6 lưu ý khi thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến thuỷ sản
Xử lý nước thải chế biến thuỷ sản có tầm quan trọng quan trọng để bảo vệ môi trường, sức khỏe con người, nguồn nước sạch và đảm bảo sự phát triển bền vững trong ngành thuỷ sản. Trong bài viết dưới đây, môi trường FEC chia sẻ kiến thức liên quan đến hoạt động xử lý nước thải thuỷ sản.
1. Tính chất nước thải chế biến thuỷ sản
Nước thải chế biến thuỷ sản là nước thải phát sinh trong quá trình chế biến, xử lý và làm sạch các sản phẩm thuỷ sản như cá, tôm, sò, hàu và các loại hải sản khác. Nước thải này có một số đặc tính sau:
- Chứa nhiều chất hữu cơ: Nước thải chế biến thuỷ sản chứa nhiều các hợp chất hữu cơ như protein, chất béo, tinh bột và chất đường từ thức ăn chế biến. Các chất hữu cơ này có thể gây hiện tượng suy hao oxy trong nước khiến động vật và các hệ sinh thái nước bị ảnh hưởng.
- Chứa nhiều chất hóa học: Nước thải chế biến thuỷ sản có thể chứa các chất hóa học như chất xử lý nước, thuốc diệt côn trùng, chất tẩy trắng và chất bảo quản. Những chất này có thể gây hại cho môi trường nước và động vật nếu được xả thải mà không qua xử lý.
- Ô nhiễm vi sinh: Quá trình chế biến thuỷ sản có thể tạo ra nước thải chứa vi khuẩn, vi rút và các tác nhân gây bệnh từ các nguồn nguyên liệu và quá trình sản xuất. Nước thải này có thể chứa các chất gây bệnh và gây ô nhiễm vi sinh trong môi trường nước.
- Ô nhiễm chất rắn: Nước thải chế biến thuỷ sản thường chứa các chất rắn như bã hấp, bã cá, vỏ tôm và các chất cặn khác từ quá trình chế biến. Những chất rắn này có thể gây tắc nghẽn trong mạng lưới thoát nước và gây nên sự mất cân bằng sinh thái trong môi trường nước.
- Thay đổi đặc tính nước: Nước thải chế biến thuỷ sản có thể gây thay đổi đặc tính của nước như tăng nồng độ muối, thay đổi pH và nhiệt độ. Điều này có thể ảnh hưởng đến sinh vật sống trong môi trường nước và gây suy thoái hệ sinh thái nếu không được xử lý đúng cách.
2. Quy chuẩn nước thải chế biến thuỷ sản - QCVN 11-MT:2015/BTNMT
Mục tiêu của quá trình xử lý là đạt được các tiêu chí chất lượng nước thải theo quy định và đảm bảo không gây hại cho môi trường.
Nước thải thuỷ sản được quy định cụ thể trong quy chuẩn 11-MT:2015/BTNMT do tổ soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến thủy sản biên soạn, sửa đổi QCVN 11:2008/BTNMT, Tổng cục Môi trường, Vụ Khoa học và Công nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt và được ban hành theo Thông tư số 77/2015/TT BTNMT ngày 31 tháng 12 năm 2015. Dưới đây là một số tiêu chuẩn phổ biến áp dụng cho nước thải thuỷ sản:
- Chỉ tiêu về hàm lượng ô nhiễm hữu cơ: Quy chuẩn thường quy định giới hạn cho hàm lượng các chất hữu cơ như BOD (Demand oxy sinh học), COD (Demand oxy hóa) và TSS (chất rắn). Giới hạn này nhằm đảm bảo không có sự suy hao oxy trong môi trường nước và tránh ô nhiễm chất rắn.
- Chỉ tiêu về hàm lượng vi sinh: Quy chuẩn quy định giới hạn các chất gây bệnh và tác nhân vi sinh như vi khuẩn, vi rút và các vi sinh vật khác.
- Chỉ tiêu về hàm lượng chất hóa học: Quy chuẩn quy định giới hạn các chất hóa học như kim loại nặng, thuốc diệt côn trùng, chất tẩy trắng và các chất hóa học khác có thể có trong nước thải.
- Chỉ tiêu về pH và nhiệt độ: Quy chuẩn đưa ra giới hạn pH và nhiệt độ của nước thải để đảm bảo nước thải không gây thay đổi đặc tính của môi trường nước nhưng cũng không gây ảnh hưởng đến quá trình tự nhiên.
Theo quy định giá trị tối đa các chất ô nhiễm (Cmax) khi xả ra ngoài môi trường sẽ được tính theo công thức: Cmax = C × Kq × Kf
Trong đó:
+ Cmax là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp chế biến thủy sản khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải.C là giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp chế biến thủy sản trong bảng 1.
+ Kq là hệ số nguồn tiếp nhận nước thải
Tuỳ nguồn tiếp nhận nước thải khác nhau sẽ quy định chỉ số kq khác nhau:
Nếu nước thải thuỷ sản xả ra nguồn nước có lưu lượng nước chảy giống như sông, suối, khe, kênh, mương thì chỉ số kq như sau:
Q được tính theo giá trị trung bình lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải 03 tháng khô kiệt nhất trong 03 năm liên tiếp (số liệu của cơ quan Khí tượng Thủy văn).
Nếu nước thải thuỷ sản xả ra nguồn nước có lưu lượng nước chảy giống như ao, hồ, đầm thì chỉ số kq như sau:
Nguồn:QCVN 11-MT:2015/BTNMT
V được tính theo giá trị trung bình dung tích của hồ, ao, đầm tiếp nhận nước thải 03 tháng khô kiệt nhất trong 03 năm liên tiếp (số liệu của cơ quan Khí tượng Thủy văn).
+ Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải
3. Nguồn gốc phát sinh nước thải thuỷ sản
Nước thải thuỷ sản phát sinh từ các hoạt động chế biến, xử lý và làm sạch sản phẩm thuỷ sản. Dưới đây là một số nguồn gốc phát sinh nước thải thuỷ sản phổ biến:
- Quá trình xử lý sản phẩm: Trong quá trình chế biến thuỷ sản, như lọc, cắt, chế biến nhiệt, tách mỡ, làm sạch, đông lạnh, chế biến mỡ... tạo ra nước thải chứa các chất hữu cơ, chất rắn và các chất phụ gia.
- Rửa và làm sạch thiết bị: Các thiết bị sử dụng trong quá trình chế biến thuỷ sản như hệ thống bơm, bể chứa, băng chuyền, bồn lắc, bể lọc, bể xử lý nước thải... cần được rửa sạch và bảo dưỡng. Quá trình rửa và làm sạch này tạo ra nước thải chứa các chất hóa học, dầu mỡ và chất rắn.
- Xử lý và tạo giá trị gia tăng: Các hoạt động như tách cơ và xương, nướng, hấp, xay nhuyễn, chế biến gia vị, làm cá ngâm... cũng tạo ra nước thải chứa các chất hữu cơ, màu sắc và chất lượng nước khác.
- Vỏ, xương, phần cứng và chất thải không sử dụng: Quá trình lấy phần thịt, vỏ, xương và loại bỏ phần cứng không sử dụng trong quá trình chế biến thuỷ sản tạo ra nước thải chứa các chất rắn hữu cơ và khoáng chất.
- Nước làm sạch và xả: Trong quá trình làm sạch các sản phẩm thuỷ sản trước khi xuất bán, nước được sử dụng để rửa sạch và làm mát sản phẩm, tạo ra nước thải chứa các chất hữu cơ và chất lượng nước khác.
- Nước kiểm soát và xử lý môi trường: Một số hoạt động như lọc nước, xử lý môi trường, khử mùi, điều chỉnh pH... trong quá trình chế biến thuỷ sản cũng tạo ra nước thải chứa các chất hóa học và chất phụ gia.
Tính chất cụ thể của nước thải thuỷ sản phụ thuộc vào công nghệ chế biến, quy trình và phương pháp xử lý.
4. Quy trình xử lý nước thải chế biến thuỷ sản
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến thuỷ sản là một quá trình phức tạp và đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo rằng nước thải được xử lý hiệu quả và tuân thủ các quy định môi trường. Dưới đây là các bước cơ bản trong quá trình thiết kế hệ thống nước thải chế biến thuỷ sản:
- Bước 1: Đánh giá và phân tích: Đầu tiên, cần tiến hành đánh giá và phân tích đặc điểm của nước thải thuỷ sản, bao gồm thành phần hóa học, hàm lượng chất rắn, hàm lượng ô nhiễm hữu cơ và vi sinh, pH và nhiệt độ. Điều này sẽ giúp xác định các yêu cầu xử lý cần thiết và lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.
- Bước 2: Lựa chọn công nghệ xử lý: Dựa trên các yêu cầu và thông số của nước thải, chọn các công nghệ xử lý phù hợp như xử lý sinh học, xử lý vật lý-hóa học, sử dụng công nghệ màng hoặc kết hợp các phương pháp xử lý khác nhau. Đồng thời, cân nhắc các yếu tố như hiệu quả, khả năng vận hành, chi phí và yêu cầu kỹ thuật.
- Bước 3: Thiết kế hệ thống: Tiếp theo, thiết kế hệ thống xử lý nước thải thuỷ sản bao gồm các bước như bể chứa, hệ thống xử lý, hệ thống cấp thoát nước, và hệ thống quản lý mùi (nếu cần). Cần xác định các thông số kỹ thuật, kích thước, dòng chảy, thiết bị và vật liệu xây dựng phù hợp để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho môi trường.
- Bước 4: Xây dựng và vận hành: Sau khi hoàn thành thiết kế, tiến hành xây dựng hệ thống xử lý nước thải theo các tiêu chuẩn kỹ thuật. Sau khi xây dựng xong, hệ thống cần được kiểm tra, vận hành và điều chỉnh để đảm bảo hoạt động hiệu quả và tuân thủ các quy định môi trường.
- Bước 5: Giám sát và bảo trì: Đảm bảo hệ thống nước thải hoạt động ổn định và hiệu quả, cần tiến hành giám sát định kỳ các thông số nước thải và thực hiện bảo trì định kỳ cho thiết bị và hệ thống. Điều này giúp đảm bảo rằng hệ thống luôn hoạt động tốt và tuân thủ các yêu cầu môi trường.
Quá trình thiết kế hệ thống nước thải chế biến thuỷ sản cần phối hợp với các chuyên gia và chính quyền địa phương có kiến thức và kinh nghiệm trong lĩnh vực môi trường để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của hệ thống.
5. Công nghệ xử lý nước thải chế biến thuỷ sản phổ biến
Có nhiều công nghệ xử lý nước thải chế biến thuỷ sản được áp dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước thải. Dưới đây là một số công nghệ phổ biến trong việc xử lý nước thải chế biến thuỷ sản:
- Công nghệ xử lý sinh học: Đây là phương pháp phổ biến trong việc xử lý nước thải chế biến thuỷ sản. Hệ thống xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật như vi khuẩn và vi rút để phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Các quá trình xử lý sinh học bao gồm bể xử lý sinh học, bể lọc sinh học hoặc bể cạn sinh học.
- Công nghệ lắng đọng: Quá trình lắng đọng được sử dụng để tách chất rắn và hạt lơ lửng từ nước thải. Trong quá trình này, các chất ô nhiễm được tạo thành kết tủa và sau đó được lắng đọng xuống đáy bể. Quá trình lắng đọng có thể được kết hợp với các quá trình khác như quá trình kết tủa hoặc quá trình trao đổi ion để cải thiện hiệu quả xử lý.
- Công nghệ xử lý bằng màng: Công nghệ màng bao gồm sử dụng các loại màng như màng RO (ngược osmosis), màng UF (quá lọc) hoặc màng MF (quá màng) để loại bỏ các chất ô nhiễm. Các màng này cho phép nước thông qua màng trong khi các chất ô nhiễm lớn hơn kích thước lỗ màng được loại bỏ.
- Công nghệ xử lý hóa chất: Các phương pháp xử lý hóa chất sử dụng các chất hoá học như chất khử, chất oxy hóa, chất kết tủa hoặc chất tẩy rửa để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải. Các quá trình này có thể bao gồm quá trình flocculation, quá trình kết tủa, quá trình pH điều chỉnh và quá trình oxy hóa khử.
- Công nghệ xử lý nhiệt: Xử lý nhiệt như sử dụng nhiệt độ cao hoặc quá trình sấy khô được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn, vi rút và các vi sinh vật trong nước thải. Công nghệ này thường được sử dụng trong quy trình xử lý nước thải trong trường hợp cần loại bỏ các tác nhân gây bệnh.
Các công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản có thể được kết hợp và tùy chỉnh theo yêu cầu cụ thể của quá trình chế biến và quy định môi trường. Quan trọng nhất là áp dụng các phương pháp phù hợp để đảm bảo rằng nước thải được xử lý đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và không gây hại cho môi trường.
6. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biến thuỷ sản
- Sơ đồ công nghệ áp dụng phương pháp sinh học kết hợp với bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) phù hợp với các hệ thống có diện tích thi công dự án xử lý.
Công nghệ UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là một phương pháp xử lý nước thải dựa trên quá trình phân hủy sinh học không khí (anaerobic) trong một hệ thống bùn nặng.
Hệ thống UASB bao gồm một bể phản ứng thủy phân ở phía dưới, nơi mà quá trình phân hủy sinh học xảy ra. Bùn nặng được tạo thành dưới dạng một lớp bùn phản ứng (sludge blanket) và phân tách các chất hữu cơ trong nước thải. Quá trình này diễn ra trong môi trường không khí (không có oxi), tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn anaerobic phân giải chất hữu cơ thành khí methane (CH4) và khí CO2.
Công nghệ xử lý UASB có một số lợi ích quan trọng:
- Xử lý hiệu quả chất hữu cơ: UASB là một phương pháp hiệu quả để xử lý nước thải chứa chất hữu cơ. Quá trình phân hủy sinh học không khí trong hệ thống UASB giúp giảm đáng kể nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải, làm giảm tải lượng chất ô nhiễm vào môi trường.
- Tiết kiệm năng lượng: Vì quá trình phân hủy sinh học trong UASB diễn ra không khí, không yêu cầu cung cấp oxy bên ngoài. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng so với các phương pháp xử lý nước thải khác như quá trình hiếu khí (aerobic process).
- Dung tích nhỏ hơn và hiệu quả không gian: Hệ thống UASB có dung tích nhỏ hơn so với các hệ thống xử lý truyền thống. Điều này giúp tiết kiệm diện tích và chi phí xây dựng cho các dự án xử lý nước thải.
- Tạo ra khí methane: Trong quá trình phân hủy sinh học, vi khuẩn anaerobic sản xuất khí methane (CH4) có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng tiềm năng. Khí methane có thể được thu thập và sử dụng để sản xuất nhiệt hoặc điện, giúp tăng tính bền vững và kinh tế của quá trình xử lý nước thải.
Tuy nhiên, công nghệ UASB cũng có một số hạn chế. Nó không thích hợp cho việc xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ thấp hoặc chất rắn lơ lửng cao. Hơn nữa, quá trình phân hủy sinh học anaerobic trong UASB không loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ không dễ phân hủy như một số chất hóa học độc hại.
Tóm lại, công nghệ UASB là một phương pháp xử lý nước thải hiệu quả, giúp giảm tải chất hữu cơ và tiết kiệm năng lượng. Nó thích hợp cho các ứng dụng có nồng độ chất hữu cơ cao và có thể tạo ra khí methane tiềm năng.
- Công nghệ xử lý nước thải màng MBR (Membrane Bioreactor) là một phương pháp tiên tiến trong việc xử lý nước thải. Nó kết hợp cả quá trình xử lý sinh học và quá trình cách ly bằng màng một cách hiệu quả.
Các hệ thống MBR bao gồm một bể xử lý sinh học (bioreactor) và một hệ thống màng. Trong bể xử lý sinh học, vi khuẩn và vi sinh vật tiêu hủy chất hữu cơ và các chất ô nhiễm khác có trong nước thải. Sau đó, nước thải được đẩy qua màng, giúp tách chất lỏng và rắn. Màng có kích thước lỗ nhỏ, ngăn chặn các hạt rắn và vi khuẩn từ việc đi qua, trong khi cho phép nước thông qua.
Công nghệ MBR có một số lợi ích quan trọng:
- Hiệu suất xử lý cao: Công nghệ MBR cho phép loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ, chất nitơ, chất phospho và các chất ô nhiễm khác từ nước thải. Màng mịn ngăn chặn hầu hết các chất rắn và vi khuẩn, đảm bảo chất lượng nước thải sau quá trình xử lý.
- Dung tích nhỏ hơn và hiệu quả không gian: Vì quá trình cách ly được thực hiện bằng màng, hệ thống MBR thường có dung tích nhỏ hơn so với các hệ thống xử lý truyền thống. Điều này giúp tiết kiệm không gian và thuận tiện cho các ứng dụng có diện tích hạn chế.
- Chất lượng nước thải ổn định: MMBR giảm thiểu sự biến động trong quá trình xử lý nước thải, đảm bảo chất lượng nước thải ổn định và đáng tin cậy. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu chất lượng nước thải cao như tái sử dụng nước hoặc xả thải vào môi trường nhạy cảm.
- Khả năng tái sử dụng nước: Công nghệ MMBR tạo ra nước thải được tinh chế và rất sạch, có thể được tái sử dụng cho các mục đích không đòi hỏi nước sạch như tưới cây, làm mát hoặc vệ sinh.
Tuy nhiên, công nghệ MMBR cũng có một số hạn chế, bao gồm chi phí cao, yêu cầu kỹ thuật cao, và cần bảo trì và vận hành thường xuyên để đảm bảo hiệu quả và tuổi thọ của màng.
- Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản SBR (Sequential Batch Reactor) là một phương pháp xử lý nước thải được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải. Nó là một quá trình tiếp tục và tự động hoạt động trong các giai đoạn tuần tự.
Hệ thống SBR bao gồm một bể xử lý chứa (reactor) và một hệ thống quản lý quá trình. Quá trình xử lý nước thải trong SBR được chia thành các giai đoạn tuần tự, bao gồm quá trình tụ tập (fill), quá trình xử lý (react), quá trình tách rắn- lỏng (settle), quá trình xả (decant) và quá trình nghỉ (idle). Mỗi giai đoạn tuần tự này được điều khiển tự động bằng các thiết bị điều khiển và cảm biến.
Công nghệ SBR có một số lợi ích quan trọng:
- Đa chức năng và linh hoạt: Hệ thống SBR có khả năng xử lý các loại nước thải khác nhau và thích ứng với biến đổi trong lưu lượng và thành phần nước thải. Quá trình xử lý tuần tự và kiểm soát tự động cho phép điều chỉnh và tối ưu hóa quá trình xử lý.
- Hiệu suất xử lý cao: Công nghệ SBR cho phép loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ, chất nitơ, chất phospho và các chất ô nhiễm khác trong nước thải. Quá trình tuần tự và kiểm soát tự động giúp đảm bảo rằng các giai đoạn xử lý được thực hiện theo cách tối ưu, đảm bảo hiệu suất xử lý cao.
- Tiết kiệm diện tích: Hệ thống SBR có khả năng tích hợp nhiều giai đoạn xử lý trong một bể duy nhất. Điều này giúp tiết kiệm diện tích so với các hệ thống xử lý truyền thống yêu cầu nhiều bể riêng biệt.
- Quản lý dễ dàng: Công nghệ SBR có khả năng kiểm soát và quản lý tự động thông qua hệ thống điều khiển và cảm biến. Điều này giúp giảm tác động của con người và đảm bảo quá trình xử lý ổn định và hiệu quả.
Tuy nhiên, công nghệ SBR cũng có một số hạn chế, bao gồm đòi hỏi kiến thức kỹ thuật để vận hành và duy trì hệ thống, cần sử dụng các thiết bị và cảm biến phức tạp, và đòi hỏi không gian đủ cho các giai đoạn tuần tự trong quá trình xử lý.
Xử lý nước thải thuỷ sản là một quá trình quan trọng để đảm bảo các hoạt động chế biến thuỷ sản không gây ô nhiễm môi trường nước. Tùy thuộc vào quy mô và yêu cầu cụ thể của đơn vị để thi công hệ thống xử lý nước thải phù hợp, đạt hiệu suất cao. FEC là một đơn vị uy tín chuyên nghiệp trong lĩnh mực môi trường sẽ mang đến sự phục vụ tốt nhất cho quý khách hàng.