Bể điều hòa nước thải thủy sản tạo lớp váng protein dày

Bể điều hòa nước thải thủy sản tạo lớp váng protein dày thường xảy ra khi dòng thải chứa nhiều protein, dầu mỡ và cặn hữu cơ đi vào bể trong khi quá trình khuấy/sục khí liên tục tạo điều kiện cho các chất có tính hoạt động bề mặt tập trung tại mặt phân cách khí – nước. Lớp bọt ban đầu có thể mỏng, nhưng nếu không được lấy đi hoặc tải đầu vào tiếp tục cao, nó giữ thêm cặn và chất béo rồi phát triển thành lớp váng dai, đặc, bám thành bể.

Không nên nhìn lớp váng rồi kết luận ngay rằng toàn bộ là protein. Nước thải chế biến thủy sản thường chứa đồng thời protein, peptide, dầu mỡ, chất rắn lơ lửng và các chất hữu cơ khác; FAO cũng ghi nhận protein và peptide là những thành phần chứa Nitơ quan trọng tạo nên nhu cầu oxy của nước thải ngành thủy sản.

Cách chẩn đoán thực tế nên bắt đầu bằng việc xác định váng xuất hiện vào ca nào, hình thành nhanh bao nhiêu, có liên quan với sản phẩm đang chế biến hay không, Oil & Grease/COD/TKN đầu vào thay đổi thế nào và chế độ sục khí có vừa được điều chỉnh hay không. Nếu chỉ tăng hóa chất phá bọt hoặc giảm blower mà không trả lời được những câu hỏi này, lớp váng rất dễ quay lại.

Đây không phải hiện tượng bề mặt duy nhất thường gặp ở nước thải thủy sản. Bài viết về nước thải thủy sản có bọt vàng phân tích một dạng hiện tượng khác, giúp phân biệt rõ hơn giữa các nhóm nguyên nhân gây nổi bọt hoặc váng ở từng công đoạn trong chuỗi xử lý.

Vì sao nước thải thủy sản dễ tạo lớp váng giàu protein tại bể điều hòa?

Nước thải chế biến thủy sản có tải hữu cơ rất khác nhau tùy loại nguyên liệu và công đoạn. Dòng nước rửa thông thường có thể tương đối loãng, trong khi nước từ fillet, rửa thịt cá, máu cá, surimi hoặc fishmeal có thể mang lượng protein và chất béo rất cao.

Protein đi vào nước thải từ nhiều công đoạn cùng lúc

Nguồn protein thường đến từ:

• máu và dịch cơ thể;
• nhớt cá;
• nước rửa nguyên liệu;
• thịt vụn;
• nội tạng;
• dịch ép;
• nước rửa sau cắt, fillet;
• nước rửa trong sản xuất surimi;
• cặn hữu cơ từ vệ sinh thiết bị.

FAO ghi nhận nhu cầu BOD trong nước thải chế biến thủy sản đến cả từ hợp chất carbon và các hợp chất chứa Nitơ như protein, peptide và amine dễ bay hơi. Mức ô nhiễm cũng biến động rất rộng theo loài thủy sản và công đoạn sản xuất.

Các số liệu trong tài liệu FAO cho thấy mức chênh lệch có thể rất lớn. Chẳng hạn, nước thải fillet cá trích từng được ghi nhận BOD khoảng 3.428–10.000 mg/L và dầu mỡ khoảng 857–6.000 mg/L, trong khi bloodwater của nhà máy fishmeal có BOD khoảng 23.500–34.000 mg/L và COD tới khoảng 93.000 mg/L. Đây là số liệu tài liệu quốc tế dùng để minh họa mức biến động, không phải giá trị thiết kế mặc định cho nhà máy thủy sản tại Việt Nam.

Điểm quan trọng đối với người vận hành là không lấy một mẫu COD tổng hợp cuối ngày để đại diện cho tất cả các ca. FAO khuyến nghị khi lưu lượng và thành phần thay đổi mạnh, chương trình lấy mẫu cần phản ánh từng công đoạn hoặc thời điểm phát sinh thay vì chỉ dùng một mẫu tại đầu ra chung.

Sục khí tạo rất nhiều bề mặt khí – nước để protein hấp phụ

Protein có thể hoạt động như một chất hoạt động bề mặt phân tử lớn. Khi bọt khí đi qua nước, các phân tử protein có xu hướng hấp phụ lên bề mặt khí – nước; cấu trúc protein có thể sắp xếp lại hoặc mở ra một phần, sau đó hình thành một lớp màng quanh bọt.

Các nghiên cứu về foam protein cho thấy lớp protein hấp phụ tại bề mặt khí – nước có thể tạo tính đàn hồi cho màng bọt và giúp bọt tồn tại lâu hơn. Protein tiếp xúc với air–water interface cũng có khả năng bị biến đổi cấu trúc hoặc biến tính một phần.

Vì vậy, cách diễn đạt chính xác hơn trong vận hành là:

protein cao + nhiều bề mặt khí – nước + điều kiện khuấy/sục khí thích hợp → tăng khả năng tạo và ổn định bọt.

Không nên hiểu thành:

cứ tăng khí là toàn bộ protein hòa tan lập tức kết tủa thành váng.

Trong nước thải công nghiệp thực tế, cơ chế còn chịu ảnh hưởng của:

• dầu mỡ;
• TSS;
• pH;
• độ mặn;
• chất tẩy rửa;
• loại protein;
• nhiệt độ;
• cường độ khuấy;
• thời gian nước lưu trong bể.

Bể điều hòa thường không được thiết kế như một bể tách protein

Nhiệm vụ chính của bể điều hòa là:

• cân bằng lưu lượng;
• cân bằng nồng độ;
• khuấy trộn;
• hạn chế lắng;
• hạn chế nước trở nên septic trước các công đoạn sau.

Bể thường không có cơ cấu gạt bọt/váng chuyên dụng như DAF. Nếu nước đầu vào mang tải protein và FOG cao, phần vật chất được bọt khí kéo lên sẽ tồn tại trên mặt thay vì được lấy ra liên tục.

Do đó, bể điều hòa có thể trở thành nơi đầu tiên “phơi bày” việc tiền xử lý phía trước chưa đủ, dù bản thân bể không phải nguyên nhân tạo ra toàn bộ tải protein.

Khi váng bị vớt sạch nhưng chỉ vài giờ hoặc một ca sản xuất sau đã phủ lại gần toàn mặt bể, vấn đề thường không còn nằm ở lịch vệ sinh đơn thuần. Cần đo lại lượng hữu cơ thực tế đi vào bể và khả năng tiền xử lý phía trước.

Để hiểu rõ hơn giới hạn chức năng này, có thể tham khảo nguyên lý hoạt động của bể điều hòa. Bể được thiết kế để cân bằng lưu lượng và nồng độ, không phải để tách protein hay dầu mỡ, nên việc kỳ vọng nó tự loại bỏ váng là không phù hợp với chức năng ban đầu của công trình.

Lớp váng protein khác váng dầu mỡ như thế nào?

Quan sát bằng mắt chỉ giúp khoanh vùng, không đủ để xác nhận thành phần hóa học. Với nước thải thủy sản, protein và dầu mỡ thường tồn tại cùng nhau nên lớp váng hỗn hợp thực tế phổ biến hơn lớp protein hoặc dầu mỡ “thuần”.

Đặc điểm quan sát	Váng/bọt giàu protein	Váng dầu mỡ chiếm ưu thế	Váng hỗn hợp
Cấu trúc	Nhiều bọt nhỏ, dai, kết thành lớp xốp hoặc dẻo	Màng trơn, bóng, có giọt dầu hoặc lớp mỡ	Bọt dai xen mảng dầu/mỡ
Màu	Trắng ngà, kem, vàng nâu tùy nguyên liệu	Trắng đục, vàng hoặc trong bóng tùy loại mỡ	Thường vàng nâu hoặc xám
Bám thành bể	Có thể khô thành lớp màng/cặn dai	Thường để lại lớp nhờn	Vừa nhờn vừa đóng màng
Khi đứng yên	Bọt có thể xẹp chậm và để lại chất hữu cơ đặc	Dầu mỡ có xu hướng tách thành pha nổi	Phân lớp không rõ
Chỉ tiêu xác nhận	Protein/Organic N/TKN kết hợp COD nếu cần	Oil & Grease	Cần đo cả hai nhóm
Phản ứng với thay đổi khí	Có thể thay đổi rất rõ	Thường phụ thuộc tải mỡ hơn, nhưng khí vẫn có thể kéo mỡ nổi	Có thể thay đổi rõ

Không nên dùng tay trần để “sờ thử” xem váng nhờn hay dính. Có thể lấy mẫu bằng dụng cụ sạch vào lọ hoặc khay riêng rồi quan sát lớp phân pha, cấu trúc bọt và gửi phân tích khi cần.

Cần phân biệt rõ hiện tượng này với bể hiếu khí nổi bọt trắng, vốn xảy ra ở công đoạn sinh học phía sau và có cơ chế hoàn toàn khác. Nhầm lẫn giữa hai hiện tượng có thể dẫn đến hướng xử lý sai công đoạn.

Một phép thử đơn giản có giá trị hơn chỉ chụp ảnh váng

Lấy cùng thời điểm:

• mẫu nước ngay trước bể điều hòa;
• mẫu phần nước bên dưới lớp váng;
• một mẫu váng đại diện.

Tối thiểu nên phân tích:

• COD;
• TSS;
• Oil & Grease;
• TKN hoặc Organic Nitrogen nếu phòng thí nghiệm đáp ứng;
• protein nếu có phương pháp phân tích phù hợp cho nền mẫu.

Nếu Oil & Grease rất cao thì không nên gọi hiện tượng là “váng protein” chỉ dựa vào hình dạng.

Ngược lại, nếu Oil & Grease không tăng nhiều nhưng TKN/organic N và tải hữu cơ tăng rõ đúng ca sản xuất có váng, proteinaceous matter đáng được ưu tiên kiểm tra.

Váng dày có thật sự làm giảm truyền oxy của bể điều hòa?

Không nên kết luận rằng lớp váng protein trên mặt sẽ tự động làm toàn bộ bể mất oxy. Với hệ sục khí đáy, phần lớn quá trình truyền oxy diễn ra trong thời gian bọt khí di chuyển qua cột nước, không chỉ tại mặt thoáng.

Tuy nhiên, lớp váng dày vẫn gây một số vấn đề vận hành:

• giữ cặn hữu cơ trên bề mặt;
• che khuất việc quan sát phân phối khí;
• tích tụ tại các góc ít dòng;
• bám thành bể;
• phân hủy và phát sinh mùi nếu lưu lâu;
• bị hút hoặc cuốn thành từng đợt sang công đoạn sau;
• có thể đi kèm vùng khuấy yếu và DO thấp cục bộ.

FAO ghi nhận dầu mỡ nổi có thể ảnh hưởng trao đổi oxy và làm giảm khả năng của đường dẫn nước theo thời gian; với lớp váng hỗn hợp protein – FOG, vấn đề càng cần được đánh giá bằng DO và điều kiện khuấy thực tế thay vì chỉ nhìn bề mặt.

Nếu nghi ngờ vùng phía dưới lớp váng thiếu oxy, hãy đo DO tại:

• khu vực không có váng;
• ngay dưới vùng váng dày;
• giữa bể;
• gần đáy.

Nếu DO và điều kiện khuấy gần như giống nhau, mùi chưa chắc do “váng chặn oxy”. Khi đó tải hữu cơ, thời gian lưu và cặn tích tụ cần được kiểm tra thêm.

Dấu hiệu bể điều hòa đang tích tụ váng protein bất thường

Váng dày lên theo đúng ca chế biến có tải protein cao

Ví dụ nhà máy chạy:

• ca sáng: rửa cá nguyên liệu;
• ca chiều: fillet;
• cuối ca: rửa sàn và thiết bị.

Nếu váng chỉ tăng mạnh sau công đoạn fillet hoặc sau khi xả nước rửa chứa nhiều thịt vụn, nhớt và máu, mối liên hệ với tải nguyên liệu đáng được ưu tiên kiểm tra.

Đừng chỉ ghi:

“Chiều có nhiều váng.”

Nên ghi:

“14:30 bắt đầu fillet; 15:15 váng tăng từ khoảng 2 cm lên 7 cm tại vùng A; blower 42 Hz không đổi; Q tăng 10%; COD mẫu trước điều hòa tăng so với ca sáng.”

Dữ liệu như vậy mới giúp phân biệt tải đầu vào với thay đổi thiết bị.

Váng tái lập rất nhanh sau khi vớt

Nếu mỗi sáng vớt sạch nhưng đến giữa ca lớp váng lại dày như cũ, tăng tần suất vệ sinh có thể chỉ đang xử lý hậu quả.

Nên định lượng:

• số kg váng thu được/ca;
• hoặc thể tích váng thu được/ngày;
• diện tích bề mặt bị phủ;
• thời gian từ lúc vớt đến lúc hình thành lại.

Ví dụ:

Ngày	Váng thu hồi	Thời gian tái phủ 50% mặt bể
Thứ Hai	80 kg	8 giờ
Thứ Ba	105 kg	6 giờ
Thứ Tư	145 kg	4 giờ

Nếu sản lượng chế biến đồng thời tăng, đây là bằng chứng tải bề mặt đang tăng chứ không chỉ là cảm giác “váng nhiều hơn”.

Váng tăng sau khi thay đổi chế độ blower

Nếu trước đây blower chạy 35 Hz và sau khi tăng lên 50 Hz lớp bọt/váng xuất hiện rõ trong khi:

• Q gần như không đổi;
• loại nguyên liệu không đổi;
• COD/Oil & Grease không tăng rõ;

cường độ khí đáng được xem xét.

Tuy nhiên, không nên giảm ngay blower xuống mức rất thấp vì bể điều hòa vẫn cần khuấy đủ để:

• giữ cặn lơ lửng;
• trộn đều nồng độ;
• hạn chế septic.

Cần tìm mức khí/khuấy đủ cho điều hòa nhưng không tạo lượng foam không cần thiết.

Nguyên nhân kỹ thuật khiến lớp váng protein tích tụ

1. Không có thiết bị lấy váng hoặc cơ chế thu gom bề mặt

Nếu vật chất đã nổi lên nhưng không có đường thoát, nó chỉ có ba khả năng:

• tích tụ trên mặt;
• bám vào thành bể;
• quay lại pha nước khi foam vỡ.

Với tải thấp, vớt thủ công định kỳ có thể đủ. Khi lượng váng lên đến hàng chục hoặc hàng trăm kg mỗi ngày, phương án thủ công rất dễ không theo kịp. Cần đo khối lượng thực tế trước khi chọn:

• máng thu;
• skimmer;
• bơm hút váng;
• cơ cấu gạt;
• hoặc tách riêng ở công đoạn trước.

2. Cường độ sục khí cao hơn nhu cầu khuấy của bể điều hòa

Sục khí càng mạnh sẽ tạo càng nhiều bọt và diện tích giao diện khí – nước, nhưng lượng foam sinh ra không tăng tuyến tính với lưu lượng khí.

Ở một ngưỡng nào đó, tăng khí còn làm:

• tăng turbulence;
• phân tán dầu mỡ thành giọt nhỏ hơn;
• tăng tạo foam;
• tăng tiêu thụ điện.

Đáng chú ý, nghiên cứu về flotation trong nước thải fishmeal cho thấy tăng air flow quá cao có thể tạo turbulence và làm giảm hiệu quả tách mỡ, cho thấy “càng nhiều khí càng tốt” không phải nguyên tắc đúng cho mọi quá trình liên quan đến flotation.

Bể điều hòa cũng vậy. Mục tiêu là khuấy đủ chứ không phải tạo tối đa diện tích bọt.

Việc xác định đúng mức khuấy cần thiết nên dựa trên cách tính toán thiết kế bể điều hòa theo thể tích và lưu lượng thực tế, thay vì chỉ tăng công suất blower theo cảm giác cho đến khi thấy bể “trông có vẻ đang khuấy tốt”.

3. Diffuser hoặc điểm cấp khí làm foam tập trung vào một khu vực

Nếu váng dày chủ yếu ở:

• góc cuối bể;
• phía sau vách;
• một khu vực ngay trên cụm diffuser;

hãy lập bản đồ bề mặt thay vì chỉ đo tổng lượng váng.

Ví dụ:

Khu vực	Độ dày váng
A – gần đầu vào	2 cm
B – giữa bể	4 cm
C – trên cụm khí	13 cm
D – gần bơm ra	3 cm

Mẫu này cho thấy hệ thống khí và trường dòng có thể đang gom foam về C. Nếu toàn bộ mặt bể cùng dày 10–15 cm, tải đầu vào hoặc thiếu thu gom bề mặt sẽ đáng nghi hơn.

4. Lược rác phía trước giữ được cặn thô nhưng chưa loại tải keo và chất béo

Song chắn hoặc rotary screen có thể loại:

• vảy;
• da;
• đầu;
• nội tạng;
• vụn thịt lớn.

Nhưng phần:

• protein hòa tan;
• protein keo;
• giọt mỡ nhỏ;
• colloid;
• máu

vẫn có thể đi xuyên qua. Đây là lý do một hệ thống “đã có lược rác” vẫn có thể tạo lượng váng rất lớn tại điều hòa.

Trong các quy trình seafood wastewater, screening thường được dùng trước DAF; DAF sau đó đảm nhiệm tốt hơn việc loại suspended solids, oil/grease và một phần tải hữu cơ/colloidal. Một tài liệu chuyên ngành về xử lý nước thải seafood cũng khuyến nghị screening để loại hạt lớn trước khi đưa nước sang flotation.

5. Thiếu công đoạn tuyển nổi khi tải FOG và chất hữu cơ keo cao

Nghiên cứu năm 2023 trên nước thải nhà máy chế biến cá ghi nhận Oil & Grease đầu vào dao động khoảng 200–6.200 mg/L, trung vị khoảng 1.090 mg/L trong các mẫu được phân tích. Hệ DAF trong nghiên cứu loại gần như toàn bộ Oil & Grease, với hiệu suất khoảng 99% trong điều kiện nghiên cứu.

Giả sử một nhà máy có:

• Q = 300 m³/ngày;
• Oil & Grease = 1.000 mg/L.

Tải dầu mỡ đi vào tương đương:

300 × 1.000 / 1.000 = 300 kg/ngày

Đây mới chỉ là tải dầu mỡ, chưa tính protein và TSS. Nếu toàn bộ lượng này đi qua bể điều hòa trước khi được tách, chỉ một phần nhỏ nổi và tích tụ mỗi ngày cũng đủ tạo lớp váng lớn.

Ví dụ này nhằm minh họa ý nghĩa của tải lượng kg/ngày; nhà máy phải sử dụng Oil & Grease và Q thực đo của chính mình.

6. Loại thủy sản hoặc sản phẩm đã thay đổi

FAO nhấn mạnh đặc tính nước thải thủy sản phụ thuộc mạnh vào cả loài được chế biến và công đoạn sản xuất. Cùng một nhà máy, thay từ cá nguyên con sang fillet, surimi hoặc sản phẩm có công đoạn rửa nhiều lần có thể làm tải protein hòa tan thay đổi đáng kể.

Vì vậy, nếu lớp váng bắt đầu xuất hiện sau khi:

• đổi loại cá;
• tăng tỷ lệ fillet;
• mở thêm line;
• sản xuất surimi;
• thay chế độ rửa;

hãy đưa thông tin sản xuất vào nhật ký xử lý nước.

7. Bọt từ hóa chất vệ sinh bị nhầm thành foam protein

Nếu foam xuất hiện mạnh ngay sau ca vệ sinh nhưng giảm nhanh sau vài giờ, không nên mặc định nguyên nhân là protein.

Cần kiểm tra:

• chất tẩy rửa mới;
• nồng độ pha;
• lượng xả;
• thời điểm CIP;
• pH;
• độ dẫn điện;
• COD đầu vào.

Trong thực tế, foam có thể là hỗn hợp của protein và surfactant từ hóa chất vệ sinh. Điều này giải thích tại sao có những ngày sản lượng thủy sản không đổi nhưng bể lại nổi bọt nhiều hơn rõ rệt.

Cần kiểm tra gì trước khi xử lý lớp váng?

Hạng mục	Cách kiểm tra	Dấu hiệu bất thường	Ý nghĩa chẩn đoán
Tốc độ hình thành váng	Ghi độ dày/diện tích sau mỗi 1–2 giờ	Tái phủ nhanh sau khi vớt	Tải vào vượt khả năng thu gom
Khối lượng váng	Cân hoặc ước tính thể tích mỗi ca	Tăng theo sản lượng	Liên quan tải sản xuất
COD đầu vào	So giữa các ca	Tăng cùng thời điểm váng	Tải hữu cơ tăng
Oil & Grease	Đo trước điều hòa	Cao hoặc tăng theo ca	Váng có thành phần FOG đáng kể
TKN/Organic N	Đo theo ca khi cần	Tăng cùng váng	Tải chất hữu cơ chứa N/protein tăng
Protein	Phân tích nếu lab có phương pháp phù hợp	Cao hơn đường nền	Hỗ trợ xác nhận proteinaceous load
TSS	Đo trước và sau screen	TSS sau screen vẫn cao	Tiền xử lý cơ học chưa đủ
Lưu lượng khí	Ghi Hz/lưu lượng blower	Váng tăng sau khi tăng khí	Aeration góp phần tạo foam
Phân bố khí	Quan sát toàn bể	Foam tập trung một vùng	Vị trí diffuser/trường dòng
Tiền xử lý	Kiểm tra screen/DAF	Hiệu suất giảm	Tải đi vào điều hòa tăng
Lịch sản xuất	Ghép dữ liệu từng ca	Chỉ một dòng sản phẩm gây váng	Xử lý tại nguồn có thể hiệu quả

Nếu chỉ có ngân sách phân tích một số chỉ tiêu, ưu tiên COD, Oil & Grease, TSS và TKN/Organic N, sau đó mới cân nhắc phân tích protein chuyên sâu.

Chẩn đoán theo từng trường hợp

Trường hợp 1: Váng vẫn dày dù đã vớt đều mỗi ngày

Khi khả năng thu gom đã được tăng nhưng lớp váng vẫn tái hình thành nhanh, cần tính tải đi vào mỗi ngày thay vì tiếp tục rút ngắn lịch vớt.

Ví dụ:

• ca 1 vớt 40 kg;
• ca 2 vớt 55 kg;
• ca 3 vớt 45 kg.

Nhà máy đang phải thu khoảng:

40 + 55 + 45 = 140 kg váng/ngày

Nếu tình trạng này kéo dài, câu hỏi hợp lý không còn là “nên vớt 2 hay 3 lần/ngày” mà là bao nhiêu phần tải hữu cơ có thể được tách trước khi nước đi vào điều hòa. Lúc này cần kiểm tra:

• hiệu suất screen;
• Oil & Grease;
• TSS;
• protein/TKN;
• khả năng DAF hoặc tiền xử lý hóa lý.

Trường hợp 2: Váng tăng rõ ngay sau khi tăng sục khí

Nếu trước và sau điều chỉnh blower:

• sản lượng tương đương;
• Q tương đương;
• COD tương đương;
• Oil & Grease không tăng rõ;

nhưng váng tăng mạnh ngay sau khi tăng lưu lượng khí, aeration có thể đang tạo quá nhiều foam.

Cách xử lý đúng không phải tắt khí hoàn toàn mà nên:

• ghi mức blower hiện tại;
• giảm từng bước;
• theo dõi khả năng khuấy cặn đáy;
• quan sát tốc độ tạo váng;
• kiểm tra mùi và DO/ORP nếu có.

Nếu giảm khí làm váng giảm nhưng cặn bắt đầu lắng, nhà máy có thể cần cân nhắc tách chức năng khuấy khỏi chức năng sục khí, chẳng hạn dùng mixer phù hợp thay vì dùng lượng khí lớn chỉ để trộn.

Trường hợp 3: Váng dày kèm mùi mạnh

Không nên kết luận chỉ vì lớp váng “chặn oxy”.

Cần đo:

• DO dưới vùng váng;
• DO giữa bể;
• tình trạng khuấy;
• độ dày cặn đáy;
• HRT;
• nhiệt độ;
• pH.

Nếu DO ở vùng dưới váng rất thấp, nước lưu lâu và cặn hữu cơ tích tụ, nguy cơ septic cục bộ đáng được xử lý ngay.

Hướng ban đầu gồm:

• thu váng;
• phục hồi khuấy;
• kiểm tra cặn đáy;
• điều tiết lưu lượng;
• kiểm tra công đoạn tiền xử lý.

Chỉ tăng hóa chất khử mùi sẽ không loại lượng protein và chất hữu cơ đang phân hủy.

Trường hợp 4: Váng nhìn giống protein nhưng Oil & Grease rất cao

Trong trường hợp này, cách gọi phù hợp hơn là váng protein – FOG hỗn hợp. FAO cho thấy dầu mỡ trong nước thải thủy sản có thể biến động rất rộng theo công đoạn và loài chế biến; nhiều dòng nước thải cá có hàm lượng grease/oil đủ cao để trở thành tải cần loại bỏ riêng.

Nếu chỉ tối ưu blower mà không kiểm soát FOG, hiện tượng sẽ khó ổn định.

Trường hợp 5: Váng xuất hiện mạnh sau mỗi lần vệ sinh nhà xưởng

Nếu foam tăng ngay sau khi xả nước vệ sinh nhưng:

• không trùng thời điểm sản xuất nhiều protein;
• Oil & Grease không tăng rõ;
• foam xẹp nhanh hơn thường lệ;

hãy kiểm tra detergent trước. Trường hợp này giúp tránh một sai lầm khá tốn kém: nhà máy bổ sung DAF hoặc thay blower trong khi nguyên nhân chính nằm ở chế độ pha và xả hóa chất vệ sinh.

Hướng xử lý ban đầu khi bể điều hòa nước thải thủy sản tạo lớp váng protein dày

Bước 1: Thu lớp váng hiện hữu ra khỏi bể

Váng dày đã hình thành nên được lấy ra thay vì cố đánh tan trở lại vào nước.

Tùy quy mô có thể dùng:

• vớt thủ công;
• máng tràn váng;
• skimmer;
• bơm hút váng;
• thiết bị gạt bề mặt.

Cần có điểm chứa riêng để tránh việc: vớt váng → xả lại vào hố thu → váng quay về bể.

Bước 2: Định lượng tốc độ hình thành

Sau khi làm sạch mặt bể, bắt đầu ghi:

• thời điểm váng xuất hiện lại;
• độ dày;
• % diện tích bề mặt;
• kg hoặc lít thu được mỗi lần;
• sản lượng cùng ca.

Nếu váng tái phủ 50% bề mặt sau 2 giờ, đây là tình huống khác rất nhiều so với bể cần vớt một lớp mỏng mỗi 2–3 ngày. Việc định lượng này quyết định có cần thiết bị thu váng liên tục hay không.

Bước 3: Kiểm tra chế độ khí

Không nên lấy DO 2–4 mg/L của Aerotank rồi áp cho bể điều hòa.

Bể điều hòa có nhiệm vụ khác Aerotank. Lượng khí phù hợp phải đủ để:

• trộn;
• hạn chế lắng;
• tránh septic theo yêu cầu vận hành;

nhưng không nhất thiết phải duy trì DO giống vùng sinh học hiếu khí. Nếu blower đang được chạy rất mạnh chỉ vì “càng nhiều oxy càng tốt”, đây là điểm cần tối ưu.

Bước 4: Giảm tải protein và FOG trước khi nước vào điều hòa

Ưu tiên kiểm tra từ nguồn:

• thu gom thịt vụn khô trước khi rửa;
• hạn chế xịt nước đẩy phụ phẩm xuống cống;
• cải thiện lược rác;
• tách dòng máu/nước có tải cao nếu khả thi;
• kiểm tra dầu mỡ;
• xem xét flotation.

Mỗi kg protein hoặc mỡ được thu hồi trước khi hòa vào nước thường dễ xử lý hơn sau khi nó đã đi vào hệ thống nước thải.

Bước 5: Đánh giá DAF nếu tải keo, FOG và protein cao kéo dài

DAF là một công nghệ tiền xử lý được sử dụng rộng trong ngành seafood để loại:

• Oil & Grease;
• suspended solids;
• một phần COD;
• các hạt/keo có thể được keo tụ và nổi.

Nghiên cứu năm 1994 trên nước thải fillet cá cho thấy DAF có thể giảm COD tới khoảng 74% và total solids tới khoảng 62% trong các điều kiện thí nghiệm; áp suất, coagulant và recycle đều ảnh hưởng đến hiệu quả.

Một nghiên cứu năm 2023 cũng ghi nhận DAF loại gần như toàn bộ Oil & Grease của dòng nước thải chế biến cá được thử nghiệm.

Nguyên lý và phương pháp tính toán và thiết kế bể tuyển nổi có thể tham khảo thêm để hiểu rõ các thông số cần xác định trước khi quyết định lắp đặt DAF cho dòng nước thải giàu protein và dầu mỡ như nước thải thủy sản.

Những hiệu suất trên không phải cam kết cho một nhà máy cụ thể. Nếu cần bổ sung DAF, phải:

• lấy mẫu đại diện;
• jar-test/coagulation test;
• xác định Qmax;
• Oil & Grease;
• TSS;
• COD;
• pH;
• độ mặn;
• loại polymer/coagulant;
• lượng bùn phát sinh.

Có nên giảm sục khí để giảm váng protein?

Có thể giảm nếu dữ liệu chứng minh cường độ khí hiện tại cao hơn nhu cầu khuấy thực tế, nhưng không nên tắt hoặc giảm sâu theo cảm tính.

Cách thử phù hợp là thay đổi từng bước.

Ví dụ:

• hiện tại: 50 Hz;
• thử 45 Hz;
• theo dõi 1 chu kỳ sản xuất;
• kiểm tra độ dày váng, cặn đáy và mùi;
• nếu vẫn khuấy tốt mới cân nhắc bước tiếp theo.

Không nên: 50 → 30 Hz rồi chỉ quan sát váng. Nếu váng giảm nhưng cặn protein và thịt vụn lắng xuống đáy, nhà máy chỉ đang chuyển sự cố từ mặt bể xuống đáy bể.

Mục tiêu tối ưu không phải “ít váng nhất”, mà là trạng thái bể điều hòa vừa trộn đều, không lắng cặn, không septic và không tạo lượng foam không cần thiết.

Có nên dùng hóa chất phá bọt hoặc phá váng?

Chất chống tạo bọt có thể có vai trò kiểm soát tạm thời trong một số hệ thống, nhưng không nên được xem là công đoạn xử lý protein.

Hóa chất antifoam có thể làm bọt vỡ, nhưng lượng:

• protein;
• COD;
• FOG;
• Nitơ

vẫn còn trong nước và tiếp tục đi về phía sinh học. Trước khi sử dụng cần kiểm tra:

• thành phần sản phẩm;
• liều thử;
• ảnh hưởng đến DAF nếu có;
• ảnh hưởng đến hệ sinh học;
• ảnh hưởng đến màng MBR nếu có;
• khả năng làm tăng COD.

Nếu một nhà máy phải châm antifoam liên tục mỗi ngày chỉ để nhìn mặt bể sạch hơn, cần kiểm tra lại tải hữu cơ và tiền xử lý, không nên coi hóa chất là giải pháp lâu dài.

Không nên xử lý theo cảm tính

Không giảm toàn bộ khí chỉ vì thấy nhiều váng

Nếu bể điều hòa đang dùng khí để chống lắng, giảm quá sâu có thể làm:

• thịt vụn lắng;
• protein/cặn tích dưới đáy;
• nước septic;
• mùi tăng.

Cần xác định khí có thật sự là nguyên nhân chính trước.

Không chỉ tăng hóa chất khử mùi

Mùi là hậu quả của vật chất hữu cơ phân hủy. Hóa chất khử mùi không lấy protein hoặc FOG ra khỏi nước và không cải thiện tiền xử lý. Nếu lớp váng tiếp tục dày, nguyên nhân gốc vẫn tồn tại.

Không gọi mọi lớp nổi là dầu mỡ

Nếu người vận hành thấy váng rồi tăng hút bể tách mỡ nhưng Oil & Grease thực tế không cao, chi phí bảo trì tăng mà hiện tượng vẫn giữ nguyên.

Cần ít nhất kiểm tra Oil & Grease trước khi kết luận.

Không gọi mọi foam dai là protein

Detergent và chất hoạt động bề mặt từ vệ sinh nhà máy cũng có thể tạo foam.

Mẫu thời gian là dữ liệu quan trọng:

• chỉ sau sản xuất → tải thủy sản;
• chỉ sau vệ sinh → kiểm tra detergent;
• liên tục mọi giờ → kiểm tra cả tải và chế độ khí.

Khi nào cần bổ sung thiết bị vớt váng?

Thiết bị thu váng đáng được xem xét khi:

• váng hình thành mỗi ngày;
• lượng thu hồi đủ lớn làm vớt thủ công không theo kịp;
• váng thường xuyên phủ phần lớn bề mặt;
• lớp váng bám cứng vào thành;
• việc vệ sinh ảnh hưởng nhiều đến nhân công;
• váng bị cuốn vào bơm ra công đoạn sau.

Trước khi lắp, cần biết váng thường tập trung ở đâu để đặt đúng vị trí. :

• máng;
• skimmer;
• hướng dòng bề mặt

Nếu váng phân bố ngẫu nhiên vì dòng khí quá hỗn loạn, chỉ lắp skimmer mà không chỉnh trường dòng có thể làm hiệu suất thu thấp.

Khi nào cần bổ sung hoặc cải tạo tiền xử lý?

Nên xem xét sâu hơn khi xuất hiện đồng thời nhiều dấu hiệu:

• COD/TKN/Oil & Grease tăng dài hạn;
• sản lượng nhà máy đã tăng;
• váng quay lại vài giờ sau mỗi lần thu;
• screen chỉ giữ được vật lớn nhưng nước sau screen vẫn nhiều cặn keo;
• DAF hiện hữu quá tải;
• bể điều hòa trở thành nơi phải thu lượng lớn váng hằng ngày;
• sinh học phía sau bắt đầu chịu tải dao động.

Không nhất thiết phải xây mới toàn bộ bể điều hòa.

Các giải pháp có thể gồm:

• cải thiện thu gom khô;
• đổi screen;
• bổ sung fine screen;
• tách dòng tải cao;
• bổ sung DAF;
• tăng hiệu quả DAF hiện tại;
• thêm skimmer;
• thay đổi vị trí diffuser;
• dùng mixer riêng.

Chỉ sau khi biết tải nào đang đi vào bể mới nên quyết định đầu tư.

Ví dụ cách đánh giá một bể váng dày trong 3 ngày

Giả sử nhà máy theo dõi được:

Thông số	Ngày 1	Ngày 2	Ngày 3
Q	250 m³/ngày	260 m³/ngày	255 m³/ngày
COD trước điều hòa	2.100 mg/L	2.150 mg/L	3.400 mg/L
Oil & Grease	260 mg/L	280 mg/L	310 mg/L
Váng thu	45 kg	48 kg	125 kg
Blower	40 Hz	40 Hz	40 Hz
Sản phẩm	Cá A	Cá A	Cá B/fillet

Trong ví dụ này, blower và lưu lượng gần như không đổi nhưng COD và lượng váng tăng mạnh vào ngày 3. Thứ tự kiểm tra hợp lý sẽ nghiêng về dòng sản xuất và tải hữu cơ trước khi thay đổi khí.

Ngược lại, nếu COD/Oil & Grease gần như giữ nguyên nhưng váng tăng ngay ngày blower tăng từ 35 lên 50 Hz, chế độ sục khí cần được ưu tiên kiểm tra.

Các số liệu trên chỉ minh họa cách đọc dữ liệu chéo, không phải ngưỡng vận hành.

Giải pháp của Môi Trường HANA

Khi bể điều hòa nước thải thủy sản phát sinh lớp váng dày, Môi Trường HANA có thể khảo sát theo chuỗi:

nguồn sản xuất → thu gom cặn → tiền xử lý → bể điều hòa → tải sang sinh học.

Các hạng mục cần kiểm tra có thể gồm:

• Ca sản xuất và loại nguyên liệu tạo váng nhiều nhất.
• Tốc độ tái hình thành váng sau khi thu.
• Khối lượng hoặc thể tích váng phát sinh/ngày.
• COD, TSS, Oil & Grease và TKN trước bể.
• Protein nếu cần phân tích chuyên sâu.
• Hiệu quả screen hoặc lược rác.
• Trạng thái và hiệu quả DAF hiện hữu nếu có.
• Lưu lượng khí, diffuser và trường dòng.
• Khả năng dùng mixer thay cho một phần nhu cầu sục khí.
• Khả năng thu hồi/tách tải hữu cơ trước khi vào điều hòa.

Trong hồ sơ năng lực công khai của HANA có Trạm xử lý nước thải thủy sản Công ty TNHH Trinity Việt Nam tại Mỹ Tho, Tiền Giang, công suất 600 m³/ngày.đêm, với phạm vi công việc gồm thiết kế cải tạo và vận hành nghiệm thu. Đây là nhóm dự án phù hợp để đối chiếu kinh nghiệm về hệ thống thủy sản hiện hữu khi tải hữu cơ và điều kiện vận hành đã thay đổi so với thiết kế ban đầu.

Môi Trường HANA cũng xác định đặc tính nước thải thủy sản có tải COD/BOD, dầu mỡ, Nitơ và cặn khá cao, đồng thời nhấn mạnh sự khác biệt giữa các nguồn chế biến. Vì vậy, phương án xử lý váng nên dựa trên mẫu nước và tình trạng tiền xử lý thực tế thay vì áp một cấu hình cố định cho mọi nhà máy.

Chi tiết về các công nghệ phù hợp cho từng nhóm nguyên liệu có thể xem thêm tại công nghệ xử lý nước thải ngành thủy sản, giúp hình dung rõ hơn vị trí của bể điều hòa trong toàn bộ chuỗi xử lý trước khi quyết định bổ sung thiết bị.

Kết luận

Bể điều hòa nước thải thủy sản tạo lớp váng protein dày không nên được xử lý đơn giản như một lớp dầu mỡ nổi. Trong nhiều trường hợp, đó là hỗn hợp protein, dầu mỡ và chất rắn hữu cơ được foam giữ lại tại bề mặt sau quá trình khuấy/sục khí.

Thứ tự kiểm tra phù hợp là: đặc điểm váng → tốc độ hình thành → ca sản xuất → COD/TKN/Oil & Grease/TSS → chế độ khí → screen/DAF → khả năng thu váng.

Nếu váng tăng cùng tải hữu cơ, cần ưu tiên tiền xử lý. Nếu váng tăng sau điều chỉnh blower trong khi tải không đổi, cần tối ưu chế độ khí. Nếu Oil & Grease cao, không nên gọi hiện tượng là protein đơn thuần.

Khi lớp váng tái lập nhanh, lượng thu hồi lớn mỗi ngày hoặc tiền xử lý không còn đáp ứng tải nhà máy hiện tại, Môi Trường HANA có thể hỗ trợ khảo sát và xác định phương án từ điều chỉnh vận hành, bổ sung thu váng đến cải thiện screen hoặc DAF, thay vì cải tạo toàn bộ bể điều hòa ngay từ đầu.

FAQ

Tài liệu tham khảo

• FAO – Wastewater Treatment in the Fishery Industry: Wastewater Characterization
  Nguồn về protein, peptide, Oil & Grease, BOD/COD và mức biến động rất lớn giữa các loại nước thải chế biến thủy sản.
  https://www.fao.org/4/v9922e/V9922E03.htm
• FAO – Wastewater Treatment in the Fishery Industry: Introduction
  Tài liệu tổng quan về chất ô nhiễm hòa tan, keo và dạng hạt trong nước thải thủy sản.
  https://www.fao.org/4/v9922e/V9922E02.htm
• Narsimhan & Xiang – Role of Proteins on Formation, Drainage, and Stability of Liquid Food Foams
  Nguồn chuyên môn về cơ chế protein hấp phụ tại bề mặt khí – nước và ổn định cấu trúc foam.
  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29272186/
• D’Imprima et al. – Protein Denaturation at the Air-Water Interface and How to Prevent It
  Nghiên cứu về khả năng protein hấp phụ và biến đổi cấu trúc khi tiếp xúc với bề mặt khí – nước.
  https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6443348/
• Damodaran – Protein Stabilization of Emulsions and Foams
  Tổng quan cơ chế protein hoạt động tại bề mặt air–water và oil–water.
  https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2005.tb07150.x
• Virpiranta et al. – Treatment of Fish Processing Plant Wastewater Using Dissolved Air Flotation and Pilot-scale Biochar Column Filtration
  Nghiên cứu năm 2023 về DAF đối với nước thải nhà máy chế biến cá; Oil & Grease trong mẫu đầu vào dao động 200–6.200 mg/L và DAF đạt mức loại bỏ rất cao trong điều kiện nghiên cứu.
  https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.110853
• Genovese & González – Evaluation of Dissolved Air Flotation Applied to Fish Filleting Wastewater
  Nghiên cứu DAF trên nước thải fillet cá, đánh giá COD, total solids và protein.
  https://doi.org/10.1016/0960-8524(94)90070-1
• Wang, Aulenbach & Shammas – Treatment of Seafood Processing Wastewater, Flotation Technology
  Tài liệu chuyên ngành về screen và DAF trong tiền xử lý nước thải seafood.
  https://doi.org/10.1007/978-1-60327-133-2_17