Xử lý nước thải sản xuất nước giải khát

Theo các số liệu thống kê từ hiệp hội Bia Rượu – Nước Giải Khát, nước ta hiện nay có khoảng 1800 cơ sở sản xuất nước giải khát. Đặc trưng nước thải từ các nhà máy sản xuất nước giải khát thường thay đổi theo sản phẩm và theo nhà máy còn lưu lượng nước thải thường biến động theo mùa. Tuy nhiên dù ít hay nhiều thì việc xả nước thải trực tiếp vào nguồn nước công cộng sẽ gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, xây dựng hệ thống xử lý nước thải sản xuất nước giải khát là việc tất yếu.

1. Nguồn phát sinh và đặc điểm nước thải sản xuất nước giải khát

Để biết rõ nguồn phát sinh nước thải nước giải khát, trước tiên chúng ta tìm hiểu quy trình sản xuất nước giải khát (loại đóng chai) tại một nhà máy.

Từ quy trình sản xuất trên có thể thấy, nước thải phát sinh ở nhiều công đoạn khác nhau với thành phần ô nhiễm đặc trưng như chất hữu cơ, đường, hương liệu, chất béo (đối với một số dòng sản phẩm), chất tẩy rửa và vi sinh vật. Dưới đây là các nguồn phát sinh nước thải theo từng công đoạn sản xuất:

• Xử lý, sơ chế nguyên liệu: Đây là công đoạn đầu tiên phát sinh nước thải với lưu lượng tương đối lớn. Nước được sử dụng để rửa trái cây, nguyên liệu, thiết bị sơ chế hoặc ngâm nguyên liệu trước khi đưa vào chế biến. Thành phần nước thải ở công đoạn này chủ yếu chứa đất, cát và tạp chất bám trên nguyên liệu, vỏ, hạt, cuống, bã trái cây hoặc cặn thực vật, chất hữu cơ hòa tan từ nguyên liệu và một lượng nhỏ vi sinh vật tự nhiên.
• Công đoạn hòa tan: Ở công đoạn này, đường, chất tạo ngọt hoặc các nguyên liệu dạng bột được hòa tan với nước theo tỷ lệ nhất định. Nước thải chủ yếu phát sinh khi vệ sinh bồn hòa tan, đường ống và thiết bị sau mỗi mẻ sản xuất. Thành phần nước thải chủ yếu là đường, siro còn sót lại, chất tạo ngọt, chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, chất tẩy rửa sử dụng trong quá trình vệ sinh thiết bị.
• Công đoạn phối trộn: Nguyên liệu sau khi hòa tan sẽ được phối trộn với hương liệu, màu thực phẩm, axit thực phẩm, vitamin hoặc các phụ gia khác theo công thức sản phẩm. Nước thải phát sinh từ việc vệ sinh bồn phối trộn, súc rửa đường ống sau khi thay đổi sản phẩm và nước xả khi chuyển đổi mẻ sản xuất. Thành phần nước thải có chứa hương liệu, màu thực phẩm, đường và phụ gia, chất hữu cơ có giá trị BOD, COD cao.
• Công đoạn lọc tinh: Quá trình lọc nhằm loại bỏ cặn và tạp chất để đảm bảo độ trong của sản phẩm. Nước thải phát sinh chủ yếu trong quá trình rửa lõi lọc hoặc hoàn nguyên vật liệu lọc. Thành phần nước thải có chứa cặn lơ lửng, bã nguyên liệu mịn, chất hữu cơ, chất tẩy rửa nếu thực hiện vệ sinh hệ thống lọc.
• Công đoạn thanh trùng: Thanh trùng giúp tiêu diệt vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Nước thải phát sinh từ quá trình vệ sinh thiết bị trao đổi nhiệt, đường ống và hệ thống thanh trùng định kỳ. Thành phần nước thải có chứa cặn thực phẩm, chất hữu cơ, chất tẩy rửa và hóa chất sát khuẩn trong quy trình CIP, nước nóng có nhiệt độ cao.
• Công đoạn chiết chai, đóng nắp: Đây là một trong những công đoạn phát sinh nhiều nước thải nhất do phải vệ sinh chai, súc rửa dây chuyền và xử lý lượng sản phẩm bị rơi vãi. Nguồn phát sinh gồm nước súc chai, nước vệ sinh máy chiết, nước rửa băng tải, sản phẩm bị tràn hoặc loại bỏ. Thành phần nước thải có chứa đường, nước giải khát, hương liệu, chất tạo màu, chất hữu cơ dễ phân hủy.
• Hệ thống giảm nhiệt: Sau quá trình thanh trùng, sản phẩm được làm nguội bằng hệ thống giảm nhiệt. Nước thải phát sinh từ: Xả đáy hệ thống tuần hoàn, vệ sinh thiết bị giải nhiệt, thay nước định kỳ. Thành phần nước thải có chứa cặn khoáng, hóa chất chống cáu cặn hoặc chống ăn mòn (nếu có), hàm lượng chất hữu cơ thấp.
• Nguồn phát sinh nước thải khác: Ngoài nước thải từ các công đoạn sản xuất, nhà máy nước giải khát còn phát sinh nước thải từ việc rửa sàn và vệ sinh nhà xưởng, hệ thống xử lý nước cấp, nước xả đáy lò hơi, tháp giải nhiệt (nếu có) và nước thải sinh hoạt từ cán bộ, công nhân viên.

Nhìn chung, nước thải sản xuất nước giải khát có đặc trưng là hàm lượng chất hữu cơ (BOD, COD) cao do chứa nhiều đường, siro, hương liệu và các phụ gia thực phẩm. Nếu không được thu gom và xử lý đạt quy chuẩn trước khi xả thải, nguồn nước này có thể gây suy giảm chất lượng nguồn tiếp nhận và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

2. Tham khảo quy trình xử lý nước thải sản xuất nước giải khát

Tham khảo quy trình xử lý nước thải sản xuất nước giải khát tại một nhà máy:

Hệ thống thu gom nước thải:

• Nước thải sản xuất > Hệ thống XLNT
• Nước thải sinh hoạt > Bể tự hoại 3 ngăn > Hệ thống XLNT

Sơ đồ công nghệ: Nước thải > Hố gom > Bể điều hòa > Bể keo tụ > Bể tạo bông > Bể lắng 1 > Bể trung gian > Bể kỵ khí > Bể Aerotank > Bể MBBR > Bể lắng 2 > Bể khử trùng > Nguồn tiếp nhận

Thuyết minh quy trình xử lý: 

• Hố gom + thiết bị tách rác: Nước thải từ các nhà máy, cơ sở sản xuất được dẫn về bể thu gom. Trước bể thu gom người ta sẽ lắp đặt thiết bị tách rác để giữ lại các loại rác thô, chất rắn có kích thước lớn để tránh làm nghẹt bơm.
• Bể điều hòa: Điều tiết lưu lượng nước thải, điều hòa nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải, đồng thời nâng độ pH lên mức phù hợp. Dưới đáy bể được lắp đặt hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn nước thải liên tục, tránh làm lắng cặn và sinh mùi hôi. Ngoài ra bể điều hòa còn có vai trò tạo ra chế độ xử lý ổn định cho các công trình tiếp theo, không bị quá tải.
• Bể keo tụ: Nước thải được hòa trộn với hóa chất keo tụ PAC được châm từ bồn chứa hóa chất thông qua bơm định lượng. Chất keo tụ giúp làm mất ổn định các hạt cặn có tính “keo” và kích thích chúng kết lại với các cặn lơ lửng khác để tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn.
• Bể tạo bông: Tương tự như bể keo tụ, tại bể tạo bông, polymer anion sẽ được châm vào để kích thích quá trình tạo thành các bông cặn lớn hơn. Polymer này có tác dụng hình thành các “cầu nối” liên kết các bông cặn lại với nhau tạo thành các bông cặn có kích thước lớn hơn nhằm nâng cao hiệu quả của bể lắng phía sau.
• Bể lắng 1: Tại bể lắng, quá trình phân tách nước và các hạt cặn ra khỏi nhau, bể lắng đứng có tác dụng làm sa lắng các hạt cặn ra khỏi nước, phần bông bùn sẽ lắng xuống dưới đáy bể và nước sạch được thu trên bề mặt máng răng cưa và đưa đến bể trung gian.
• Bể trung gian: Có nhiệm vụ tiếp nhận và phân phối điều tiết nước lên bể kỵ khí.
• Bể kỵ khí: Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí do quần thể vi sinh vật kỵ khí (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy không khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH₄, CO₂, N₂,.... Sau đó nước chảy qua bể sinh học hiếu khí Aerotank.
• Bể Aerotank + MBBR: Bể xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính lơ lửng và dính bám lơ lửng là công trình đơn vị quyết định hiệu quả xử lý của hệ thống vì phần lớn những chất gây ô nhiễm trong nước thải. Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải tồn tại ở dạng lơ lửng và dính bám trong giá thể Bio-Chip lơ lửng trong nước. Các vi sinh hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy và chuyển hóa chất hữu cơ thành thức ăn. Trong môi trường hiếu khí (nhờ O₂ sục vào), vi sinh hiếu khí tiêu thụ các chất hữu cơ để phát triển, tăng sinh khối và làm giảm tải lượng ô nhiễm trong nước thải xuống mức thấp nhất. Nước sau khi ra khỏi công trình đơn vị này, hàm lượng COD và BOD giảm 80–95%.
• Bể lắng 2: Có nhiệm vụ lắng các bông bùn vi sinh từ quá trình sinh học và tách các bông bùn này ra khỏi nước thải, đồng thời tuần hoàn và bổ sung bùn hoạt tính về bể sinh học Aerotank.
• Bể khử trùng: Hóa chất khử trùng được châm vào bể để tiêu diệt lượng vi khuẩn, vi rút còn sót lại sau quá trình xử lý.
• Nguồn tiếp nhận: Nước thải sau quá trình xử lý đáp ứng tiêu chuẩn QCVN và được phép xả vào nguồn tiếp nhận. 

Trên đây là một số thông tin về việc "Xử lý nước thải sản xuất nước giải khát". Trên thực tế, mỗi nhà máy sẽ có đặc điểm riêng về nguyên liệu đầu vào, công thức sản phẩm, quy trình công nghệ và quy mô sản xuất, do đó thành phần cũng như tính chất nước thải sẽ không hoàn toàn giống nhau. Vì vậy, việc lựa chọn công nghệ xử lý cần được tính toán và thiết kế phù hợp nhằm đảm bảo hiệu quả xử lý, đáp ứng các quy chuẩn xả thải hiện hành, đồng thời tối ưu chi phí đầu tư và vận hành cho doanh nghiệp.

Quý khách hàng có nhu cầu tư vấn, thiết kế, xây dựng hệ thống xử lý nước thải hãy gọi Hotline: 0938.857.768 để được hỗ trợ nhanh chóng, tận tình nhất.

Xem thêm:

• Xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia
• Xử lý nước thải chế biến thực phẩm