Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 1
Đặt vấn đề
Sữa là nguồn dinh dưỡng có giá trị, phù hợp với mọi lứa tuổi, đặc biệt là trẻ em,
người lớn tuổi và phụ nữ mang thai. Sữa cung cấp nhiều chất bổ dưỡng và năng lượng
cần thiết cho quá trình hoạt động của cơ thể. Ngày nay, khi mức sống ngày được nâng
cao thì các sản phẩm sữa càng được sử dụng rộng rãi.
Cũng như các ngành công nghiệp khác, trong những năm gần đây, ngành công nghiệp
chế biến sữa của Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh mẽ.Các sản phẩm sữa
được sản xuất tại Việt Nam được bày bán và tiêu thụ khắp nơi. Chương trình phát triển
sữa còn gắn với các chương trình dinh dưỡng học đường, chương trình chống suy dinh
dưỡng, … nhằm phấn đấu đưa lượng sữa trên đầu người mỗi năm từ 8 lít hiện nay lên
13-14 lít vào năm 2010. Cải thiện chiều cao của người Việt Nam.
Để đáp ứng những nhu cầu đó, chính phủ đã giao cho Bộ công nghiệp gấp rút hoàn
thành “Đề án phát triển ngành Công nghiệp sữa đến năm 2010” theo hướng tăng dần tỷ
lệ sử dụng nguyên liệu sữa tươi trong nước và giảm dần tỷ lệ nguyên liệu sữa bột nhập
ngoại. Tiến hành đầu tư mở rộng hoặc xây dựng mới một loạt cơ sở sản xuất cùng với
việc phát triển đàn bò sữa một cách nhanh chóng. Mục tiêu năm 2005 Việt Nam tự túc
20% nguyên liệu, tổng công suất các nhà máy chế biến sữa sẽ đạt 667 triệu lít và đến
năm 2010 xấp xỉ 40% nhu cầu nguyên liệu, đạt 900 triệu lít.
Hiện nay nhu cầu tiêu thụ sữa trong cả nước đạt trên 600 triệu lít/năm, năm 2002 sữa
khai thác từ đàn bò trong nước đạt trên 90 ngàn tấn (đáp ứng 14-15% nhu cầu) .
Như một hệ quả tất yếu, khi có điều kiện khai thác nguyên liệu tại chỗ, ngành công
nghiệp chế biến sữa của Việt Nam sẽ có đủ các điều kiện thuận lợi để phát triển. Tuy
nhiên, bên cạnh những đóng góp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần thiết
cho cuộc sống của con người, công nghiệp chế biến sữa cũng tạo ra nhiều chất thải góp
phần làm ô nhiễm môi trường tự nhiên. Nhiều nhà máy không chú trọng và đầu tư cho
hệ thống xử lý nước thải đã gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng cho những khu vực
xung quanh. Điều này thúc đẩy việc đầu tư, lựa chọn và áp dụng những kỹ thuật xử lý
chất thải phù hợp để hạn chế và loại trừ các tác động xấu đến môi trường xung quanh.

SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong

về các quá trình chế biến và các công đoạn sản xuất chính.
Các sản phẩm sữa hầu hết được sản xuất từ sữa bò, một loại thực phẩm tiết ra từ
tuyến vú của con bò cái để nuôi dưỡng bê con mới sinh. Sữa sau khi được vắt, chứa vào
các thùng, can, muốn sản xuất thành các sản phẩm khác phải qua qui trình chế biến sữa
bao gồm các bước:
• Tiếp nhận sữa: sữa được đưa vào các bồn trữ cô lập hoặc được làm lạnh.
• Xử lý nhiệt (thermization): để trữ được sữa qua vài giờ hoặc vài ngày mà không bị
suy giảm về chất lượng, người ta đun sữa ở nhiệt độ 63÷65
o
C trong vòng 15 giây ngay
sau khi tiếp nhận.
• Thanh trùng (pasteurization): là phương pháp xử lý nhiệt nhằm giết các vi sinh vật
gây bệnh dạng không bào tử hoặc dạng sinh dưỡng và để làm giảm số lượng vi sinh vật
tự sinh đến mức không gây ảnh hưởng đến chất lượng sữa.
• Gạn lọc: loại bỏ các cặn lắng và vật lạ trong sữa đồng thời tách ly tâm để vớt váng
sữa.
SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong
Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 3
• Tiêu chuẩn hóa: hàm lượng sữa béo bằng việc tách riêng một phần sữa để tách
kem và sau đó cho sữa đã tách kem trở lại vào bồn chứa.
• Đồng hóa sữa: nhằm giảm kích thước của các hạt sữa, duy trì sự phân tán của
chúng thay vì để chúng tập hợp lại thành lớp nổi trên bề mặt.
• Khử khí: để đuổi khí và các chất bay hơi gây mùi hôi.
3) Chất thải từ các sản phẩm chủ yếu được chế biến từ sữa:
• Sản xuất sữa tươi:
Nguồn gây ô nhiễm chính là các sản phẩm hỏng hoặc các sản phẩm đã quá hạn sử
dụng được trả lại.
Ngoài ra còn các loại chất thải rắn dùng làm bao bì như chai thủy tinh, chai nhựa PE
hoặc các bao bì giấy.
• Sản xuất các sản phẩm sữa lên men:

phẩm từ sữa do sự rơi vãi từ các công đoạn chế biến, hoặc do sự rò rỉ được phép của
thiết bị công nghệ, cùng với các hóa chất tẩy rửa, dầu mỡ dùng để vệ sinh thiết bị cũng
như các dụng cụ lưu trữ, ....
Dựa vào qui trình công nghệ sản xuất sữa, ta thấy nước thải chung của nhà máy chế
biến sữa bao gồm:
Nước thải sản xuất:
o Nước rửa các bồn chứa và can ở các trạm tiếp nhận.
o Nước súc rửa các sản phẩm dư bên trong hoặc trên bề mặt của tất cả các
đường ống, bơm, bồn chứa, thiết bị công nghiệp, máy đóng gói, ….
o Nước rửa thiết bị, rửa sàn cuối mỗi chu kỳ hoạt động.
o Sữa rò rỉ từ các thiết bị, hoặc do làm rơi vãi nguyên liệu và sản phẩm.
o Một số chất lỏng khác như sữa tươi, sữa chua kém chất lượng, bị hư hỏng
do quá trình bảo quản và vận chuyển cũng được thải chung vào hệ thống thoát
nước.
o Nước thải từ nồi hơi, từ máy làm lạnh.
o Dầu mỡ rò rỉ từ các thiết bị và động cơ.
Nước thải sinh hoạt.
• Thành phần, tính chất của nước thải ngành chế biến sữa:
Nếu loại trừ nước thải sinh hoạt, thành phần gây ô nhiễm chính trong quá trình sản
xuất sữa là sữa và các sản phẩm từ sữa (chiếm 90% tải lượng hữu cơ_BOD). Vì vậy, các
chỉ số cần quan tâm đối với nước thải sản xuất là BOD, COD, SS và chất béo. Sữa tươi
nguyên chất có giá trị BOD cao (khoảng 100000 mg/l). cho nên những dung dịch sữa
pha loãng cũng có ảnh hưởng ô nhiễm rõ rệt. Những thành phần chính tham gia vào
BOD của nước thải chế biến sữa là lactose, bơ sữa, protein và acid lactic.
Bản chất của chất thải sinh ra bởi các quá trình khác nhau của nhà máy chế biến sữa
nói chung hoàn toàn giống nhau, đều phản ánh sự ảnh hưởng lấn át của sữa. Tuy nhiên
các quá trình khác nhau làm ảnh hưởng đến thành phần chi tiết. Vì vậy, thành phần và
lưu lượng nước thải của mỗi nhà máy tùy thuộc vào các quá trình thực hiện, điều kiện
và công nghệ sản xuất. Muốn xác định chính xác thành phần nước thải của mỗi nhà
máy, chúng ta phải tiến hành khảo sát thực tế.

phương pháp khác nhau:
• Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học.
• Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học.
• Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý.
• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
• Xử lý nước thải bằng phương pháp nhiệt.
Mỗi phương pháp đều giúp loại bỏ một số thành phần ô nhiễm có trong nước thải.
Việc sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các phương pháp trên, tùy thuộc vào các yếu tố sau:
• Yêu cầu xử lý: cần xác định chất lượng nước đầu ra phải thỏa mãn một yêu cầu cụ
thể nào?
• Đặc tính của nước thải: cần xác định cụ thể thành phần các chất gây ô nhiễm có
trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, dạng keo, dạng hòa tan, . . .), khả năng
phân hủy sinh học và độ độc của các thành phần vô cơ và hữu cơ.
• Chi phí xử lý, chi phí đầu tư cho từng phương án đưa ra.
• Các quy định về môi trường của địa phương.
1) Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học.
Quá trình xử lý cơ học được thực hiện ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý hay còn
gọi là quá trình xử lý sơ bộ trước khi qua các bước xử lý tiếp theo.
Mục đích:
 Nhằm loại bỏ các tạp chất không tan bao gồm các tạp chất vô cơ và hữu cơ trong
nước: những vật nổi lơ lửng có kích thước lớn như mảnh gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả,…;
những cặn như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh, …; dầu mỡ.
 Nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
Các công trình bố trí trong giai đoạn này gồm:
a) Song chắn rác và lưới chắn rác:
Song chắn rác và lưới chắn rác được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước
thải chảy vào bể thu gom.
Chúng được sử dụng để loại bỏ các loại rác có kích thước lớn như lá cây, que, xương
động vật, … nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc
nghẽn hệ thống, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý tiếp theo. Hiệu quả của song chắn rác

toàn bộ hệ thống thể tích nước thải có trong bể và để ngăn ngừa cặn lắng trong bể, pha
loãng nồng độ các chất độc hại nếu có để đảm bảo chất lượng của nước thải là ổn định
đối với hệ thống xử lý sinh học phía sau.
Trong bể cũng phải đặt các thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi.
e) Bể lắng đợt I:
Nhằm tách các chất rắn lơ lửng có trong nước dựa trên nguyên tắc lắng trọng lực. Bể
lắng đợt I là một công trình xử lý sơ bộ thường được áp dụng trước khi đưa nước thải
tới các công trình xử lý phức tạp hơn.
Ngoài việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng, bể lắng đợt I còn có thể làm giảm bớt tải
lượng BOD, COD cho công trình xử lý sinh học phía sau. Hiệu suất của giai đoạn này
có ảnh hưởng đến hiệu suất của công trình xử lý sinh học phía sau.
Căn cứ vào chiều nước chảy trong bể, người ta phân biệt thành các dạng: bể lắng
ngang, bể lắng đứng, bể lắng Radian.
Thông thường người ta thường gộp chung bể lắng cát vào bể lắng đợt I thành một
công trình vì bể lắng đợt I hoàn toàn có khả năng lắng cặn của bể lắng cát.
2) Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý:
Cơ sở của phương pháp này là các phản ứng sinh hóa diễn ra giữa chất ô nhiễm và
hóa chất thêm vào. Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa khử, phản ứng
trung hòa tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại. Các phương pháp
hóa lý thường được ứng dụng nhiều nhất là oxy hóa và trung hòa. Nói chung, bản chất
của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và
hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước
thải.
a) Phương pháp đông tụ:
SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong
Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 8
Là quá trình làm thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương. Phương pháp này hiệu quả
nhất khi sử dụng để tách các hạt phân tán có kích thước 1÷1000µm.
Trong xử lý nước thải sự đông tụ diễn ra dưới ảnh hưởng của các chất đông tụ. Chất
đông tụ trong nước tạo thành các bông Hydroxit kim loại, lắng nhanh dưới tác dụng của

thuật (PAA), PAA hoạt hóa.
c) Phương pháp tuyển nổi:
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhằm loại bỏ các tạp chất không tan và khó
lắng hoặc có thể dùng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt.
Tuyển nổi được áp dụng để xử lý nước thải của nhiều ngành sản xuất như: chế biến
dầu mỏ, tơ sợi nhân tạo, giấy xenlulo, da, hóa chất, thực phẩm, chế tạo máy.
Trong nước thải chế biến thủy hải sản, phương pháp tuyển nổi thường được áp dụng
để xử lý nước thải có chứa các chất lơ lửng và mỡ thủy sản, đặc biệt là xử lý cá Basa; và
loại bỏ chất béo trước khi qua giai đoạn xử lý khác. Hơn nữa, nó còn được dùng để tách
bùn hoạt tính sau khi xử lý hóa sinh.
Quá trình này được thực hiện bằng cách đưa các bọt khí mịn vào pha lỏng. Bọt khí
mịn dính bám vào các hạt, và lực đẩy nổi đủ lớn đẩy các hạt bám dính bọt khí lên bề
mặt. Hiệu quả phân riêng của tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và bong bóng khí.
Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15÷30µm.
Có nhiều dạng tuyển nổi để xử lý nước thải bao gồm: tuyển nổi với sự tách không khí
từ dung dịch, tuyển nổi với việc cho thông khí qua vật liệu xốp, tuyển nổi hóa học,
tuyển nổi điện, tuyển nổi với sự tách không khí bằng cơ khí.
d) Phương pháp hấp phụ:
Phương pháp này được sử dụng để làm sạch nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan,
sau xử lý sinh học nếu nồng độ các chất này không cao và không bị phân hủy bởi vi sinh
vật hoặc chúng rất độc. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao 80÷90%, có khả
năng xử lý nhiều chất trong nước thải.
Chất hấp phụ thường được sử dụng là: than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải
của vài ngành sản xuất (tro, rỉ, mạt cưa), chất hấp phụ vô cơ (đất sét, silicagen, keo
nhôm) và các chất hydroxit kim loại (ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của
chúng với các phân tử nước lớn).
SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong
Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 9
3) Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
Mục đích cơ bản của phương pháp xử lý sinh học là lợi dụng các hoạt động sống và

0
C.
Theo bản chất của quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại:
 Hồ sinh vật hiếu khí:
Là hồ mà ánh sáng mặt trời có thể xuyên qua nước xuống tận đáy. Ở hồ này quá trình
quang hợp của tảo được thực hiện trong toàn bộ tầng nước nên sự khuyếch tán oxy qua
bề mặt và quang hợp là những yếu tố chính cung cấp oxy cho nước. Chất hữu cơ được
oxy hóa chủ yếu là nhờ hô hấp của vi khuẩn hiếu khí.
 Hồ sinh vật tùy tiện (Faculatative pond):
Hồ có độ sâu từ 1,5 đến 2,0m. Thời gian lưu nước trong hồ là 5 đến 30 ngày.
Trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có thể diễn ra 2 quá trình: oxy hóa
hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ. Vi khuẩn và tảo trong hồ có quan hệ
tương hỗ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hóa các chất. Oxy cung cấp cho quá
trình chuyển hóa chất hữu cơ chủ yếu là do quang hợp của tảo và khuyếch tán từ khí
SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong
Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 10
quyển qua bề mặt hồ. Ngoài ra, các vi khuẩn tùy tiện hoặc vi khuẩn kị khí còn sử dụng
oxy liên kết từ nitrit, nitrat, sunfat, . . . để oxy hóa chất hữu cơ.
 Hồ sinh vật kị khí:
Trong hồ kị khí, quá trình chuyển hóa chất bẩn chủ yếu diễn ra trong lớp cặn lắng và
lớp nước sâu thiếu oxy. Hồ thường sâu từ 2,5 đến 5m và thời gian lưu nước lại từ 1 đến
20 ngày phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
b) Cánh đồng tưới_Cánh đồng lọc:
Là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải. Xử lý nước thải
trong điều kiện này diễn ra dưới tác động của VSV, ánh sáng mặt trời, không khí và
dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải hấp thụ và giữ lại trong đất,
sau đó các VSV có sẵn trong đất sẽ phân hủy chúng thành các chất đơn giản để cây
trồng hấp thụ. Nước thải khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng, phần còn
lại chảy vào hệ thống tưới tiêu nước, ra sông và bổ sung cho nước nguồn.
3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo:

OHOHCHHHCO
2423
24 ++→+
Quá trình lên men kị khí diễn ra trong hai điều kiện nhiệt độ: lên men ấm ở nhiệt độ
từ 29-38
0
C và lên men nóng ở nhiệt độ 49-57
0
C. Khi lên men nóng, tốc độ phân hủy
chất hữu cơ tăng gần 2 lần so với lên men ấm.
Độ pH thích hợp từ 6.6-7.6 với giá trị tối ưu xấp xỉ 7.0. Trong quá trình lên men, pH
của hỗn hợp chất hữu cơ sẽ thay đổi từ mức thấp lên mức cao.
Yêu cầu nồng độ các chất dinh dưỡng trong nước thải là: COD:N:P=350:5:1. Hàm
lượng kim loại nặng trong bùn cặn như đồng, kẽm, niken phải nằm ở mức thấp.
Các loại bể kị khí:
 Các loại bể lắng nước thải kết hợp với lên men bùn cặn lắng:
Trong quá trình này diễn ra quá trình lắng cặn nước thải và lên men bùn cặn lắng. Đó là:
bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men, . . .
SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong
Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 11
 Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc
o Bể lọc kị khí: trong bể này có lắp các giá thể vi sinh vật dính bám, là các loại
vật liệu hình dạng, kích thước khác nhau, đóng vai trò như vật liệu lọc. Các
dòng nước thải có thể đi từ trên xuống hoặc từ dưới lên. Các chất hữu cơ được
vi khuẩn hấp thụ và chuyển hóa để tạo thành CH
4
và các loại chất khí khác.
o Bể phản ứng kị khí có dòng nước thải đi qua tầng cặn lơ lửng: dạng điển
hình là bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí (UASB).
b) Xử lý sinh học trong môi trường hiếu khí:

O.
Khi môi trường cạn nguồn cacbon hữu cơ, các loại vi khuẩn nitrat hóa (nitrosomonas)
và nitrit hóa(nitrobacter) thực hiện quá trình nitrat hóa.
Phân loại:
 Xử lý nước thải theo nguyên lý lọc-dính bám:
Khi nước thải tưới qua lớp vật liệu lọc bằng các phần tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ bị
hấp phụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt đó. Vi khuẩn dính bám vào vật rắn nhờ chất
gelatin do chúng tiết ra và có thể di chuyển dễ dàng trong lớp chất nhầy này. Đầu tiên vi
khuẩn tập trung ở một khu vực, sau đó chúng phát triển lan dần phủ kín bề mặt hạt vật
liệu lọc. Sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thành hai lớp: lớp
ngoài cùng là lớp hiếu khí được oxy khuyếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp thiếu khí
(anoxic). Bề dày màng VSV từ 600-1000µm, trong đó phần lớn là vùng hiếu khí. Thành
phần sinh vật chủ yếu của màng là vi khuẩn, ngoài ra còn có các loại động vật nguyên
sinh, nấm, xạ khuẩn, . . .. Sau một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên, các chất
khí tích tụ phía trong tăng lên và màng bị tách khỏi vật liệu lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng
trong nước tăng lên. Sự hình thành các màng VSV mới lại tiếp tục.
Điều kiện làm việc bình thường của công trình xử lý nước thải loại này là nước thải
có pH từ 6.5-8.5, đủ oxy, hàm lượng cặn lơ lửng không vượt quá 150mg/l. Nếu hàm
lượng chất hữu cơ lớn (BOD
5
> 200mg/l), nước thải cần được pha loãng.
SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong
Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến sữa Trang 12
Bao gồm các công trình: bể lọc sinh học nhỏ giọt, bể lọc sinh học cao tải, đĩa lọc sinh
học; bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước.
 Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính:
Bùn hoạt tính là tập hợp những VSV tự hình thành khi thổi không khí vào nước thải.
Đó là những VSV có khả năng hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải
khí có mặt của oxy.
Khi nước thải đi vào bể thổi khí (bể aeroten), các bông bùn hoạt tính được hình thành

diễn ra các quá trình nitrat hóa (trong điều kiện hiếu khí), khử nitrat (trong điều
kiện thiếu khí_anoxic) và hấp thụ photpho trong bùn. Các công trình điển hình là
các loại aeroten hệ Bardenpho, kênh oxy hóa hoàn toàn.
4) Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học:
a) Phương pháp trung hòa:
Thường dùng để khử các chất hòa tan hoặc để xử lý sơ bộ nước thải trước khi xử lý
sinh học.
SVTH: Đồng Thị Minh Hậu GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phong