Ngành sản xuất chế phẩm sinh học đóng vai trò quan trọng trong nền công nghiệp hiện đại, góp phần tạo ra các sản phẩm như axit amin, vitamin, enzyme và các hợp chất sinh học khác. Các chế phẩm này không chỉ phục vụ nhu cầu dinh dưỡng mà còn ứng dụng trong y học, công nghiệp thực phẩm, và sản xuất hóa chất. Tuy nhiên, quá trình sản xuất này cũng phát sinh lượng nước thải lớn với mức độ ô nhiễm cao, đòi hỏi các giải pháp xử lý tối ưu để bảo vệ môi trường và duy trì sự phát triển bền vững.

Nước thải trong ngành chế phẩm sinh học có đặc điểm khác biệt tùy thuộc vào quy trình sản xuất:

• Tổng hợp vi sinh học: Nước thải chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, tỷ số COD:BOD phù hợp để áp dụng các phương pháp xử lý sinh học.
• Tổng hợp hóa học: COD thường rất cao, yêu cầu các biện pháp xử lý chuyên biệt.

Bài viết này tập trung phân tích đặc điểm nước thải trong sản xuất chế phẩm sinh học, đề xuất các giải pháp xử lý hiệu quả, và minh họa ứng dụng công nghệ thực tế tại các nhà máy sản xuất lớn như Ajinomoto Biên Hòa.
 

1. Đặc điểm nước thải trong sản xuất chế phẩm sinh học

Nước thải từ các nhà máy sản xuất chế phẩm sinh học được chia thành nhiều nguồn phát thải khác nhau, bao gồm:

1. Nước làm mát thiết bị: Ít ô nhiễm, chủ yếu cần xử lý giảm nhiệt độ để tái sử dụng.
2. Nước thải sinh hoạt: Nhiễm bẩn nhẹ, thường chỉ cần xử lý cơ bản.
3. Nước thải phân xưởng chế biến nguyên liệu:
   • Chứa tinh bột, đường, và cặn bẩn từ rỉ đường, bột sắn.
   • Các chất này có thể gây ô nhiễm hữu cơ cao, yêu cầu xử lý chuyên sâu.
4. Nước thải từ phân xưởng lên men:
   • Chứa xác vi khuẩn, muối khoáng, ure, và protein dư thừa.
   • Đây là nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm cao nhất.
5. Nước thải từ phân xưởng hoàn thành sản phẩm:
   • Giàu chất hữu cơ, khoáng chất và phụ phẩm từ quá trình cô đặc, kết tinh.

Bảng so sánh các chỉ số nước thải

Phân tích mức độ ô nhiễm

• Nước thải từ phân xưởng lên men và hoàn thành sản phẩm có mức độ ô nhiễm hữu cơ và khoáng chất cao nhất, cần xử lý phức tạp.
• Yêu cầu sau xử lý: COD dưới 80 mg O₂/L, BOD5 dưới 40 mg O₂/L, nitơ tổng dưới 50 mg/L, phốt pho tổng dưới 5 mg/L, SS dưới 50 mg/L.

2. Các phương pháp xử lý nước thải hiệu quả

2.1. Công nghệ bể hiếu khí

Bể hiếu khí là phương pháp phổ biến để xử lý nước thải chứa chất hữu cơ. Trong quá trình này, vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ, chuyển hóa chúng thành CO₂, nước và bùn sinh học.

Ưu điểm:

• Hiệu quả cao trong xử lý COD và BOD.
• Dễ vận hành, chi phí đầu tư thấp.

Nhược điểm:

• Không hiệu quả với nước thải chứa hàm lượng muối khoáng cao.

2.2. Kết hợp bùn hoạt tính và thổi khí tích cực

Quy trình kết hợp này mang lại hiệu quả xử lý vượt trội bằng cách:

• Bùn hoạt tính: Loại bỏ chất hữu cơ và các hợp chất nitơ, phốt pho.
• Thổi khí tích cực: Tăng cường hiệu suất xử lý và khả năng phân hủy các hợp chất phức tạp.

2.3. Quy trình xử lý bùn thải làm phân bón hữu cơ

Bùn thải sau quá trình xử lý có thể tái sử dụng làm phân bón hữu cơ nhờ:

• Phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ còn lại.
• Loại bỏ kim loại nặng và các chất độc hại.

Ưu điểm:

• Giảm thiểu chi phí xử lý bùn.
• Tận dụng tài nguyên, góp phần bảo vệ môi trường.

3. Ứng dụng công nghệ trong nhà máy sản xuất axit glutamic và lizin

Ví dụ thực tế: Nhà máy Ajinomoto Biên Hòa

Nhà máy Ajinomoto Biên Hòa là một trong những cơ sở tiên phong áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến.

• Nguồn nước thải: Chủ yếu từ quy trình sản xuất axit glutamic và lizin.
• Quy trình xử lý:
  1. Giai đoạn 1: Tách cặn và xử lý sơ bộ.
  2. Giai đoạn 2: Xử lý hiếu khí kết hợp bùn hoạt tính.
  3. Giai đoạn 3: Loại bỏ nitơ, phốt pho và tái sử dụng nước sau xử lý.

Hiệu quả đạt được

• Nước thải sau xử lý đáp ứng tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt.
• Giảm 95% hợp chất hữu cơ, tiết kiệm nước và chi phí sản xuất.

Kết luận

Xử lý nước thải trong sản xuất chế phẩm sinh học không chỉ là yêu cầu bắt buộc để bảo vệ môi trường mà còn là yếu tố then chốt giúp các doanh nghiệp duy trì hoạt động bền vững và hiệu quả. Việc áp dụng công nghệ tiên tiến như bể hiếu khí, bùn hoạt tính, và tái sử dụng bùn thải không chỉ nâng cao hiệu quả xử lý mà còn góp phần tiết kiệm chi phí, tối ưu hóa tài nguyên.

Kêu gọi hành động: Các doanh nghiệp cần đầu tư mạnh mẽ hơn vào nghiên cứu và phát triển các giải pháp xử lý nước thải hiện đại, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững trong ngành chế phẩm sinh học.