Giải pháp xử lý nước thải trong sản xuất đậu nành
Quy mô thị trường toàn cầu của protein đậu nành dự kiến sẽ đạt khoảng 15 tỷ đô la Mỹ vào năm 2025 và dự kiến sẽ tăng lên 25 tỷ đô la Mỹ vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 7,5% trong giai đoạn này.
Thị trường protein đậu nành toàn cầu đang mở rộng nhanh chóng nhờ ba yếu tố: tiêu dùng lành mạnh, các sản phẩm thay thế-làm từ thực vật và hỗ trợ chính sách. Là loại chiếm ưu thế, chiếm hơn 50% lượng protein thực vật, sự tăng trưởng của nó được hưởng lợi từ việc ăn chay ngày càng phổ biến và nhu cầu ngày càng tăng về các sản phẩm thay thế protein động vật, cũng như việc ứng dụng liên tục các protein có chức năng cao-(như đặc tính nhũ hóa và tạo gel) trong ngành công nghiệp thực phẩm.
I. Tổng quan về khách hàng xử lý nước thải đạm đậu nành
Trong quá trình sản xuất protein đậu nành, một lượng lớn nước thải hữu cơ có nồng độ cao được tạo ra, chủ yếu từ giai đoạn tách ly tâm trong quy trình "chiết kiềm và kết tủa axit" và được gọi là nước thải whey. Loại nước thải này chứa nồng độ cao protein, oligosacarit, COD (Nhu cầu oxy hóa học) và SS (Chất rắn lơ lửng). Nếu không được xử lý và thải trực tiếp sẽ dễ gây hiện tượng phú dưỡng nguồn nước, gây mùi hôi, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Khi các quy định bảo vệ môi trường đối với ngành chế biến thực phẩm ngày càng khắt khe hơn ở nhiều quốc gia, các doanh nghiệp sản xuất sẽ phải đối mặt với áp lực tuân thủ rất lớn. Vì vậy, việc xây dựng một hệ thống xử lý nước thải ổn định và hiệu quả đã trở thành một nhu cầu cấp thiết trong ngành.
Cơ quan Bảo vệ Môi trường Tế Nam Quảng Ba đã tùy chỉnh một quy trình đặc biệt gồm "tách chất rắn-hiệu quả + xử lý kỵ khí chống-axit hóa + phân hủy sinh học hiếu khí + tinh chế sâu" để giải quyết các vấn đề về hàm lượng tinh bột cao, hàm lượng protein cao, chất rắn lơ lửng cao cũng như dễ gây hư hỏng và tạo mùi trong nước thải sản xuất đậu nành. Dựa vào hệ thống điều khiển thông minh và hệ thống điều khiển thông minh và thiết bị phân tách ba{6}}chống tắc nghẽn-tự phát triển, quy trình này có thể phân hủy các chất hữu cơ phân tử lớn-một cách hiệu quả và giữ lại các tạp chất như cặn đậu nành, tránh tắc nghẽn thiết bị và rủi ro axit hóa hệ thống ngay tại nguồn. Quá trình này cũng có khả năng chống chịu va đập mạnh, phù hợp với sự biến động về lượng nước và thể tích của quá trình chế biến đậu nành gián đoạn, đồng thời tích hợp các chương trình thu hồi khí sinh học và sử dụng tài nguyên cặn protein. Với tiền đề là đảm bảo tuân thủ quy định về nước thải ổn định, nó giúp giảm đáng kể chi phí vận hành và bảo trì, đồng thời hình thành khả năng cạnh tranh cốt lõi về "xử lý hiệu quả và ổn định, khả năng thích ứng mạnh mẽ cũng như tái chế tài nguyên và{12}}giá trị gia tăng".
Hình ảnh sản xuất protein đậu nành
II. Xử lý nước thải đạm đậu nành
Nguồn nước thải
Theo quy trình sản xuất, các nguồn nước thải protein đậu nành có thể được phân loại một cách có hệ thống thành các loại sau:
1. Nước đậu nành (hoặc nước ngâm): Nước thải sinh ra trong quá trình làm mềm đậu nành, có chứa nitơ protein-không{2}}hòa tan trong nước, oligosacarit (như đường hạt bông, đường cỏ nước), axit hữu cơ, khoáng chất và một số chất tạo màu.
2. Nước thải từ khâu chiết và kết tủa axit: Trong quá trình “chiết kiềm và kết tủa axit” để chiết protein, nước thải phát sinh trong quá trình điều chỉnh giá trị pH để chiết protein và kết tủa axit sau đó để tách protein có chứa dư lượng kiềm (NaOH), axit (HCl) và chất hữu cơ hòa tan.
3. Nước thải tách chất lỏng-rắn: Chất lỏng mẹ (còn gọi là nước thải whey) sau khi ly tâm hoặc lọc áp lực để tách protein đậu nành, giàu protein whey chưa tái chế, polysaccharides, axit béo và muối vô cơ, đồng thời là một trong những tác nhân chính tạo ra COD và BOD.
4. Nước làm sạch nhà xưởng, thiết bị: Nước thải dùng để rửa thiết bị, đường ống, thùng chứa sản xuất trộn lẫn với bùn đạm, dầu và chất tẩy rửa thải ra không liên tục nhưng có nồng độ ô nhiễm tương đối cao.
5. Nước xả đất: Nước thải phát sinh từ quá trình lau sàn nhà xưởng, có chứa cặn nguyên liệu, bã đậu và các chất lơ lửng khác vương vãi khắp nơi.
So sánh hình ảnh nước bị ô nhiễm và hình ảnh nước đã qua xử lý
III. Quy trình xử lý nước thải protein đậu nành
Do nồng độ chất ô nhiễm cực kỳ cao nên một quy trình xử lý duy nhất không thể đáp ứng được tiêu chuẩn một cách nhất quán. Do đó, quy trình xử lý hợp tác đa cấp thường được áp dụng, bao gồm các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học.
Sau đây là quy trình điển hình để xử lý nước thải protein đậu nành dựa trên việc tổng hợp nhiều trường hợp kỹ thuật thực tế và tài liệu kỹ thuật:
1. Chặn lưới: Đầu tiên, nước thải đi vào giếng lưới, nơi lưới mịn cơ học (có kích thước mắt lưới 3–4mm) giữ lại các hạt lớn chất rắn lơ lửng và tạp chất nổi, bảo vệ máy bơm và thiết bị tiếp theo.
2. Thu gom và điều tiết nước: Nước thải sau khi sàng lọc chảy vào bể thu gom, tại đây lượng nước được đồng nhất và chất lượng nước được điều chỉnh; đồng thời, chất lỏng kiềm (như NaOH) có thể được tự động thêm vào thông qua máy đo pH trực tuyến để điều chỉnh pH về khoảng trung tính (6–9), giảm tác động đến hệ thống kỵ khí tiếp theo.
3. Trung hòa và đông tụ: Nước thải sau điều chỉnh đi vào bể trung hòa hoặc bể đông tụ, tại đây PAC (polyaluminum chloride) hoặc PFC (polymeric ferric sulfate) được thêm vào để keo tụ sơ bộ khiến một số chất keo mất ổn định và kết tụ.
4. Tuyển nổi bằng không khí để loại bỏ dầu và chất rắn lơ lửng: Sử dụng máy tuyển nổi không khí hòa tan (DAF), chất rắn lơ lửng mịn, dầu thực vật và một số chất hữu cơ gốc protein-được loại bỏ thêm, tạo thành bùn được thải vào bể chứa bùn và chất lỏng trong suốt bước vào giai đoạn tiếp theo.
5. Thủy phân và axit hóa: Các chất hữu cơ phân tử lớn khó phân hủy-(chẳng hạn như protein và polysaccharides) được phân hủy thành các axit hữu cơ và axit amin phân tử nhỏ-dễ phân hủy, cải thiện khả năng phân hủy sinh học của nước thải và giảm tải lượng kỵ khí tiếp theo.
6. Xử lý kỵ khí (UASB hoặc GBIC): Sử dụng bể bùn kỵ khí dòng lên (UASB) hoặc lò phản ứng GBIC, trong môi trường yếm khí, vi khuẩn metan chuyển hóa chất hữu cơ thành khí sinh học (CH₄), với tỷ lệ loại bỏ COD trên 85% và thu hồi năng lượng.
7. Xử lý hiếu khí (quy trình A/O): Vào hệ thống thiếu khí-hiếu khí (A/O):
Phần thiếu khí sử dụng nitrat trong chất lỏng hỗn hợp hồi lưu để nitrat hóa ngược nhằm khử nitrat;
Phần hiếu khí phân hủy triệt để chất hữu cơ còn sót lại và hoàn thành quá trình nitrat hóa thông qua phương pháp bùn hoạt tính, làm giảm đáng kể COD, BOD và nitơ amoniac.
8. Lắng thứ cấp (bể lắng thứ cấp): Nước thải từ hệ thống A/O trải qua quá trình lắng và tách bùn, với chất lỏng trong suốt đáp ứng tiêu chuẩn xả thải hoặc đi vào xử lý sâu, bùn còn lại một phần được đưa trở lại đầu trước, phần còn lại được thải vào hệ thống bùn.
9. Xử lý sâu (lọc + oxy hóa):
Bộ lọc đa phương tiện (chẳng hạn như cát thạch anh và than hoạt tính) loại bỏ chất rắn lơ lửng còn sót lại;
Bể oxy hóa hóa học bổ sung các chất oxy hóa (như ozon, natri hypoclorit) để phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy,--khó phân hủy, đảm bảo chất lượng nước thải.
Khử trùng và xả thải hoặc tái sử dụng: Nếu nước thải cuối cùng được tái sử dụng thì nước thải đó phải được khử trùng bằng phương pháp tia cực tím hoặc clo-để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và sau đó có thể được sử dụng để xả nước hoặc cấp nước làm mát cho nhà máy.
Có thể được trang bị sơ đồ xử lý nước thải
Nước thải công nghiệp → Sàng lọc và điều hòa → Đông tụ và tuyển nổi → Thủy phân và axit hóa → Xử lý sinh hóa kỵ khí → Xử lý sinh hóa hiếu khí → Xử lý nâng cao → Xả hoặc tái sử dụng
IV. Nghiên cứu trường hợp cụ thể về xử lý nước thải protein đậu nành
Dự án xử lý nước thải của Công ty TNHH Công nghệ sinh học Nanwang Sơn Đông
Công ty TNHH Công nghệ sinh học Shandong Nanwang là doanh nghiệp sản xuất tinh bột ngô và tinh bột khoai lang. Nó thải ra 800 mét khối nước thải có nồng độ-cao mỗi ngày, chứa nồng độ cao protein, axit, NH3-N và các chất ô nhiễm khác. Là một doanh nghiệp có trách nhiệm, lãnh đạo công ty rất coi trọng việc thiết kế và xây dựng trạm xử lý nước thải để đảm bảo nước thải sản xuất không gây ô nhiễm cho vùng nước và môi trường xung quanh, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn xả nước thải quốc gia.
Thay mặt Nanwang Bio, tôi, một kỹ sư kỹ thuật từ Cục Bảo vệ Môi trường và Xử lý Nước thải của Bảo vệ Môi trường Tế Nam Quảng Bác, đã kết hợp kinh nghiệm của mình trong việc thiết kế, lắp đặt và vận hành hơn mười dự án xử lý nước thải trong ngành tinh bột, cũng như dữ liệu xử lý nước thải do khách hàng cung cấp và tuân theo nguyên tắc "đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của khách hàng và tiết kiệm từng xu cho khách hàng" trong các dự án xử lý nước thải, điều chỉnh quy trình chính để áp dụng quy trình chính "vít quay + máy tuyển nổi không khí + IC + A/O".
Trục vít quay và chức năng tuyển nổi không khí có thể loại bỏ hiệu quả các chất rắn lơ lửng trong nước, tạo điều kiện cho hệ thống sinh hóa tiếp theo. Quy trình IC có thể loại bỏ hầu hết COD trong nước và quy trình A/O có thể làm giảm nitơ amoniac một cách hiệu quả.
Công ty xử lý nước bảo vệ môi trường Tế Nam Quảng Bá tuân thủ nguyên tắc "xây dựng dự án và dựng tượng đài mới". Thông qua việc thiết kế các dự án xử lý nước thải khác nhau, công nghệ xử lý nước thải cũng như việc tái chế và sử dụng nước tái chế, cũng như hợp đồng kỹ thuật về nước thải và nước thải, bằng cách áp dụng thiết bị phân tách ba pha UASB-, bể kỵ khí IC và công nghệ bảo vệ môi trường xử lý hiếu khí, công ty đạt được dịch vụ một cửa-bao gồm xử lý thiết kế, lắp đặt và chạy thử, vận hành thử và hỗ trợ kỹ thuật.
Là một công ty xử lý nước thải đủ tiêu chuẩn, chúng tôi hứa: Chúng tôi sẽ xây dựng dự án một cách liêm chính và xây dựng một dự án liêm chính. Chúng tôi sẽ đối xử với tất cả những người đã tin tưởng và giúp đỡ chúng tôi bằng thái độ biết ơn! Làm cho bạn hài lòng cũng là mục tiêu theo đuổi vĩnh cửu của chúng tôi!
