WesterntechVN – Ngành chế biến sữa đóng vai trò quan trọng trong nền công nghiệp thực phẩm, cung cấp các sản phẩm tiêu dùng thiết yếu như sữa tươi, sữa chua, sữa bột, phô mai và bơ.

Tuy nhiên, quá trình chế biến sữa không chỉ tạo ra những sản phẩm bổ dưỡng mà còn phát sinh một lượng lớn chất thải nước thải. Chất thải từ các xí nghiệp chế biến sữa thường mang tính ô nhiễm cao do chứa nhiều thành phần hữu cơ, đặc biệt là các chất có trong sữa và các sản phẩm từ sữa. Việc xử lý nước thải trong ngành này không chỉ đảm bảo môi trường mà còn giúp các doanh nghiệp đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt.

1. Đánh giá các chất thải trong ngành chế biến sữa

Nước thải từ các xí nghiệp chế biến sữa chứa nhiều thành phần chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý đúng cách. Các chất thải này chủ yếu đến từ quá trình sản xuất sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa, bao gồm sữa nước, sữa chua, sữa bột, phô mai, bơ, v.v.

Các chất thải chủ yếu trong nước thải chế biến sữa bao gồm:

• Protein: Chất protein có trong sữa và các sản phẩm từ sữa, nếu không được xử lý, có thể gây ô nhiễm môi trường nước, ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật thủy sinh.
• Lactose (đường sữa): Lactose là đường chính có trong sữa. Nước thải có chứa lactose dư thừa có thể gây ô nhiễm nguồn nước, làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước.
• Chất béo (FOG): Sản phẩm chế biến sữa như bơ, phô mai, và sữa có thể chứa một lượng lớn chất béo, dầu mỡ. Chất béo này có thể gây tắc nghẽn hệ thống thoát nước nếu không được xử lý.
• Axit lactic: Đặc biệt trong sản xuất sữa chua, phô mai, axit lactic là một sản phẩm phụ của quá trình lên men. Nước thải chứa axit lactic có thể làm thay đổi pH của môi trường nước, gây ô nhiễm.
• Chất lơ lửng: Bao gồm các hạt rắn như váng sữa, bột sữa, hay các phần dư thừa trong quá trình sản xuất.

Mỗi loại sản phẩm chế biến sữa sẽ có đặc điểm nước thải riêng biệt. Ví dụ, nước thải từ sản xuất sữa tươi thường có hàm lượng chất béo và protein thấp hơn so với nước thải từ sản xuất phô mai hoặc bơ.

2. Mức độ ô nhiễm trong các xí nghiệp chế biến sữa

Mức độ ô nhiễm trong nước thải từ các xí nghiệp chế biến sữa có thể được đánh giá thông qua các chỉ tiêu như BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa), COD (Nhu cầu oxy hóa học), và các thành phần chất hữu cơ có trong nước thải. Dưới đây là một số chỉ số phổ biến và mối quan hệ của chúng với mức độ ô nhiễm:

• BOD (Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa): Là chỉ số đo lượng oxy cần thiết để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh vật. Nước thải từ ngành chế biến sữa có BOD thường dao động từ 100 đến 800 mg/l, tùy thuộc vào loại sản phẩm. Nếu BOD quá cao, lượng oxy trong nước sẽ giảm mạnh, ảnh hưởng đến các sinh vật thủy sinh.
• COD (Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học): Đây là chỉ số thể hiện lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Nước thải từ các xí nghiệp chế biến sữa có thể có COD dao động từ 200 đến 1.500 mg/l. Điều này cho thấy một lượng lớn chất hữu cơ và các hợp chất dễ phân hủy có trong nước thải.
• Chất lơ lửng: Chất lơ lửng trong nước thải có thể là các phần tử rắn không hòa tan như váng sữa, bột sữa, hoặc các thành phần còn lại từ quy trình chế biến sữa. Các chất lơ lửng này c0ó thể làm tắc nghẽn hệ thống thoát nước và ảnh hưởng đến chất lượng nước.
• Axit lactic: Nước thải từ sản xuất sữa chua và phô mai chứa lượng lớn axit lactic. Độ pH của nước thải này có thể dao động từ 4 đến 6, gây ra sự thay đổi pH trong nguồn nước, làm giảm khả năng sống của sinh vật thủy sinh.
• FOG (Fats, Oils, and Grease – Mỡ, Dầu và Chất béo): Chất béo có thể gây tắc nghẽn trong hệ thống xử lý nước thải, làm giảm hiệu quả của các bước xử lý sau này. Các xí nghiệp chế biến bơ và phô mai sẽ có mức FOG cao nhất.

3. Phân loại chất thải theo các giai đoạn sản xuất

Trong các xí nghiệp chế biến sữa, chất thải nước thải có thể được phân loại theo từng giai đoạn sản xuất. Các giai đoạn này có sự khác biệt về loại chất thải và mức độ ô nhiễm:

• Giai đoạn tiếp nhận sữa tươi và xử lý sơ bộ: Nước thải ở giai đoạn này chủ yếu bao gồm các chất hữu cơ, chủ yếu là sữa bị hư hỏng hoặc bị hao hụt trong quá trình xử lý. Tuy nhiên, lượng chất béo và protein trong nước thải vẫn còn tương đối thấp.
• Giai đoạn chế biến và tiệt trùng: Quá trình tiệt trùng và làm sạch sữa tạo ra lượng nước thải chứa một lượng lớn chất hữu cơ như lactose và protein đã phân hủy. Ngoài ra, nước thải còn chứa các chất hóa học từ các chất tẩy rửa dùng trong quy trình tiệt trùng.
• Giai đoạn sản xuất sữa chua và phô mai: Nước thải từ quá trình sản xuất sữa chua và phô mai thường chứa lượng lớn axit lactic, lactose, protein và chất béo. Đây là giai đoạn có mức độ ô nhiễm cao nhất, do lượng chất hữu cơ rất lớn có trong nước thải.
• Giai đoạn sản xuất bơ và kem: Quá trình sản xuất bơ và kem tạo ra nước thải chứa chất béo và dầu mỡ. Nếu không được xử lý kịp thời, chúng có thể gây tắc nghẽn hệ thống thoát nước và ảnh hưởng đến chất lượng môi trường.

4. Phân tích các chỉ số quan trọng của chất thải nước thải

Để hiểu rõ hơn về mức độ ô nhiễm của nước thải chế biến sữa, chúng ta cần phân tích các chỉ số quan trọng:

• BOD và COD: Cả BOD và COD đều là chỉ số phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nước thải. BOD cao thường đồng nghĩa với sự có mặt của nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, trong khi COD phản ánh tổng lượng chất hữu cơ và vô cơ cần được oxy hóa.
• Chất lơ lửng: Sự hiện diện của chất lơ lửng trong nước thải có thể làm cản trở quá trình xử lý và gây tắc nghẽn hệ thống thoát nước. Chất lơ lửng cũng ảnh hưởng đến khả năng lọc và làm sạch nước.
• Axit lactic và FOG: Các chỉ số này phản ánh sự thay đổi pH trong nước thải và khả năng gây ô nhiễm môi trường do các sản phẩm phụ trong quá trình chế biến.

5. Đặc điểm nước thải từ các loại sản phẩm chế biến sữa

Mỗi loại sản phẩm chế biến sữa sẽ có đặc điểm nước thải riêng biệt. Dưới đây là phân tích nước thải từ các loại sản phẩm chế biến sữa phổ biến:

• Sữa tươi: Nước thải từ sản xuất sữa tươi có đặc điểm là ít ô nhiễm hơn so với các sản phẩm khác, nhưng vẫn chứa protein và lactose.
• Sữa chua: Nước thải từ sản xuất sữa chua chứa axit lactic và chất béo, với pH thấp. Điều này yêu cầu phải có phương pháp điều chỉnh pH trong quá trình xử lý.
• Sữa bột: Quá trình sản xuất sữa bột tạo ra nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ và protein, đặc biệt là khi sữa bột không đạt chất lượng.
• Phô mai và bơ: Nước thải từ sản xuất phô mai và bơ chứa lượng lớn chất béo và mỡ, cần có phương pháp xử lý đặc biệt như tách mỡ.

6. Các phương pháp xử lý hiệu quả

Để giảm thiểu ô nhiễm từ nước thải chế biến sữa, các xí nghiệp chế biến sữa cần áp dụng các phương pháp xử lý nước thải phù hợp:

• Xử lý kị khí: Đây là phương pháp xử lý nước thải sử dụng vi sinh vật kị khí để phân hủy chất hữu cơ trong môi trường không có oxy. Phương pháp này hiệu quả đối với các chất hữu cơ dễ phân hủy như protein, lactose và chất béo. Nước thải sẽ được xử lý trong các bể phản ứng kị khí, giúp giảm BOD và COD.
• Xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính: Phương pháp này sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Bùn hoạt tính sẽ hấp thụ các chất hữu cơ trong nước thải và giúp giảm nồng độ BOD và COD.

7. Khuyến nghị và chiến lược giảm thiểu ô nhiễm

Các xí nghiệp chế biến sữa có thể áp dụng một số chiến lược để giảm thiểu ô nhiễm từ nước thải:

• Cải thiện quy trình sản xuất: Sử dụng công nghệ tiên tiến để giảm lượng chất thải phát sinh trong quá trình chế biến.
• Tái sử dụng nước thải: Sử dụng nước thải đã qua xử lý để tái sử dụng trong các công đoạn sản xuất như làm sạch thiết bị.
• Đầu tư vào công nghệ xử lý hiện đại: Các phương pháp xử lý như công nghệ màng lọc, phản ứng kị khí kết hợp hiếu khí có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm chi phí.

Kết luận

Việc xử lý nước thải trong các xí nghiệp chế biến sữa là một yếu tố quan trọng để bảo vệ môi trường và duy trì chất lượng sản phẩm. Với các phương pháp xử lý hiệu quả như kị khí và hiếu khí, các doanh nghiệp có thể giảm thiểu ô nhiễm và đạt được các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt.