Thiết bị xử lý nước thải điện hóa dành cho nước thải chế biến thực phẩm.

I. Tổng quan về sản phẩm

Nước thải chế biến thực phẩm có nguồn gốc từ nhiều tiểu ngành, bao gồm giết mổ và chế biến thịt, sản phẩm từ sữa, sản xuất bia (bia/baijiu/huangjiu), sản xuất đồ uống, chế biến ngũ cốc và dầu, tinh chế đường, sản xuất tinh bột, sản xuất bột ngọt/men, chế biến thủy sản, muối chua và đóng hộp, v.v. Đây là loại nước thải điển hình có lượng nước lớn và tải lượng ô nhiễm cao trong lĩnh vực công nghiệp nhẹ. Đặc điểm chất lượng nước của nó như sau: nồng độ chất hữu cơ cao (COD thường là 800 ~ 10000 mg/L, và một số nước thải của quá trình nồng độ cao có thể đạt trên 20000 mg/L), chứa một lượng lớn chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học (protein, chất béo, tinh bột, đường, cellulose, v.v.), và cũng chứa nồng độ cao chất rắn lơ lửng (SS), dầu mỡ/dầu thực vật (FOG), nitơ amoniac và tổng phốt pho; nước thải nói chung có khả năng phân hủy sinh học tốt (B/C thường là 0,3~0,6), nhưng có những vấn đề ức chế rõ ràng—nồng độ dầu mỡ cao bao phủ bùn hoạt tính, dẫn đến cản trở chuyển khối; độ mặn cao (nước thải ngâm/nước chấm) ức chế hoạt động của vi sinh vật; thoát nước không liên tục gây sốc tải thủy lực; SS cao gây tắc nghẽn hệ thống sinh học và tạo cặn bùn; Nước thải thường chứa dư lượng phụ gia thực phẩm, chất màu và dư lượng chất khử trùng, có tác dụng ức chế nhất định đối với vi sinh vật.

Các phương pháp xử lý truyền thống đối với nước thải chế biến thực phẩm thường tuân theo quy trình "tiền xử lý vật lý (lưới/sàng lọc/tách dầu) → tuyển nổi/lắng đông tụ → xử lý sinh học kỵ khí + hiếu khí." Tuy nhiên, phương pháp này gặp phải một số thách thức trong vận hành thực tế: Loại bỏ không hoàn toàn dầu mỡ/chất rắn lơ lửng—ngay cả sau khi tách dầu và tuyển nổi, dầu nhũ hóa và dầu phân tán mịn (50~200 mg/L) vẫn còn. Nồng độ chất rắn lơ lửng (SS) cao xâm nhập vào hệ thống sinh học sẽ tích tụ và bao phủ bùn theo thời gian, dẫn đến suy giảm hiệu suất lắng bùn và giảm hiệu suất sục khí. SS cao gây tắc nghẽn trong hệ thống sinh học—nước thải từ lò mổ, chế biến tinh bột và tinh luyện đường chứa một lượng lớn chất rắn lơ lửng hữu cơ, khó loại bỏ hoàn toàn bằng phương pháp lắng thông thường, khiến hệ thống kỵ khí/hiếu khí phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn và khó khăn trong việc loại bỏ bùn. Nước thải thực phẩm có hàm lượng muối cao (dưa chua, nước sốt, nước tương, v.v.) ức chế các quá trình sinh học—khi hàm lượng muối (Cl⁻/Na⁺) đạt 2%~5%, áp suất thẩm thấu của bùn hoạt tính thông thường trở nên mất cân bằng và tốc độ loại bỏ COD giảm đáng kể. Thoát nước theo mùa/không liên tục khiến hệ thống sinh học khó hoạt động ổn định—chế biến thực phẩm thường mang tính thời vụ (mùa ép, mùa chế biến trái cây) hoặc không liên tục, khiến việc duy trì và tái thiết lập hệ thống sinh học trở nên khó khăn trong thời gian mùa đông/ngưng hoạt động. Hệ thống gặp phải một số thách thức: thời gian khởi động và thích nghi lâu dài; và các vấn đề về màu nước thải và khử trùng. Nước thải từ quá trình sản xuất bia, nước tương và nước ép trái cây chứa hàm lượng sắc tố cao, dẫn đến màu sắc vẫn cao ngay cả sau khi xử lý sinh hóa. Nước thải thực phẩm còn có các chỉ tiêu vi sinh vật như vi khuẩn coliform, cần phải khử trùng với liều lượng lớn bằng phương pháp truyền thống.

Hệ thống này sử dụng công nghệ oxy hóa điện hóa, tích hợp quá trình phân hủy oxy hóa điện với quá trình đông tụ/điện tuyển, đặc biệt phù hợp với đặc tính của nước thải chế biến thực phẩm.

Đối với nước thải hữu cơ nồng độ cao (lò mổ, sản xuất bia, v.v.), quá trình oxy hóa anốt trực tiếp và xúc tác điện tạo ra các gốc hydroxyl (·OH) để khoáng hóa trực tiếp các chất hữu cơ hòa tan (protein, đường, axit hữu cơ, v.v.), đạt tỷ lệ loại bỏ COD từ 60%–85%, tạo điều kiện tải trọng thấp, chất lượng ổn định cho các hệ thống kỵ khí/hiếu khí tiếp theo.

Đối với nước thải muối/nước chấm có hàm lượng muối cao, điện hóa không bị ức chế bởi hàm lượng muối cao; Cl⁻ trong muối có thể chuyển hóa thành clo hoạt tính để nâng cao hiệu quả oxy hóa, cho phép xử lý trực tiếp nước thải thực phẩm có hàm lượng muối cao trước khi bay hơi hoặc xả thải.

Toàn bộ quá trình chỉ tiêu thụ điện. Một lượng nhỏ chất điện phân (chẳng hạn như muối, có giá thành rất thấp) có thể được thêm vào để hỗ trợ dẫn truyền. Nó không tạo ra các chất keo tụ hóa học có hại (thay thế PAC/PAM) và không tạo ra một lượng lớn bùn hóa học. Thiết bị có thể được vận hành không liên tục và sẵn sàng sử dụng ngay lập tức, khiến nó hoàn toàn phù hợp với mô hình sản xuất chế biến thực phẩm theo mùa.

II. Khó khăn trong xử lý nước thải chế biến thực phẩm và giải pháp của thiết bị này

III. Nguyên tắc làm việc

Nước thải chế biến thực phẩm sau khi được xử lý bằng lưới/lưới để loại bỏ chất rắn thô, đi vào lò phản ứng điện hóa, nơi nó trải qua quá trình tinh chế tổng hợp thông qua nhiều cơ chế dưới tác động của các điện cực:

(1) Quá trình oxy hóa điện – khoáng hóa và phân hủy trực tiếp các chất hữu cơ hòa tan: Các protein hòa tan, peptide, axit amin, đường, axit hữu cơ, rượu, v.v. trong nước thải thực phẩm bị mất electron trực tiếp trên bề mặt cực dương và bị oxy hóa: Chuỗi carbon của các phân tử hữu cơ lớn bị oxy hóa và đứt gãy, dần dần phân hủy thành các axit hữu cơ nhỏ; các nhóm amin trong axit amin/protein bị oxy hóa và giải phóng dưới dạng NH₃ (bị oxy hóa tiếp thành N₂); đường và axit hữu cơ được khoáng hóa trực tiếp thành CO₂ và H₂O, với tỷ lệ loại bỏ COD từ 40%~70% (giai đoạn tiền xử lý)

(2) Quá trình oxy hóa điện gián tiếp (với thành phần chính là • OH và clo hoạt tính) OH- và clo hoạt tính được tạo ra bằng quá trình điện phân anốt nước. Các gốc hydroxyl được tạo ra bằng cách sử dụng các ion clorua có tự nhiên trong nước thải (nước thải thực phẩm có chứa một lượng NaCl nhất định hoặc có thể thêm một lượng muối) để tạo ra clo hoạt tính (Cl₂, HOCl, OCl⁻): Các gốc hydroxyl oxy hóa bừa bãi chất hữu cơ trong dung dịch chưa tiếp xúc trực tiếp với cực dương. Clo hoạt tính khuếch tán và oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan còn sót lại, đồng thời giảm COD và nitơ amoniac trong nước thải.

(3) Khử màu và khử trùng sâu Màu caramel, polyme oxy hóa polyphenol, sản phẩm phản ứng Maillard và các chất mang màu khác trong nước thải thực phẩm như sản xuất bia/nước tương/nước trái cây bị oxy hóa và cấu trúc liên hợp của chúng bị phá vỡ bởi các gốc hydroxyl và clo hoạt tính, và nước thải không màu và trong suốt. Đồng thời, clo hoạt tính có tác dụng vô hiệu hóa các vi sinh vật gây bệnh như fecal coliforms, Salmonella trong nước thải, các chỉ tiêu vi sinh vật của nước thải đều đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn.

IV. Ưu điểm cốt lõi (Nhắm vào nước thải chế biến thực phẩm)

V. Thông số kỹ thuật (Có thể tùy chỉnh)

VI. Vị trí xử lý

Phương án 1: Tiền xử lý tăng cường trước khi xử lý sinh hóa

Nước thải chế biến thực phẩm → Sàng lọc/sàng lọc (loại bỏ chất rắn thô) → Bể cân bằng → Thiết bị xử lý điện hóa → Tách/lắng lắng dầu-nước (tách bông) → Hệ thống sinh học kỵ khí/hiếu khí → Bể lắng thứ cấp → Đạt tiêu chuẩn xả thải

Phương án 2: Xử lý nâng cao nước thải sinh học (Nâng cấp tiêu chuẩn hoặc tái sử dụng)

Nước thải chế biến thực phẩm → Tiền xử lý → Hệ thống sinh học → Bể lắng thứ cấp → Thiết bị xử lý điện hóa tiên tiến (loại bỏ COD dư, màu, tổng phốt pho, nitơ amoniac, khử trùng) → Tiêu chuẩn xả thải/Tái sử dụng

Phương án 3: Xử lý trực tiếp nước thải thực phẩm có độ mặn cao (Dưa chua/nước tương/nước tương)

Nước thải ngâm/nước sốt có hàm lượng muối cao → Sàng lọc/bể cân bằng → Thiết bị xử lý điện hóa (phân hủy COD + khử màu + loại bỏ nitơ amoniac) → Nước thải → Đạt tiêu chuẩn xả thải/Kết tinh bay hơi (thu hồi tài nguyên)