nó: bít kín đường ống dẫn, khe hở giữa các vật liệu lọc; phá vỡ cấu trúc bùn hoạt tính ở aroten; cản trở quá trình lên men; che phủ mặt thoáng, cản trở xâm nhập oxy vào nước. Quá trình tách dầu mỡ được thực hiện bằng cách hòa tan vào nước những bọt khí nhỏ, những bọt khí này bám vào các hạt cặn làm cho tỷ trọng của tổ hợp cặn khí giảm, lực đẩy nổi xuất hiện, khi lực đẩy nổi đủ lớn hỗn hợp cặn – khí nổi lên mặt nước và được gạt ra ngoài. d)Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng: Có thể đặt sau song chắn rác, trước trạm bơm, bơm đều nước thải lên bể lắng đợt I. Nhằm mục đích điều hòa lưu lượng cũng như chất lượng nước cho các công trình trong hệ thống xử lý nước thải. Thường có thiết bị khuấy trộn nhằm hòa trộn để san bằng nồng độ các chất bẩn cho toàn bộ hệ thống thể tích nước thải có trong bể và để ngăn ngừa cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có để đảm bảo chất lượng của nước thải là ổn định đối với hệ thống xử lý sinh học phía sau. Trong bể cũng phải đặt các thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi. e) Bể lắng đợt I: Nhằm tách các chất rắn lơ lửng có trong nước dựa trên nguyên tắc lắng trọng lực. Bể lắng đợt I là một công trình xử lý sơ bộ thường được áp dụng trước khi đưa nước thải tới các công trình xử lý phức tạp hơn. Ngoài việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng, bể lắng đợt I còn có thể làm giảm bớt tải lượng BOD, COD cho công trình xử lý sinh học phía sau. Hiệu suất của giai đoạn này có ảnh hưởng đến hiệu suất của công trình xử lý sinh học phía sau. Căn cứ vào chiều nước chảy trong bể, người ta phân biệt thành các dạng: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng Radian. Thông thường người ta thường gộp chung bể lắng cát vào bể lắng đợt I thành một công trình vì bể lắng đợt I hoàn toàn có khả năng lắng cặn của bể lắng cát. 2) Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý: Cơ sở của phương pháp này là các phản ứng sinh hóa diễn ra giữa chất ô nhiễm và hóa chất thêm vào. Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa khử, phản ứng trung hòa tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại. Các phương pháp hóa lý thường được ứng dụng nhiều nhất là oxy hóa và trung hòa. Nói chung, bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải. a) Phương pháp đông tụ: SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 8 Là quá trình làm thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương. Phương pháp này hiệu quả nhất khi sử dụng để tách các hạt phân tán có kích thước 1÷1000µm. Trong xử lý nước thải sự đông tụ diễn ra dưới ảnh hưởng của các chất đông tụ. Chất đông tụ trong nước tạo thành các bông Hydroxit kim loại, lắng nhanh dưới tác dụng của trọng lực. Các bông này có khả năng hút các hạt keo, các hạt lơ lửng và kết hợp chúng lại với nhau. Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, muối sắt, các hợp chất của chúng hoặc dung dịch hỗn hợp keo tụ được sản xuất từ bùn đỏ. Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hóa lý, giá thành, pH, nồng độ tạp chất trong nước. b) Phương pháp keo tụ: Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các tạp chất cao phân tử vào nước. Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các hạt phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng. Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông Hydroxit nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm lượng chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng. Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột, Este, Xenlulose, Dectrin (C 6 H 10 O 5 )n, chất keo vô cơ là Dioxit Silic đã hoạt hóa (xSiO 2 .yH 2 O), chất keo tụ hữu cơ tổng hợp (-CH 2 – CH – CO – NH 2 -), Poliacrilamit kỹ thuật (PAA), PAA hoạt hóa. c) Phương pháp tuyển nổi: Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhằm loại bỏ các tạp chất không tan và khó lắng hoặc có thể dùng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt. Tuyển nổi được áp dụng để xử lý nước thải của nhiều ngành sản xuất như: chế biến dầu mỏ, tơ sợi nhân tạo, giấy xenlulo, da, hóa chất, thực phẩm, chế tạo máy. Trong nước thải chế biến thủy hải sản, phương pháp tuyển nổi thường được áp dụng để xử lý nước thải có chứa các chất lơ lửng và mỡ thủy sản, đặc biệt là xử lý cá Basa; và loại bỏ chất béo trước khi qua giai đoạn xử lý khác. Hơn nữa, nó còn được dùng để tách bùn hoạt tính sau khi xử lý hóa sinh. Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa các bọt khí mịn vào pha lỏng. Bọt khí mịn dính bám vào các hạt, và lực đẩy nổi đủ lớn đẩy các hạt bám dính bọt khí lên bề mặt. Hiệu quả phân riêng của tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và bong bóng khí. Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15÷30µm. Có nhiều dạng tuyển nổi để xử lý nước thải bao gồm: tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch, tuyển nổi với việc cho thông khí qua vật liệu xốp, tuyển nổi hóa học, tuyển nổi điện, tuyển nổi với sự tách không khí bằng cơ khí. d) Phương pháp hấp phụ: Phương pháp này được sử dụng để làm sạch nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan, sau xử lý sinh học nếu nồng độ các chất này không cao và không bị phân hủy bởi vi sinh vật hoặc chúng rất độc. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao 80÷90%, có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải. Chất hấp phụ thường được sử dụng là: than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của vài ngành sản xuất (tro, rỉ, mạt cưa), chất hấp phụ vô cơ (đất sét, silicagen, keo nhôm) và các chất hydroxit kim loại (ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn). SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 9 3) Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: Mục đích cơ bản của phương pháp xử lý sinh học là lợi dụng các hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật để phân hủy các hợp chất hữu cơ, làm keo tụ các chất keo lơ lửng không lắng được trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng một số chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận được các chất làm vật liệu xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên khối lượng sinh khối được tăng lên. Xử lý sinh học gồm các bước:  Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc Cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh.  Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải.  Loại các bông cặn sinh học ra khỏi nước bằng quá trình lắng trọng lực. Phương pháp này được sử dụng để loại bỏ các tạp chất vô cơ như sulfite, muối amoni, nitrat. Do vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học nên tùy vào tính chất hoạt động và môi trường sống của chúng, ta có thể chia phương pháp sinh học thành: 3.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên: Cơ sở của phương pháp này dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước. Việc xử lý nước thải thực hiện trên các công trình: a) Hồ sinh vật: Là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn, nhưng ở đấy sẽ diễn ra quá trình chuyển hóa các chất bẩn với vai trò chủ yếu là các loại vi khuẩn và tảo. Cơ chế chung của quá trình: khi vào hồ, do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy. Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ bị vi khuẩn hấp phụ và oxy hóa. Vi khuẩn sử dụng oxy do rong tảo sinh ra trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí và sản phẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO 2 , các muối nitrat, nitrit, . . . Để hồ tự nhiên hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn 6 0 C. Theo bản chất của quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại:  Hồ sinh vật hiếu khí: Là hồ mà ánh sáng mặt trời có thể xuyên qua nước xuống tận đáy. Ở hồ này quá trình quang hợp của tảo được thực hiện trong toàn bộ tầng nước nên sự khuyếch tán oxy qua bề mặt và quang hợp là những yếu tố chính cung cấp oxy cho nước. Chất hữu cơ được oxy hóa chủ yếu là nhờ hô hấp của vi khuẩn hiếu khí.  Hồ sinh vật tùy tiện (Faculatative pond): Hồ có độ sâu từ 1,5 đến 2,0m. Thời gian lưu nước trong hồ là 5 đến 30 ngày. Trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có thể diễn ra 2 quá trình: oxy hóa hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ. Vi khuẩn và tảo trong hồ có quan hệ tương hỗ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hóa các chất. Oxy cung cấp SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 10 cho quá trình chuyển hóa chất hữu cơ chủ yếu là do quang hợp của tảo và khuyếch tán từ khí quyển qua bề mặt hồ. Ngoài ra, các vi khuẩn tùy tiện hoặc vi khuẩn kị khí còn sử dụng oxy liên kết từ nitrit, nitrat, sunfat, . . . để oxy hóa chất hữu cơ.  Hồ sinh vật kị khí: Trong hồ kị khí, quá trình chuyển hóa chất bẩn chủ yếu diễn ra trong lớp cặn lắng và lớp nước sâu thiếu oxy. Hồ thường sâu từ 2,5 đến 5m và thời gian lưu nước lại từ 1 đến 20 ngày phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. b) Cánh đồng tưới_Cánh đồng lọc: Là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải. Xử lý nước thải trong điều kiện này diễn ra dưới tác động của VSV, ánh sáng mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó các VSV có sẵn trong đất sẽ phân hủy chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ. Nước thải khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng, phần còn lại chảy vào hệ thống tưới tiêu nước, ra sông và bổ sung cho nước nguồn. 3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo: a) Xử lý sinh học trong môi trường kị khí: Trong điều kiện không có oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân hủy nhờ VSV và sản phẩm cuối cùng của quá trình này là các chất khí như mêtan (CH 4 ) và cacbonic (CO 2 ) được tạo thành. Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn kị khí chủ yếu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước:  Phân hủy các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, axit amin hoặc các muối piruvat khác. Đây là nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động.  Các nhóm vi khuẩn kị khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit acetic hoặc glixerin, axetat, . . . 223223 32 HCOCOOHCHOHCOOHCHCH ++→+ 232223 222 HCOOHCHOHCOOHCHCHCH +→+  Các nhóm vi khuẩn kị khí bắt buộc lên men kiềm (chủ yếu là các loại vi khuẩn lên men mêtan như Methanosarcina và Methanothrix) đã chuyển hóa axit acetic và hydro thành CH 4 và CO 2 . 423 CHCOCOOHCH +→ 3423 HCOCHOHCOOCH +→+ OHOHCHHHCO 2423 24 ++→+ Quá trình lên men kị khí diễn ra trong hai điều kiện nhiệt độ: lên men ấm ở nhiệt độ từ 29-38 0 C và lên men nóng ở nhiệt độ 49-57 0 C. Khi lên men nóng, tốc độ phân hủy chất hữu cơ tăng gần 2 lần so với lên men ấm. Độ pH thích hợp từ 6.6-7.6 với giá trị tối ưu xấp xỉ 7.0. Trong quá trình lên men, pH của hỗn hợp chất hữu cơ sẽ thay đổi từ mức thấp lên mức cao. Yêu cầu nồng độ các chất dinh dưỡng trong nước thải là: COD:N:P=350:5:1. Hàm lượng kim loại nặng trong bùn cặn như đồng, kẽm, niken phải nằm ở mức thấp. Các loại bể kị khí:  Các loại bể lắng nước thải kết hợp với lên men bùn cặn lắng: Trong quá trình này diễn ra quá trình lắng cặn nước thải và lên men bùn cặn lắng. Đó là: bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men, . . . SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong [...]... Hấp phụ khí chứa axít bằng nước thải chứa kiềm hoặc hấp phụ ammoniac bằng nước axít,… b) Phương pháp oxy hóa khử: oxy hóa bằng clo hoặc bằng H2O2 c) Phương pháp ozon hóa d) Phương pháp điện hóa SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Trang Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa 14 III Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải chế biến sữa: Như đã trình bày ở các phần trước, bản chất của... photpho trong bùn Các cơng trình điển hình là các loại aeroten hệ Bardenpho, kênh oxy hóa hồn tồn SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa 13 4) Trang Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học: a) Phương pháp trung hòa: Thường dùng để khử các chất hòa tan hoặc để xử lý sơ bộ nước thải trước khi xử lý sinh học Nước thải có chứa các axít vơ cơ hoặc... đầy đủ nguồn dinh dưỡng cho VSV hoạt động Sau khi ra khỏi bể UASB, nước thải có hàm lượng BOD giảm xuống SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa 15 Trang thích hợp cho q trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính Khí sinh ra được thu về bình chứa có thể dùng làm khí đốt Nước thải từ bể UASB được bơm sang bể đệm Từ bể đệm nước thải tiếp tục được.. .Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa 11 Trang  Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc o Bể lọc kị khí: trong bể này có lắp các giá thể vi sinh vật dính bám, là các loại vật liệu hình dạng, kích thước... dòng nước thải đi qua tầng cặn lơ lửng: dạng điển hình là bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí (UASB) b) Xử lý sinh học trong mơi trường hiếu khí: Khi đưa nước thải vào các cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí, các chất hữu cơ ở trạng thái hòa tan, keo và khơng hòa tan phân tán nhỏ sẽ được hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn Sau đó chúng được chuyển hóa và phân hủy... sự pha lỗng của sữa và các sản phẩm từ sữa, chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan với thành phần chính là protein, chất béo, lactose và nói chung là khơng độc hại hoặc khơng có ảnh hưởng đến việc vận hành các phương pháp xử lý sinh học Vì vậy các q trình sinh học được xem là thích hợp nhất Do hàm lượng BOD đầu vào của nước thải khá cao cho nên trước khi vào bể xử lý hiếu khí, ta cho qua bể xử lý kỵ khí UASB... phần sinh vật chủ yếu của màng là vi khuẩn, ngồi ra còn có các loại động vật ngun sinh, nấm, xạ khuẩn, Sau một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa 12 Trang lên, các chất khí tích tụ phía trong tăng lên và màng bị tách khỏi vật liệu lọc Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên Sự hình thành các màng... Polyme để tăng độ kết dính rồi được đưa sang máy ép bùn để tạo thành bánh bùn Các bánh bùn có thể đem đi nơi khác một cách dễ dàng, dùng cho bón cây SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa 16 SVTH: Đồng Thị Minh Hậu Trang GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Đồ án xử lý nước thải ngành chế biến sữa IV Trang 17 Tính tốn: Nhiệm vụ thiết kế: thiết kế bể . thải bằng phương pháp cơ học. • Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học. • Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý. • Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. • Xử lý nước thải bằng phương pháp. nước axít,…. b) Phương pháp oxy hóa khử: oxy hóa bằng clo hoặc bằng H 2 O 2 . c) Phương pháp ozon hóa. d) Phương pháp điện hóa. SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong Phương pháp xử. và hữu cơ. • Chi phí xử lý, chi phí đầu tư cho từng phương án đưa ra. • Các quy định về môi trường của địa phương. 1) Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học. Quá trình xử lý cơ học được thực