XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN XOÀI

Nguồn gốc phát sinh nước thải chế biến xoài

Nước thải chế biến xoài chủ yếu phát sinh từ các nguồn sau đây:

• Quá trình ngâm rửa và cắt, gọt xoài.
• Quá trình chần xoài.
• Quá trình pha chế dung dịch ngâm.
• Quá trình pha chế chất bảo quản.
• Ngoài ra, một lượng nước thải từ quá trình rửa máy móc thiết bị và nước thải sinh hoạt của công nhân.

Tính chất của nước thải chế biến xoài

• Nước thải chế biến xoài sẽ chứa nhiều chất hữu cơ, cặn lơ lửng, hóa chất vô cơ dùng trong quá trình ngâm, bảo quản, tạo màu và tạo mùi.
• Nước thải từ việc rửa thiết bị, máy móc chứa nhiều các chất lơ lửng, chất hoạt động bề mặt, hóa chất tẩy rửa,…
• Nước thải từ quá trình sinh hoạt của công nhân chứa nhiều chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ và một số loại vi khuẩn,…..

Những tác động của nước thải chế biến xoài đến môi trường nước

Do nước thải chế biến xoài có hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ cao nên khi xả thải ra nguồn nước sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái nước:

• Chất rắn lơ lửng (đất cát từ quá trình gọt rửa, quá trình làm nhỏ xoài) có thể gây nên hiện tượng bùn lắng và nảy sinh điều kiện kỵ khí, làm cản trở ảnh sáng mặt trời chiều vào nước, gây hủy hoại thủy sinh vật, giảm lượng oxy hòa tan trong nước.
• Hàm lượng chất hữu cơ cao trong điều kiện thiếu oxy trong nước sẽ xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí sinh ra sản phẩm độc hại như H₂S, mercaptan gây mùi hôi thối làm cho nước có màu đen. Hậu quả là hệ sinh thái trong nước bị hủy diệt, là nguồn gốc lây lan dịch bệnh theo đường nước, làm ô nhiễm tầng nước ngầm.
• Gây độ đục cho nước do nước thải có nhiều cặn và chất rắn lơ lửng.
• Thời gian phân hủy các chất hữu cơ kéo dài, phát sinh nhiều chất độc hại, hôi thối dẫn đến việc nguồn nước mất đi khả năng tự làm sạch của nó. Đồng thời, nguồn nước chịu tải lượng hữu cơ cao sẽ có thể “bị chết” do thiếu oxy hòa tan trong nước.
• Vì vậy, nước thải chế biến xoài cần phải được xử lý nước thải trước khi xả thải ra ngoài môi trường để không làm ô nhiễm nguồn tiếp nhận, gây ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật cũng như chất lượng môi trường sống của con người.

Đề xuất quy trình xử lý nước thải chế biến xoài

Thuyết minh quy trình

Nước thải từ quá trình sản xuất của các khu sản xuất sẽ theo mạng lưới thu gom tập trung về hố thu gom của hệ thống xử lý. Trước khi tập trung vào hố thu toàn bộ lượng nước thải sẽ qua các hố ga và lắng tách cát.

Song chán rác này có nhiệm vụ thu gom phần lớn những thành phần rác có kích thước lớn hơn 5 -10 mm.

Hố gas có nhiệm vụ giữ lại phần lớn cát có lẫn trong nước thải đồng thời loại bỏ những ảnh hưởng xấu như gây mòn cánh bơm, tắt nghẽn đường ống trong hệ thống xử lý.

Cát lắng ở các hố gas sẽ được bơm hút  theo thời gian điều chỉnh. Nước sau khi được tách cát và rác sẽ chảy vào ngăn của Hố thu gom, sau đó nước thải được bơm chìm đặt dưới hố thu bơm lên Bể điều hòa.

Điều hòa lưu lượng là phương pháp được áp dụng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự dao dộng của lưu lượng, để cải thiện hiệu quả hoạt động của các quá trình tiếp theo. Các lợi ích cơ bản của việc điều hòa lưu lượng là:

-  Quá trình xử lý sinh học được nâng cao do không bị hoặc giảm đến mức thấp nhất “shock” tải trọng, các chất ảnh hưởng đến quá trình xử lý.

 - Chất lượng nước thải sau xử lý được cải thiện do tải trọng chất thải lên các công trình ổn định. Để tránh lắng cặn, các thiết bị khuấy trộn được lắp đặt trong bể điều hòa. Dung tích chứa nước càng lớn thì độ an toàn về nhiều mặt càng cao. Bể điều hoà được sử dụng để điều hoà lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm và trung hoà pH (khi cần). Bể điều hòa được đảo trộn bởi quá trình cấp khí từ máy thổi khí, tránh tình trạng phát sinh mùi trong quá trình xử lý.

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí thường sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ (BOD, COD) rất cao (lên tới hàng ngàn mg/l), phương pháp này sử dụng rất nhiều các chủng vi sinh vật để xử lý, các chất khí được tạo thành sau quá trình xử lý là CH₄, H₂S, H₂, CO₂, NH₃; phân tách các chất hữu cơ khó phân huỷ thành dễ phân huỷ sinh học.

Việc xử lý nước thải bằng phương pháp lọc kỵ khí thông qua 4 giai đoạn:

• Giai đoạn thủy phân (chuyển hóa protein thành các axit amin, cacbonhydrat và các chất hữu cơ mạch dài)
• Giai đoạn acid hóa (sử dụng vi sinh vật lên men các chất hữu cơ hòa tan thành các acid béo dễ bay hơi)
• Giai đoạn axetic hóa (sử dụng vi khuẩn axetic thành axit axetic, CO₂, H₂O)
• Giai đoạn metan hóa (chuyển hóa các sản phẩm của các giai đoạn trên thành khí metan, sinh khối mới, CO₂)

Sau khi qua bể kỵ khí nước thải tự chảy qua Bể keo tụ điện hóa. Phương pháp keo tụ điện hóa thường được áp dụng để xử lý các chất thải có chứa các màu hữu cơ khó phân hủy sinh học như: nước thải nhuộn, nước thải giấy, nước rỉ rác…

Nguyên tắc hoạt động của quá trình dựa trên cơ sở của phương pháp điện hóa hòa tan các anốt nhằm tạo ra nhôm hydroxit có hoạt tính cao để keo tụ các chất gây ô nhiễm trong nước thải, nhất là các chất màu hữu cơ.
5. Bể lắng 1

Bể lắng 1 được thiết kế theo công nghệ lắng ly tâm, nước thải sau khi qua bể keo tụ điện hóa được dẫn qua ống trục ly tâm của bể lắng 1. Tại đây các bông bùn lớn được lắng xuống đáy bể nhờ qua trình lắng trọng lực. Nước sau lắng 1 được tràn qua máng tràn răng cưa và chảy qua Bể thiếu khí tiếp tục xử lý sinh học.
6. Bể thiếu khí

Nước thải sau khi được điều hòa về lưu lượng, nồng độ chất thải được bơm với lưu lượng ổn định vào bể thiếu khí. Tại đây, diễn ra quá trình khử Nitơ từ NO₃^- thành Nitơ dạng khí được thực hiện nhằm đạt chỉ tiêu cho phép của Nitơ.

Quá trình sinh học khử nitơ liên quan đến quá trình oxy hóa sinh học của nhiều chất hữu cơ có trong nước thải sử dụng NO₃^- hoặc NO₂^- như chất nhận điện tử thay vì dùng oxy, trong điều kiện không có oxy hoặc DO giới hạn (nhỏ hơn 2 mg/l)

C₁₀H₉O₃N + 10 NO₃^- à 5 N₂ + 10 CO₂ + 3H₂O + NH₃ + 100 H⁺

Quá trình này được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn khử nitrat chiếm khoảng 70 – 80% khối lượng vi khuẩn (bùn hoạt tính). Tốc độ khử nitơ dao động từ khoảng 0,04 đến 0,42 gN-NO₃^- /g MLVSS.ngày, tỷ lệ F/M càng lớn thì tốc độ khử càng cao.

Trong bể có bố trí thiết bị khuấy trộn chìm nhằm tăng khả năng tiếp xúc của bùn vi sinh với nước thải, từ đó làm tăng hiệu quả xử lý.
7. Bể hiếu khí

Trong bể hiếu khí nồng độ bùn hoạt tính trong bể dao động từ 1.000-3.000 mg MLSS/L Nồng độ bùn hoạt tính càng cao, tải trọng hữu cơ áp dụng của bể càng lớn.

Oxy được cung cấp bằng máy thổi khí và hệ thống phân phối khí có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và ammonia thành nitrat NO₃^-, và xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính, tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các chất cần xử lý.

Tải trọng chất hữu cơ của bể thổi khí thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m³.ngày đêm và thời gian lưu nước dao động từ 8-12h.

Công nghệ bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí có hiệu quả cao đối với xử lý COD,
 N, … Quá trình phân hủy hiệu quả nhất khi tạo được môi trường tối ưu cho vi sinh vật hoạt động. Chất dinh dưỡng được cung cấp theo tỷ lệ được tính toán sơ bộ BOD:N:P = 100:5:1, nhiệt độ nước thải từ 25 – 30^oC, pH 6,5 – 8,5. Oxy hòa tan (DO) trong bể hiếu khí luôn lớn hơn 2mg/l tạo điều kiện môi trường tối ưu cho VSV.  

Oxy hóa và tổng hợp

COHNS (chất hữu cơ) + O₂ + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí à CO₂ + H₂O + NH₃ + C₅H₇O₂N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác

Hô hấp nội bào

C₅H₇O₂N (tế bào) + 5O₂ + vi khuẩn à 5CO₂ + 2H₂O + NH₃ + E

8. Bể lắng 2

Tách loại cặn bẩn ra khỏi nước nhờ vào quá trình lắng trọng lực. Diễn tiến của hạt cặn trong quá trình lắng gồm các bước sau: Lắng đơn - lắng keo tụ - lắng cản trở - lắng nén. Nước sau khi xử lý hiếu khí thì hỗn hợp bùn tự chảy sang bể lắng, tại đây bông cặn bùn sẽ được lắng xuống.

Bùn lắng ở bể lắng sau quá trình xử lý sinh học này chủ yếu là bùn hữu cơ. Lượng bùn này sẽ bơm bùn trong bể bơm tuần hoàn về bể xử lý sinh học hiếu khí một phần để đảm bảo nồng độ bùn trong bể và phần còn lại sẽ được chuyển tải đến Bể khử trùng.

Nước thải sau các quá trình xử lý trên được khử trùng bằng Chlorine thông qua máy bơm định lượng Chlorine. Hóa chất sẽ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật gây bệnh còn sót lại trong nước thải. Tại đây, nước thải sẽ được tiếp xúc với hóa chất chlorine theo dòng chảy ziczac nhằm tạo thời gian tiếp xúc giữa nước thải và hóa chất khử trùng, sau đó nước thải sẽ được xả thải vào môi trường. Đáp ứng quy chuẩn xả thải.

Theo định kỳ, bùn từ bể tuyển nổi  và các bể lắng được bơm về bể chứa bùn. Bể chứa bùn được cấp khí nhằm tiến hành quá trình phân hủy bùn trong điều kiện hiếu khí. Phần nước thải trong bể chứa bùn được dẫn về hố thu để xử lý lại. Theo định kỳ, bùn từ bể chứa bùn được bơm vào máy ép bùn nhằm tiến hành quá trình tách nước sau cùng. Nước sau ép bùn được dẫn về hố thu gom

Riêng bùn theo định kỳ sẽ được xe hút bùn hút mang đi xử lý trước khi thải bỏ hoặc chôn lấp.