Tuỳ thuộc vào từng ngành nghề chế biến mà thành phần của nước thải có những đặc điểm riêng. Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe dọa nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận, nếu không được xử lý triệt để.

Phương pháp xử lý

Nước thải do công nghiệp chế biến nông sản thực phẩm thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thuỷ vực đón nhận, thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân huỷ của các chất hữu cơ diễn ra rất nhanh. Tuỳ thuộc vào từng ngành nghề chế biến mà thành phần của nước thải có những đặc điểm riêng. Nước thải của công nghiệp sản xuất bia và nước thải của công nghiệp mía đường, chế biến tinh bột sắn... thường có hàm lượng chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng rất cao. Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO₃, CaSO₄, H₃PO₄, xút, soda... Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe dọa nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không được xử lý triệt để.

Từ trước năm 2000, việc xử lý nước thải ngành công nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm ở nhiều nơi trên thế giới chủ yếu áp dụng quá trình xử lý hiếu khí điển hình là hệ thống bể bùn hoạt tính AEROTEN. Hệ thống này tuy có một số ưu điểm, nhưng có những tồn tại là đòi hỏi diện tích mặt bằng và chi phí đầu tư xây dựng lớn, chi phí trong vận hành hệ thống cũng rất cao do phải sử dụng nhiều năng lượng. Giá thành xử lý sẽ giảm xuống còn một nửa khi áp dụng quá trình xử lý kỵ khí, ví dụ như thiết bị UASB. Trong 2 thập kỷ vừa qua, hệ thống xử lý kỵ khí kiểu UASB quy mô lớn đã được xây dựng, lắp đặt và đưa vào vận hành để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm ở những vùng có khí hậu ấm như Ấn Độ, Brazil, Colombia, thậm chí cả ở vùng có khí hậu lạnh như Hà Lan và Bắc Mỹ với qui mô của hệ thống xử lý tới hàng chục ngàn m³ nước thải trong một ngày đêm. Những thiết bị UASB này thường được vận hành với thời gian lưu nước từ 6-8 giờ và đạt hiệu quả xử lý BOD khoảng 80%, giá trị COD của dòng thải sau xử lý nằm trong khoảng 100-200 mg/l và TSS đạt khoảng 30-70 mg/l.

Việc sử dụng thiết bị UASB để xử lý nước thải của ngành công nghiệp chế biến nông sản thực phẩm cũng gặp phải một số trở ngại nhất định. Đó là, ngoài việc chỉ thích hợp với những nơi có khí hậu ấm áp và đòi hỏi thời gian khởi động dài, thì hiện tượng những chất rắn lơ lửng trong nước chưa xử lý có xu hướng tích tụ trong thiết bị xử lý, dẫn đến làm giảm thể tích hữu ích của hạt bùn (cộng đồng vi sinh vật), làm cho hiệu quả loại bỏ COD thấp. Thêm vào đó, hầu hết lượng COD có khả năng a xit hóa nhanh đều bị chuyển hóa trong hệ thống cống dẫn, gây ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của vi sinh vật chuyển hóa a xit bên trong thiết bị xử lý. Mặt khác, chất lượng của nước sau xử lý sẽ kém đi đối với hệ thống xử lý tại vùng có nhiệt độ thấp hơn 18⁰C. Những hạn chế trên đây cùng với khả năng thấp kém của hệ thống xử lý kỵ khí trong việc loại bỏ các chất dinh dưỡng như N, P, S khiến cho việc cần phải áp dụng hệ thống xử lý thứ cấp bằng quá trình hiếu khí là cần thiết, để nâng cao chất lượng dòng thải sau xử lý. Với sự phức tạp này, các nhà môi trường trước đây có xu hướng không muốn áp dụng trực tiếp hệ thống xử lý kỵ khí.

Thành tựu đặc biệt có ý nghĩa trong công nghệ xử lý nước thải với những vùng có khí hậu ấm áp để xử lý nước thải là việc áp dụng kết hợp xử lý kỵ khí và xử lý thứ cấp bằng quá trình hiếu khí hoặc các ao hồ sinh học. Hệ thống xử lý kết hợp này có thể được xây dựng và vận hành với chi phí thấp hơn nhiều so với việc áp dụng riêng rẽ quá trình xử lý kỵ khí hoặc hiếu khí thông thường. Hệ thống xử lý kết hợp kỵ khí nối tiếp hiếu khí có nhiều ưu việt hơn so với hệ thống xử lý hiếu khí thông thường, cụ thể là lượng bùn dư tạo ra trong quá trình xử lý nhỏ, tiêu hao ít năng lượng và chu trình xử lý ngắn. Một ưu điểm nổi bật khác của hệ thống kết hợp là khả năng phân hủy hoàn toàn bằng con đường sinh học một số hợp chất tổng hợp nhất định, mà những chất này không thể phân hủy ở hệ thống xử lý riêng biệt kỵ khí hoặc hiếu khí. Hệ thống kết hợp nối tiếp xử lý kỵ khí, hiếu khí này đang được phát triển với nhiều dạng khác nhau. Một dạng kết hợp khác bao gồm thiết bị đệm bùn ngược dòng phân đoạn (Upflow Staged Sludge Blanket-USSB) và thiết bị màng sinh học hiếu khí hoặc hệ thống nối tiếp thiết bị UASB và bể bùn hoạt tính. Hệ thống UASB và thiết bị bùn hoạt tính đạt hiệu quả xử lý cao nhất với nước sau xử lý đạt BOD₇ = 10 mg/l, thậm chí ở điều kiện bất lợi về nhiệt độ (13⁰C). So sánh với hệ thống xử lý hiếu khí đơn thì vốn đầu tư (tính theo thể tích thiết bị) và chi phí vận hành rẻ hơn từ 2,5 đến 3 lần.

Tiếp thu những tiến bộ mới trong lĩnh vực xử lý nước thải ngành công nghiệp chế biến nông sản thực phẩm, nhiều cơ sở sản xuất của nước ta trong thời gian qua đã đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải theo mô hình kết hợp kỵ khí và hiếu khí thay vì xử lý hiếu khí đơn thuần kiểu AEROTEN như tại Tổng công ty Bia - Rượu - Nước giải khát Hà Nội (Công ty mẹ; Công ty CP Bia Thanh Hoá), Tổng Công ty Bia - Rượu - Nước giải khát Sài Gòn (Nhà máy Bia Củ Chi, Nhà máy Bia Sài Gòn - Hà Nội...), Công ty CP Đồng Xanh Quảng Nam...

Cơ hội giảm chi phí

Nhằm tận dụng triệt để nguồn tài nguyên, giảm bớt gánh nặng chi phí cho cơ sở trong đầu tư và quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải, hầu hết các cơ sở nêu trên trong thời gian qua đã lắp đặt hệ thống thu hồi khí methan sinh ra trong quá trình xử lý kỵ khí để dùng làm nhiên liệu phục vụ nhu cầu của bản thân doanh nghiệp.

Việc tận dụng nguồn năng lượng này, ngoài việc góp phần trực tiếp vào giảm chi phí năng lượng của doanh nghiệp, còn có ý nghĩa trong việc giảm phát thải khí nhà kính. Chính vì lẽ đó, đối với những dự án có hệ thống thu hồi methan làm nhiên liệu có thể được hưởng các quyền theo cơ chế phát triển sạch CDM, đó là doanh nghiệp có quyền nhượng, bán quyền phát thải CO₂ theo số lượng mà doanh nghiệp đã được các cơ quan chức năng xác định và công nhận. Nguồn tài chính này sẽ là nguồn đáng kể giúp cho doanh nghiệp bù đắp chi phí vận hành và bảo dưỡng toàn bộ hệ thống xử lý nước thải và như vậy, gánh nặng về tài chính để xử lý nước thải đã được giảm bớt đáng kể, tạo điều kiện thuận lợi để doanh nghiệp thực hiện việc xử lý chất thải theo các quy định về bảo vệ môi trường.

Tuy nhiên, việc đăng ký để các dự án được hưởng quyền theo cơ chế CDM phải tuân thủ theo các quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường và các cơ quan có liên quan từ bước xây dựng dự án, lựa chọn công nghệ cho đến xây dựng và vận hành. Do hạn chế trong việc nắm bắt quy trình đăng ký dự án theo cơ chế CDM và các thủ tục khi triển khai mà các doanh nghiệp rất lúng túng trong việc tham gia chương trình, khiến số dự án được công nhận và hưởng các quyền lợi theo cơ chế phát triển sạch ở nước ta không nhiều. Do đó trong thời gian tới, các doanh nghiệp khi tiến hành đầu tư hệ thống xử lý nước thải, cần phải tìm hiểu, sử dụng các nhà tư vấn chuyên nghiệp để có thể tận dụng được cơ hội trong việc giảm gánh nặng chi phí cho xử lý nước thải./.

 TS. Nguyễn Phú Cường

Phó Vụ trưởng Vụ KHCN