Bài Báo Cáo Về Vấn Đề Quản Lý Nước Thải Trong Công Nghệ Sản Xuất Sữa Đậu Nành. Hiện Trạng Chất Thải Hiện Nay Và Cách Khắc Phục. Tiêu biểu ở nhà máy VinaSoy Bắc Ninh..............................................................................................................................................................................
Xử lí nước thải q trình chế biến sữa đậu nành Tổng quan sữa đậu nành, quy trình sản xuất sữa đậu nành nguồn gốc chất thải trình sản xuất 1.1 Tổng quan Hiện nay, Việt Nam, ngành công nghiệp đồ uống phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu lớn thức uống mang giá trị dinh dưỡng tốt cho sức khoẻ Đậu nành loại hạt có giá trị dinh dưỡng cao: prorein đậu nành đứng hàng đầu đạm nguồn gốc thực vật không hàm lượng protein cao mà chất lượng protein Bởi protein đậu nành dễ tan nước chứa nhiều acid amin không thay lysin, tryptophan Gần đây, việc áp dụng ngày nhiều đậu nành thực phẩm chứa đậu nành giảm tỷ lệ ung thư Một nhóm chất phytochemical, isoflavone, tìm thấy đậu nành đậu nành cho mục đích thực tế nguồn isoflavone chế độ ăn uống người Hóa chất thực vật hóa chất thực vật khơng dinh dưỡng thực vật sản xuất loại hóa chất bảo vệ khỏi bệnh tật Nó chứng minh chất phytochemical giúp người chống lại bệnh tật Với số lượng ngày tăng sữa đậu nành tiêu thụ, cần phải suy nghĩ xem chất thải phải xử lý Sữa đậu nành sản phẩm thu từ trình nấu dịch sữa đậu (tức dung dịch thu từ tiến hành trích ly hạt đậu nành) Đây dạng nhũ tương có màu trắng đục sữa bị Theo phương pháp truyền thống, sữa đậu nành thường chế biến cách ngâm đậu nành nước tách vỏ, sau tiến hành nghiền ướt lọc qua vải để thu dịch sữa đậu đem nấu Tuy nhiên, dung dịch thu có mùi đậu Hiện nay, quy mơ cơng nghiệp, loại triệt để mùi gây khó chịu tạo sản phẩm sữa đậu nành có chất lượng tốt mang giá trị dinh dưỡng cao 1.2 Quy trình sản xuất sữa đậu nành nguồn gốc chất thải 1.2.1 Nguồn gốc chất thải rắn Khu vực phát sinh Thành phần chất thải Đất, cát, đá, kim loại, đậu nhỏ, Thiết bị làm sạch, trích ly bã đậu nành Khu vực đóng hộp ,co lốc,đóng Vỏ bao bì, vỏ hộp, ống hút thùng hỏng, lõi Strip Giấy vụn, thức ăn thừa, túi Chất thải rắn sinh hoạt nilon… Dầu thải, giẻ lau dính dầu mỡ, Chất thải nguy hại Bóng đèn hỏng, hộp mực in, dầu động cơ, hộp số… 1.2.2 Nguồn gốc chất thải lỏng Khu vực phát sinh Thành phần nước thải Nước rửa bồn chứa can Chất hữu dễ phân huỷ, chất trạm tiếp nhận rắn lơ lửng Nước công đoạn chế biến: Chất hữu cơ, chất béo, nghiền Nước vệ sinh công nghiệp (rửa thiết bị, nước thải từ nồi hơi, từ Chất hữu dễ phân hủy, chất máy làm rắn lơ lửng, đất, cát, kim loại, … lạnh …) Chất rắn, chất hữu dễ phân Nước thải sinh hoạt hủy,… Nước thải công đoạn chế biến sữa chủ yếu bao gồm sữa sản phẩm sữa bị chu kỳ công nghệ Nước thải vệ sinh công nghiệp thường đến từ thiết bị giặt tiếp xúc trực tiếp với sữa sản phẩm từ sữa Những nước thải với số lượng lớn bị nhiễm cao, cần phải xử lý thêm Thêm vào nước thải từ thiết bị rửa lon, hộp, … Nước thải sinh hoạt tìm thấy nhà vệ sinh, phịng tắm, …Nước thải sinh hoạt có thành phần tương tự nước thải đô thị thường dẫn trực tiếp vào công trình nước thải Nó sử dụng làm nguồn nitơ cho nước thải sữa không cân trước xử lý hiếu khí thứ cấp Đặc điểm chất thải trình sản xuất sữa đậu nành 2.1 Chất thải rắn Chủ yếu tạp chất phần bỏ từ thực phẩm Thêm vào vỏ chai lọ đựng hóa chất, chất bảo quản, chất tẩy rửa Khi vệ sinh dụng cụ sản xuất, chất dầu, chất kết dính hay chất bị kết dính phát sinh tạo thành thành phần gây nguy hại cho đời sống sinh vật hệ sinh thái Chất thải rắn Nhà máy thường chia thành loại: - Chất thải rắn sinh hoạt: Rác thải rắn phát sinh hoạt động sinh hoạt, ăn uống cán công nhân viên Nhà máy Thành phần chủ yếu gồm: thức ăn dư thừa, bao bì, túi nilon, giấy, vỏ hộp, … Những chất hữu dễ bị phân hủy, gây mùi khó chụi, gây vệ sinh ảnh hưởng đến mỹ quan khu vực - Chất thải rắn sản xuất: Các chất thải rắn phát sinh từ hoạt động dây chuyền sản xuất Thành phần chủ yếu gồm: bã nguyên liệu, vỏ bao bì hỏng, … - Chất thải nguy hại: Các chất thải quy định danh mục chất thải rắn nguy hại 2.2 Chất thải khơng khí Trong trình hoạt động, nhà máy sử dụng nồi phục vụ cho công đoạn sản xuất như: trần, nấu, phối trộn ; tiệt trùng… Do vậy, phát sinh khí thải từ khu vực nồi hơi: SO2, NO2, CO, CO2, bụi… Khí thải phát sinh từ phương tiện vận tải chuyên dụng Nhà máy Khí Clo sinh từ công đoạn khử trùng thiết bị, dụng cụ nhà xưởng chế biến, khử trùng nguyên liệu bán thành phẩm NH3 bị rò rỉ từ dàn ống hệ thống lạnh Bụi sinh trình vận chuyển bốc dỡ nguyên liệu, bán thành phẩm… Trong dây chuyền sản xuất, nhiệt độ phát sinh chủ yếu từ vị trí có gia nhiệt Nhiệt độ đặc biệt cao phân xưởng khơng thơng thống tốt Ơ nhiễm nhiệt nhiễm đặc trưng thường gặp Nhà máy, xí nghiệp có cơng nghệ dùng nhiệt, đồng thời ô nhiễm đáng quan tâm điều kiện khí hậu nhiệt đới, số ngày nắng năm nhiều độ ẩm cao Ngoài ra, Nhà máy thực phẩm phát sinh mùi từ hệ thống xử lý nước thải, khu lưu trữ chất thải rắn chất hữu bị phân hủy yếm khí: NH3; H2S; hợp chất mercaptan CH3SH, CH3(CH2)SH; sunphit hữu (CH3)2S, (C6H5)2S 2.3 Chất thải lỏng Nồng độ chất gây ô nhiễm thể qua tiêu pH, SS, BOD5, COD, tổng N, tổng P,dầu mỡ, Coliform Hàm lượng BOD đầu vào nước thải mức độ trung bình Nước thải chế biến sữa ban đầu thường trung tính kiềm, có khuynh hướng trở nên axit hồn tồn nhanh chóng thiếu hụt oxy tạo điều kiện lên men lactose thành axit lactic làm giảm pH có khả gây kết tủa casein Hàm lượng đường, protein, chất rắn lơ lửng cao Nước rửa thiết bị váng sữa, ép nước muối, dầu mỡ từ thiệt bị chất thải rắn hữu Hơn 90% chất rắn hữu nước thải đến từ sữa dư lượng sản xuất Thành phần nước thải lành tính, it độc Hầu chất hữu có khả phân hủy sinh học, dễ dàng xử lí phương pháp vi sinh Các tiêu hóa lý nước sản xuất sữa đậu nành yêu cầu: Quy trình xử lí nước thải q trình chế biến sữa đậu nành Nguyên liệu sản xuất chính: Đậu nành, nước đường Nồng độ chất ô nhiễm nước thải đầu vào: Bảng: Nồng độ chất ô nhiễm nước thải vào 3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý - Căn vào tiêu chuẩn nước thải sau xử lý: đạt tiêu chuẩn theo qui định xả thải vào nguồn tiếp nhận - Công nghệ đề xuất phải đảm bảo xử lý hàm lượng chất hữu chất ô nhiễm khác nước thải - Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu - Hệ thống vận hành ổn định, linh hoạt , tuổi thọ cơng trình cao - Ngoài cần ý đến: + Điền kiện vận hành, xây dựng + Khả đầu tư 3.2 Đề xuất công nghệ xử lý Bản chất nước thải chế biến sữa đậu nành không độc hại không ảnh hưởng đến việc vận hành phương pháp xử lý sinh học Vì trình sinh học xử lý nước thải loại xem thích hợp Lưu lượng nồng độ nước thải dao động lớn theo thời gian sản xuất ngày theo mùa năm cần có bể điều hịa để ổn định lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm trước xử lý Nước thải chế biến sữa ban đầu thường trung tính kiềm, có khuynh hướng trở nên axit hồn tồn cách nhanh chóng thiếu hụt oxy tạo điều kiện lên men lactose thành axit lactic làm pH giảm có khả gây kết tủa casein Cho nên muốn đạt hiệu xử lý cao cần phải chỉnh pH lên giá trị tối ưu Đồng thời số nơi nước thải thiếu hụt N P làm giảm hiệu vận hành cơng trình xử lý sinh học nên cần thiết phải bổ sung thêm N,P nhằm đạt tỷ lệ BOD5:N:P = 100:50:1 Trong trình sản xuất nhà máy dù có thận trọng để không thải bỏ, nước thải chế biến sữa không tránh khỏi chứa mỡ tự Tách lượng dầu mỡ chất rắn lơ lửng tách bể tách dầu, mỡ thiết kế phù hợp, đạt tiêu chuẩn 3.3 Phân tích, đánh giá cơng nghệ SBR: - SBR (sequencing batch reactor): Bể phản ứng theo mẻ dạng cơng trình xử lý nước thải phương pháp bùn hoạt tính, giai đoạn sục khí lắng diễn gián đoạn kết cấu - Hệ thống SBR hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cao Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm trình Bơm nước thải – Phản ứng (sục khí) - Lắng – Rút nước xả bùn dư - Hệ thống linh hoạt vận hành: bể sinh học vận hành dạng mẻ nên tùy thuộc vào lưu lượng tính chất nước thải đầu vào mà ta điều chỉnh số lượng thời gian vận hành mẻ xử lý cho phù hợp Do đó, tiết kiệm chi phí vận hành, chủ động việc điều chỉnh chất lượng nước thải sau xử lý điều chỉnh thời gian sục khí mẻ 3.4 Quy trình cơng nghệ xử lý 3.5 Thuyết minh quy trình cơng nghệ: Bước 1: Hố bơm + Nước thải từ khu vực sản xuất đựợc thu gom, tự chảy vào trạm xử lý nước thải + Trước tiên nước thải chảy qua song chắn rác thơ, kích thước 10mm, nhằm tách rác có kích thước lớn/thơ 10mm Rác bị chặn lại thu gom ngày, trữ vào thùng vận chuyển đến nơi chôn lấp + Tiếp đến, nước thải chảy vào hố bơm Tại hố bơm, bơm bơm nước thải đến bể tách dầu Bước 2: Bể tách dầu + Trước vào bể tách dầu, nước thải cho qua lược rác tinh để tách rác có kích thước >2mm + Bể tách dầu thiết kế giúp tách thành phần dầu mỡ khoáng, dầu động thực vật khỏi nước thải nhờ vào đặc tính tỉ trọng thành phần nhẹ tỉ trọng nước + Hỗn hợp nước thải dầu mỡ phân phối vào bể tách dầu, với thời gian lưu nước thiết kế cuối bể: dầu lên bề mặt, nước thải bên tự chảy vào bể điều hoà Dầu mặt nước thu gom ống đưa bể chứa bùn Bước 3: Bể điều hoà + Bể điều hoà thiết kế với thời gian đủ lớn để cân lưu lượng nồng độ thành phần ô nhiễm có nước thải Một số ưu điểm việc thiết kế bể điều hoà cụ thể sau: - Lưu trữ nước thải phát sinh vào cao điểm phân phối cho bể xử lý phía sau - Kiểm sốt dịng nước thải có nồng độ ô nhiễm cao - Tránh gây tải cho quy trình xử lý phía sau - Có vai trò bể chứa nước thải hệ thống dừng lại để sửa chữa hay bảo trì Máy thổi khí ống phân phối đựơc lắp đặt đáy bể giúp khuấy trộn nước thải, tránh tạo điều kiện phân hủy sinh học kỵ khí, nên khơng phát sinh mùi Bơm chìm giúp bơm nước thải vào cụm xử lý Bước 4: Bể phản ứng sinh học mẻ - Bể SBR + Trước vào bể SBR, pH nước thải đo thiết bị đo pH tự động đặt đường ống, thiết bị đọc giá trị pH truyền tín hiệu để điều khiển tự động bơm định lượng châm axit bazơ vào nước thải để thực trình trung hồ nước thải, đưa pH nước thải khoảng pH = 6,5-7,5 Thiết bị khuấy trộn tĩnh lắp đường ống nhằm tối ưu hố q trình phản ứng hoá chất nước thải Nếu lượng photpho dịng vào khơng đủ cho q trình xử lý sinh học dinh dưỡng bổ sung vào giai đoạn + SBR kết hợp trình xử lý sinh học bùn hoạt tính lơ lửng trình lắng sinh học vào bể phản ứng Một chu kỳ hoạt động bể SBR chuỗi gồm bước chính, với trình tự sau: - Cấp nước: mục đích giai đoạn cấp chất (nước thải thô) vào bể Thể tích nước thải cấp vào chiếm khoảng 30% thể tích chứa nước bể (70% cịn lại thể tích bùn hoạt tính cịn lại chu kỳ trước) 10 - Thổi khí (phản ứng): Trong giai đoạn này, máy thổi khí cấp khí vào nước thải đầu vào hồ trộn vào lớp bùn hoạt tính cịn lại chu kỳ trước, lúc vi sinh vật sử dụng oxy tiêu thụ chất hữu nước thải - Lắng: Chất rắn lắng trọng lực, tách từ hỗn hợp bùn hoạt tính trongđiều kiện lắng tĩnh, nước phía rút ngồi - Rút nước xả bùn dư: bước cuối chu kỳ tiến hành song song Nước bề mặt rút nhờ ống thu nước kiểm soát van điện tự động lắp đường ống Bùn dư đáy bể bơm đến bể chứa bùn Tiếp theo, chu kỳ thực tương tự Bước 5: Bể khử trùng + Trong bể khử trùng, nước thải sau xử lý xáo trộn với chất khử trùng Javen (NaOCl), chất khử trùng bơm tự động vào bể theo giai đoạn xả nước thải bể SBR, nhằm tiêu diệt Coliform vi sinh vật gây bệnh khác Với việc thiết kế nhiều vách ngăn bể nhằm tạo điều kiện khuấy trộn nước thải chất khử trùng Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận Bước 6: Bể chứa bùn + Quá trình nén bùn bể trình nén bùn trọng lực Tương tự chế hoạt động bể lắng ly tâm, bùn loãng đựơc đưa vào ống phân phối trung tâm, bùn lắng xuống thu gom hố tâm bể Từ bùn đựơc bơm đến máy ép bùn, nước dư phía bơm hồi lưu hố bơm để xử lý lại Kết trình nén bùn: - Tăng nồng độ chất rắn bùn - Giảm thành phần chất hữu bùn, giúp ổn định bùn - Giảm thể tích bùn trước đưa vào máy ép bùn Máy ép bùn tiếp tục khử nước bùn, giảm thể tích bùn tăng chất rắn bùn đến nồng độ vận chuyển đến chỗ chôn lấp Polymer thêm vào với vai trị chất “kết dính” nhằm đơng kết hạt bùn để trình nén bùn thực dễ dàng đạt hiệu suất cao Nước dư từ máy ép bùn hồi lưu hố bơm để xử lý lại Yêu cầu nước thải sau xử lí đề xuất biện pháp nâng cao hiệu xử lí chất thải 4.1 Các tiêu chuẩn nước thải nói chung Theo quy định sở sản xuất phải tuân theo tiêu chuẩn nước thải công nghiệp số ô nhiễm trước xả thải môi trường nguồn tiếp nhận khác Điều không điều kiện để doanh nghiệp phát triển bền vững mà cịn bảo vệ mơi trường 11 Theo quy định xử lý nước thải công nghiệp Quy chuẩn Việt Nam 40:2011/BTNMT tất ngành cơng nghiệp nói chung có hoạt động xả thải phải đảm bảo thực tốt hai yêu cầu sau đây: - Một là: xây dựng hệ thống thu gom, xử lý nước thải chuyên nghiệp - Hai là: kiểm tra, phân tích chất lượng nước thải xả thải Phân loại nước thải công nghiệp - Nước thải công nghiệp loại A: số mức tối đa cho phép chất gây ô nhiễm nước thải công nghiệp vào nguồn nước ĐƯỢC DÙNG cho mục đích cấp mước sinh hoạt - Nước thải công nghiệp loại B: số mức tối đa cho phép chất gây ô nhiễm nước thải công nghiệp vào nguồn nước KHƠNG DÙNG cho mục đích cấp nước sinh hoạt 4.2 Tiêu chuẩn nước thải sản xuất sữa đậu nành Nồng độ chất ô nhiễm nước thải đầu vào: Cần xử lý nước thải đầu nhà máy đạt tiêu chuẩn loại B, QCVN 40:2011/BTNMT 12 4.3 Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu xử lí chất thải Ơ nhiễm nước thải sản xuất vấn đề quan tâm nhà máy sản xuất thực phẩm Trong Nhà máy thực phẩm, nước thải phát sinh dây chuyền sản xuất chủ yếu nước làm nguyên liệu, nước vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng Thành phần nước thải chủ yếu chứa chất ô nhiễm dạng hữu cơ, chất dinh dưỡng; ngồi cịn có váng dầu mỡ từ thiết bị chất rắn khơng hồ tan, đất, cát… Nước ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt tuần hoàn lại sử dụng cho nồi Để giảm thiểu chất ô nhiễm có nước thải đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép trước thoát vào hệ thống thoát nước chung KCN Nhà máy xây dựng hệ thống xử lý nước thải riêng khu vực nhà máy Các nhà máy cần xây dựng hệ thống đường ống thoát nước mưa hệ thống đường ống nước thải riêng biệt Sau đấu nối tương ứng vào hệ thống thu gom nước mưa nước thải KCN a Đối với nước thải sinh hoạt: Để đảm bảo đủ nhà vệ sinh cho cán công nhân viên sinh hoạt xử lý sơ nước thải sinh hoạt Các nhà máy cần tiến hành xây dựng khu nhà vệ sinh bể tự hoại để xử lý nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt sau xử lý bể tự hoại đấu nối vào hệ thống xử lý nước thải tập trung nhà máy để tiếp tục xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột B trước thoát cống thoát nước chung KCN b Đối với nước thải sản xuất: Vấn đề quan tâm chủ yếu Nhà máy sản xuất thực phẩm vấn đề xử lý nước thải sản xuất 13 Các nhà máy nêu cần áp dụng tiêu chuẩn sau để quản lý chất lượng nước thải nhà máy suốt trình sản xuất + QCVN 08-2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt + QCVN 14-2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt + QCVN 40-2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp Các nhà máy nên xây dựng hệ thống xử lý nước thải riêng trước đưa hệ thống chung khu công nghiệp để đảm bảo chất lượng nước thải tránh gây ô nhiêm môi trường 14