Như đã nói nước thải của nhà máy sản xuất bánh kẹo nói riêng ngành sản xuất thực phẩm nói chung có hàm lượng chất hữu cơ cao, trong đó phần lớn là các chất hữu cơ hòa tan, dễ phân hủy sinh học. Tỷ lệ COD/BOD của nước thải ngành sản xuất bánh kẹo nằm trong khoảng 1,3-1,5 là khoảng thích hợp cho xử lý bằng biện pháp sinh học [6]. Nước thải chứa nhiều tinh bột, đường, các dạng chất béo…là nguồn dinh dưỡng tốt cho các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Nước thải hầu như không chứa các chất độc đối với vi sinh vật. Xử lý sinh học với bùn hoạt tính mang lại hiệu quả loại bỏ BOD cao, dễ thích ứng khi xử lý với tải trọng tăng đột biến. Do tính chất nước thải của khu sản xuất thường không ổn định theo từng giờ trong ngày và trong các tháng khác nhau. Như vậy xử lý nước thải ngành sản xuất bánh kẹo bằng biện pháp sinh học là rất thích hợp, với hai phương pháp xử lý hiếu khí và xử lý yếm khí.
Bảng 5. So sánh phương pháp hiếu khí và yếm khí
Chỉ tiêu Xử lý hiếu khí Xử lý yếm khí BOD5 ứng dụng hiệu quả (mg/l) < 1000 > 50 Tải lượng làm việc KgBOD/m3.ngày < 2 10 - 40
Bùn tạo thành
(Kg bùn/1kg BOD) 0,5 - 0,7 0,08 - 0,2 Điện năng sử dụng
(KW/h/ kg BOD) 1 - 2 ≈ 0 Năng lượng thu hồi
(m3 CH4/kg BOD) 0 0,7 Thời gian khởi động Ngắn (2 tuần – 1
tháng) Dài (2- 4 tháng) Thời gian phục hồi sau sự cố Nhanh Chậm
Biến động điều kiện MT Bị ảnh hưởng nhiều Bị ảnh hưởng ít
(Nguồn: Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học)
Nhận xét:
- Về khoảng BOD ứng dụng hiệu quả: Phương pháp xử lý hiếu khí sẽ đạt hiệu quả xử lý cao khi nước thải có hàm lượng BOD < 1000mg/l. Ngược lại phương pháp kị khí lại đạt hiệu quả xử lý cao khi nước thải có hàm lượng BOD cao, BOD > 500mg/l. Phương pháp yếm khí thích hợp cho các loại ô nhiễm nặng, nhưng nồng
độ các ion kim loại cần phải thấp, vì các VSV yếm khí rất mẫn cảm với các ion kim loại. Phương pháp hiếu khí chỉ thích hợp với các loại nước thải ô nhiễm trung bình hoặc nhẹ.
- Tải lượng làm việc: Xử lý hiếu khí có tải lượng làm việc < 2kg BOD/m3.ngày, xử lý yếm khí là 10- 40kg BOD/m3.ngày. Như vậy khả năng xử lý nước thải COD cao của quá trình xử lý hiếu khí kém hơn nhiều so với quá trình xử lý yếm khí. Để xử lý một lượng chất hữu cơ bằng nhau thì thể tích của bể xử lý hiếu khí sẽ lớn hơn nhiều lần bể xử lý yếm khí. Đi theo đó là phải xây dựng lắp đặt hệ thống thổi khí, phân phối khí trên diện tích lớn, tiêu tốn một nguồn điện lớn cho bể xử lý hiếu khí trong quá trình vận hành.
- Hiệu suất tạo bùn: Quá trình hiếu khí có hiệu suất tạo bùn cao 0,5-0,7 Kg bùn/Kg BOD, quá trình yếm khí chỉ từ 0,08 - 0,2 Kg bùn/Kg BOD. Vì vậy lượng bùn dư sau quá trình xử lý hiếu khí sẽ lớn hơn nhiều so với lượng bùn dư sau quá trình yếm khí, kéo theo đó chi phí xử lý bùn sẽ cao hơn.
- Điện năng tiêu thụ và năng lượng có thể thu hồi: Quá trình hiếu khí sử dụng một lượng điện vào khoảng 1-2 KWh/Kg BOD, năng lượng thu hồi bằng không. Trong khi đó quá trình yếm khí hầu như không cần cung cấp năng lượng điện năng ngược lại còn tạo ra năng lượng là khí metan (0,7 m3 CH4/1Kg BOD).
- Thời gian khởi động, thời gian phục hồi sau sự cố: Thời gian khởi động qúa trình xử lý hiếu khí (2 tuần - 1 tháng) ngắn hơn nhiều so với quá trình yếm khí (1 - 3 tháng). Tương tự thời gian khôi phục sau sự cố của quá trình xử lý hiếu khí cũng nhanh hơn nhiều so với quá trình yếm khí.
- Biến động điều kiện môi trường: Khi điều kiện môi trường biến động thì quá trình hiếu khí bị ảnh hưởng nhiều trong khí quá trình yếm khí hầu như không bị ảnh hưởng. Do theo tiêu chuẩn thiết kế lắp đặt các công trình xử lý nước thải thì các công trình phải được đặt ở ngoài trời, trong quá trình hiếu khí nước thải tiếp xúc chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các biến động của môi trường, chế độ, tốc độ gío, nhiệt độ…mà các VSV hiếu khí biến động nhiều về số lượng khi thay đổi nhiệt độ và nồng độ oxi trong nước thải. Ngược lại quá trình yếm khí không cần cung cấp oxi và năng lượng làm ấm cũng hầu như không cần thiết do bản thân các VSV yếm khí phân hủy chất hữu cơ và sản sinh năng lượng làm tăng nhiệt độ trong nước thải, vì vậy không chịu ảnh hưởng nhiều từ môi trường.
- Mùi hôi thối: Phương pháp yếm khí sinh ra nhiều khí có mùi hôi thối: H2S từ nước thải có chứa sunfat; indol, mercaptan, scatol…từ các hợp chất chứa nito. Phương pháp hiếu khí ít gây ra mùi hôi thối hơn.
- Khả năng tách chất rắn: Phương pháp yếm khí khó lắng cặn do vậy nồng độ đã xử lý bằng phương pháp này vẫn còn nhiều chất lơ lửng.
- Hiệu quả xử lý: Phương pháp hiếu khí loại bỏ BOD được nhiều hơn trong thời gian ngắn hơn và còn có thể loại bỏ nitơ cũng như phốt pho. Hiệu suất khử BOD cao nhất của phương này có thể đến 99%. Trong khi đó phương pháp yếm khí khử BOD kém hơn, tối đa cũng chỉ được 85%, trong thời gian dài hơn. Nước ra từ các công trình xử lý yếm khí nên tiếp tục xử lý hiếu khí.
Với đặc tính và lưu lượng nước thải của công ty CP EROPA, lưu lượng xả thải Q = 9m3/ngày đêm (theo Công ty CP Kỹ thuật môi trường Việt) nếu chỉ áp dụng xử lý sinh học hiếu khí nước thải đầu ra vẫn có khả năng đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 24: 2009/BTNMT, loại B. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả đó bể xử lý phải có dung tích xử lý rất lớn, lượng điện cung cấp để khuấy trộn không khí cũng rất lớn. Hiệu suất tạo sinh khối của quá trình hiếu khí cũng lớn vì vậy tạo ra một lượng bùn thừa lớn, bể lắng đợt hai sẽ phải xây dựng lớn hơn để tăng hiệu quả lắng, và kéo theo đó chi phí xử lý cặn, bùn lắng sẽ tăng lên. Nếu chỉ xử lý bằng quá trình yếm khí sẽ có nhiều vấn đề khó khăn trong quá trình vận hành, bảo dưỡng hệ thống do quá trình khởi động bể xử lý yếm khí lâu. Bể yếm khí thường gây ra mùi hôi thối rất khó chịu nếu bể có dung tích lớn hoặc thời gian xử lý lâu, đồng thời nước thải ra khỏi bể yếm khí vẫn còn nhiều chất lơ lửng. Để đảm bảo nước thải ra không còn mùi và đảm bảo chất lượng yêu cầu thường phải đặt bể xử lý hiếu khí sau bể yếm khí.
Như vậy kết hợp cả hai biện pháp xử lý yếm khí và hiếu khí sẽ đem lại hiệu quả xử lý cao nhất và giảm chi phí xử lý xuống thấp nhất. Hiện nay trong thiết kế và lắp đặt hệ thống xử lý có thể chọn thiết kế và lắp đặt bằng vật liệu composite để tiện lợi trong lắp đặt, dịch chuyển và bố trí trong mặt bằng khu vực phân xưởng sản xuất. Khi cần có thể tháo dỡ và di chuyển đi nơi khác. Tuy nhiên khi các cơ sở có điều kiện về mặt bằng, hệ thống xử lý có thể xây dựng cố định bằng bê tông, khi đó kinh phí đầu tư sẽ giảm xuống. Kích thước các ngăn, vật liệu lắp đặt trong bể và các thiết bị khác giống như thiết kế cho composite. Đối chiếu với điều kiện mặt bằng hiện tại của công ty, lựa chọn xây dựng hệ thống xử lý nước thải cố định bằng vật liệu bê tông.