Ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống

Giữa làn sóng không thể ngăn cản của việc nâng cấp tiêu dùng đang lan rộng trên các thị trường toàn cầu, ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống đã khẳng định vị thế vững chắc như một ngành công nghiệp trụ cột quan trọng đối với đời sống nhân dân. Ngành này về cơ bản có nhiệm vụ đáp ứng nhu cầu ngày càng phát triển và tinh vi hơn của người tiêu dùng về chất lượng, sự đa dạng và tính tiện lợi. Tuy nhiên, chính sứ mệnh này đặt ngành vào điểm giao thoa giữa tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường, luôn phải đối mặt với hai thách thức kép, thường mâu thuẫn nhau, là mở rộng quy mô sản xuất liên tục để đáp ứng nhu cầu thị trường và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về môi trường. Khi quy mô sản xuất được mở rộng, tác động đến môi trường, đặc biệt là từ nước thải, ngày càng gia tăng, tạo thành nút thắt then chốt đối với phát triển bền vững.

Hãy xem xét trường hợp của một doanh nghiệp quy mô lớn trong lĩnh vực thực phẩm và đồ uống, là một trụ cột trong ngành với hơn hai thập kỷ tham gia sâu rộng vào việc sản xuất một danh mục đa dạng các sản phẩm, bao gồm nước ép trái cây, các sản phẩm từ sữa và đồ nướng. Thời gian hoạt động lâu dài và sự đa dạng hóa này chứng minh cho thành công trên thị trường của doanh nghiệp. Tuy nhiên, thành công này đi kèm với một cái giá đáng kể về mặt môi trường. Việc mở rộng liên tục danh mục sản phẩm và sự gia tăng gấp đôi công suất sản xuất đã dẫn đến sự gia tăng tương ứng, thậm chí đáng báo động, trong lượng nước thải hữu cơ nồng độ cao được tạo ra. Các quá trình sản xuất — từ rửa và nghiền trái cây, thanh trùng sản phẩm sữa, đến vệ sinh thiết bị làm bánh — vốn tiêu tốn nhiều nước và tạo ra nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao.

Nước thải này không đơn thuần là một dòng chất ô nhiễm loãng; mà là một hỗn hợp hữu cơ phức tạp, nồng độ cao, gây ra thách thức xử lý nghiêm trọng. Vấn đề chính về chất lượng nước là hàm lượng rất cao của nhu cầu oxy hóa học (COD), với nồng độ có thể lên tới 5000 mg/L. Điều này cho thấy tải lượng lớn các chất hữu cơ có thể oxy hóa, làm giảm nồng độ oxy trong nguồn tiếp nhận và gây tổn hại sinh thái nghiêm trọng. Thành phần của nước thải này phản ánh trực tiếp nguyên liệu đầu vào được chế biến: chứa một lượng đáng kể đường hòa tan từ nước ép và siro, protein hòa tan và keo từ sữa và các sản phẩm từ sữa, cùng chất rắn lơ lửng bao gồm cặn bã trái cây, tinh bột và chất béo từ các sản phẩm bánh nướng. Hỗn hợp đặc thù này khiến nước thải dễ bị axit hóa nhanh chóng và gây tắc nghẽn, làm phức tạp các phương pháp xử lý sinh học truyền thống. Hàm lượng đường cao có thể dẫn đến sản sinh axit bay hơi, trong khi chất béo, dầu và mỡ có thể bám vào thiết bị và ức chế hoạt động của vi sinh vật.

Tác động môi trường của nước thải này khi không được xử lý hoặc xử lý không đầy đủ là rất nghiêm trọng, và cuối cùng đã dẫn đến một cuộc khủng hoảng toàn diện về vận hành lẫn danh tiếng. Cơ quan bảo vệ môi trường địa phương, sau khi kiểm tra và giám sát nghiêm ngặt chất lượng nước thải đầu ra, đã ban hành một "thời hạn khắc phục" cứng rắn. Mệnh lệnh pháp lý này yêu cầu doanh nghiệp phải nâng cấp hệ thống xử lý của mình trong một khung thời gian nhất định, nếu không sẽ phải đối mặt với những hậu quả nghiêm trọng, bao gồm nguy cơ bị đình chỉ hoạt động và các khoản phạt nặng. Đồng thời, quá trình gia hạn quan trọng đối với Giấy phép xả thải của doanh nghiệp cũng bị đình trệ, vì hệ thống xử lý hiện tại không còn đảm bảo được sự tuân thủ liên tục với các tiêu chuẩn xả thải ngày càng khắt khe. Áp lực quản lý kép này đã tạo nên mối đe dọa tồn tại, làm suy yếu giấy phép hoạt động của công ty, làm tổn hại hình ảnh thương hiệu và làm chậm lại các kế hoạch phát triển trong tương lai. Tình thế đã rõ ràng: những cải tiến từng bước là không đủ; một bước nhảy vọt về công nghệ là điều cấp thiết.

Chính trong bối cảnh then chốt này, việc ứng dụng và tích hợp thực tế hệ thống thiết bị xử lý nước thải tiên tiến QDEVU đã mang lại một giải pháp toàn diện và mang tính đột phá. Việc triển khai công nghệ này đã giúp doanh nghiệp đạt được bước nhảy vọt chiến lược, vượt xa khỏi mục tiêu thụ động chỉ là "xả thải đạt chuẩn"—đáp ứng mức giới hạn tối thiểu theo quy định—để hướng tới một mô hình chủ động và bền vững hơn về "bảo tồn nước, giảm phát thải và thu hồi tài nguyên".

Vậy thì bước tiến mang tính đột phá này đã được thực hiện trong thực tế như thế nào? Hệ thống QDEVU được thiết kế như một dây chuyền xử lý tích hợp, được điều chỉnh phù hợp cho các dòng chất thải hữu cơ có nồng độ cao. Quá trình bắt đầu bằng xử lý sơ bộ mạnh mẽ, bao gồm sàng lọc tinh và nổi khí hòa tan (DAF), nhằm loại bỏ hiệu quả phần lớn các chất rắn lơ lửng như bã trái cây và chất béo, những thành phần này được thu hồi và thường có thể được chuyển hướng để làm thức ăn gia súc hoặc ủ phân compost, biến dòng chất thải thành sản phẩm phụ.

Lõi của quá trình xử lý bao gồm các quá trình sinh học có hiệu suất cao. Đối với tải trọng COD cao, người ta sử dụng một phản ứng sinh học kỵ khí như phản ứng kỵ khí dòng chảy ngược (UASB) hoặc phản ứng tuần hoàn nội bộ (IC) làm công đoạn chính. Trong môi trường không có oxy này, các cộng đồng vi sinh vật chuyên biệt phân hủy các phân tử hữu cơ phức tạp—đường, protein và chất béo—thành các hợp chất đơn giản hơn. Lợi thế đáng kể nhất của giai đoạn tiêu hóa kỵ khí này là việc sản sinh ra khí sinh học, một nguồn năng lượng tái tạo có giá trị giàu methane. Khí sinh học này được thu hồi và có thể sử dụng trong các nồi hơi để tạo hơi nước phục vụ cho các quy trình sản xuất hoặc trong các hệ thống nhiệt-điện kết hợp (CHP) để phát điện, từ đó giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng của nhà máy và hạ thấp lượng phát thải carbon. Đây là nền tảng cốt lõi của khái niệm "tái sử dụng tài nguyên".

Sau xử lý kỵ khí, loại bỏ phần lớn lượng COD, nước được tiếp tục xử lý theo phương pháp hiếu khí để làm sạch sâu. Các hệ thống hiếu khí tiên tiến, thường sử dụng các phản ứng sinh học màng (MBR), đảm bảo việc loại bỏ hiệu quả chất hữu cơ còn lại và các chất dinh dưỡng như nitơ, đạt được tiêu chuẩn "xả thải cấp cao" hoặc thậm chí cho phép "tái sử dụng nước". Chất lượng nước thải sau xử lý rất cao, có thể được tái chế an toàn trong nhà máy cho các mục đích không dùng để uống như rửa thiết bị, bổ sung nước cho tháp giải nhiệt hoặc tưới tiêu, từ đó tiết kiệm đáng kể lượng nước và giảm chi phí lấy nước mới.

Hơn nữa, bùn sinh ra từ các quá trình sinh học bản thân cũng là một nguồn tài nguyên. Bùn có thể được đặc lại và lên men, góp phần thêm vào sản xuất khí biogas, và sản phẩm bùn ổn định sau lên men có thể được tách nước và chế biến thành phân bón hữu cơ hoặc chất cải tạo đất, khép kín vòng tuần hoàn sử dụng tài nguyên.

Tóm lại, việc áp dụng hệ thống QDEVU đã giải quyết thành công cuộc khủng hoảng quy định trước mắt, cho phép doanh nghiệp gia hạn thành công giấy phép xả thải và gỡ bỏ lệnh khắc phục. Sâu xa hơn, nó đã chuyển đổi mô hình môi trường và kinh tế của công ty. Mô hình tư duy đã thay đổi từ việc coi nước thải như một vấn đề tốn kém cần xử lý sang quản lý nó như một nguồn tài nguyên quý giá – năng lượng, nước và chất dinh dưỡng. Bước đột phá nhảy vọt này không chỉ đảm bảo giấy phép hoạt động cho công ty mà còn nâng cao uy tín về tính bền vững, mang lại lợi ích kinh tế thông qua tiết kiệm năng lượng và tái sử dụng nước, đồng thời thiết lập một tiêu chuẩn mới về các thực hành nền kinh tế tuần hoàn trong ngành thực phẩm và đồ uống.