Xử lý dầu mỡ trong nước thải: Giảm thiểu ô nhiễm, nâng cao hiệu quả

Một lớp dầu mỏng nổi trên mặt bể có thể dễ nhìn thấy, nhưng phần dầu mỡ khó xử lý hơn lại thường nằm ở dạng các giọt rất nhỏ, phân tán hoặc nhũ tương trong nước. Vì vậy, chỉ đặt một bể tách mỡ ở đầu hệ thống chưa chắc đã giải quyết được toàn bộ tải lượng dầu mỡ của nước thải nhà hàng, chế biến thực phẩm hay nước thải công nghiệp.

Xử lý dầu mỡ trong nước thải là quá trình tách, thu gom hoặc phân hủy dầu, mỡ và chất béo tồn tại ở dạng nổi tự do, phân tán hoặc nhũ tương trước khi nước thải được đưa sang các công đoạn xử lý tiếp theo hoặc xả thải. Tùy nguồn phát sinh và trạng thái của dầu mỡ, hệ thống có thể sử dụng bể tách dầu mỡ, thiết bị tách dầu API/CPI, keo tụ – tạo bông kết hợp tuyển nổi DAF, xử lý sinh học hoặc phối hợp nhiều công nghệ.

Điểm quan trọng khi thiết kế không phải là chọn một công nghệ được quảng cáo là xử lý được mọi loại nước thải, mà phải xác định dầu mỡ thuộc nhóm nào, nồng độ bao nhiêu, lưu lượng dao động ra sao và phía sau còn công trình sinh học nào cần được bảo vệ.

Vì sao cần xử lý dầu mỡ trong nước thải trước các công đoạn phía sau?

Dầu mỡ trong nước thải có thể xuất phát từ bếp ăn, nhà hàng, khách sạn, chế biến thủy sản, giết mổ, sản xuất thực phẩm, dầu thực vật, gia công cơ khí, sửa chữa phương tiện, hóa dầu và nhiều hoạt động sản xuất khác. Tuy nhiên, dầu mỡ động thực vật và dầu mỡ khoáng có tính chất khác nhau, vì thế phương án xử lý cũng không nên áp dụng giống nhau.

Đối với nước thải bếp và chế biến thực phẩm, chất béo có thể nguội, đông lại và bám vào đường ống. US EPA lưu ý fats, oils and grease – FOG có thể gây tắc đường ống và máy bơm trong cả mạng lưới thu gom lẫn công trình xử lý nước thải. Thiết bị tách mỡ vì vậy phải được tính toán kích thước phù hợp và vệ sinh định kỳ thay vì chỉ lắp đặt rồi vận hành kéo dài mà không thu gom lớp mỡ tích tụ.

Khi lượng FOG lớn đi thẳng vào bể sinh học, lớp chất béo có thể làm tăng tải hữu cơ, hạn chế truyền oxy giữa pha nước và sinh khối, ảnh hưởng đến khả năng lắng bùn hoặc thúc đẩy hiện tượng nổi bọt, bùn nổi trong một số điều kiện. Các nghiên cứu về nước thải chứa FOG cho thấy việc tách tải dầu mỡ trước công đoạn sinh học có ý nghĩa đáng kể đối với sự ổn định của hệ thống phía sau.

Không phải mọi dầu mỡ đều nổi thành lớp dễ vớt. Chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt, quá trình khuấy mạnh, bơm tốc độ cao hoặc rửa thiết bị có thể làm các giọt dầu phân tán nhỏ hơn và hình thành dầu mỡ nhũ tương. Khi đó, trọng lực đơn thuần khó tạo đủ tốc độ tách pha và cần xem xét thêm hóa lý hoặc tuyển nổi.

Bởi vậy, khi khảo sát nước thải nhiễm dầu mỡ, SKY Envitech thường xem xét đồng thời nguồn phát sinh, COD, BOD, TSS, dầu mỡ, pH, chất hoạt động bề mặt, nhiệt độ, lưu lượng trung bình – cực đại và công nghệ xử lý phía sau trước khi xác định sơ đồ công nghệ.

Tách dầu mỡ bằng trọng lực, API, CPI và tuyển nổi DAF

Đối với dầu mỡ tự do, nguyên lý cơ bản là tận dụng chênh lệch khối lượng riêng giữa dầu và nước. Dầu nhẹ hơn có xu hướng nổi lên bề mặt, trong khi cặn có tỷ trọng lớn hơn có thể lắng xuống đáy. Đây là cơ sở hoạt động của nhiều dạng bể tách dầu mỡ và thiết bị tách dầu – nước.

Với bếp ăn, nhà hàng hoặc khu chế biến thực phẩm, nước thải nên đi qua giỏ chắn rác hoặc công đoạn tách chất rắn trước khi vào bể tách mỡ. Dòng chảy trong bể cần đủ ổn định để dầu mỡ có thời gian nổi lên. Lớp mỡ phải được thu gom định kỳ; cặn đáy cũng cần lấy ra để tránh giảm thể tích hữu dụng và làm suy giảm khả năng tách.

Trong nước thải công nghiệp chứa dầu khoáng, bể tách dầu API và thiết bị CPI có phạm vi ứng dụng khác với bẫy mỡ bếp. API là dạng thiết bị tách dầu – nước bằng trọng lực, phù hợp hơn với dầu tự do có khả năng tách pha. CPI sử dụng các tấm nghiêng hoặc tấm lượn sóng để rút ngắn quãng đường giọt dầu phải di chuyển và tạo điều kiện cho các giọt nhỏ va chạm, kết tụ thành giọt lớn hơn rồi nổi lên. Công nghệ dạng tấm vì vậy có thể tạo diện tích tách lớn trong không gian nhỏ hơn bể trọng lực truyền thống.

Nhưng API hay CPI không phải lời giải chung cho dầu nhũ tương ổn định. Khi các hạt dầu quá nhỏ hoặc được ổn định bởi chất hoạt động bề mặt, cần xem xét phá nhũ, keo tụ – tạo bông và tuyển nổi DAF.

DAF tạo các bọt khí kích thước nhỏ từ dòng nước được hòa tan khí dưới áp suất. Khi dòng này giảm áp và trộn với nước thải, bọt khí bám vào bông cặn, chất rắn và dầu mỡ, làm chúng nổi lên bề mặt để hệ thống gạt bùn thu gom. Xylem xác định DAF được sử dụng để giảm TSS, BOD và FOG trong nhiều dòng nước thải công nghiệp.

Có thể hình dung phạm vi ứng dụng như sau:

Trong thực tế, hệ thống có thể phối hợp nhiều cấp thay vì lựa chọn duy nhất một phương pháp.

Hóa lý và vi sinh xử lý dầu mỡ được áp dụng như thế nào?

Đối với xử lý dầu mỡ trong nước thải ở dạng nhũ tương, keo tụ – tạo bông thường được sử dụng trước DAF hoặc thiết bị tách cặn phù hợp. PAC, muối sắt và polymer là những nhóm hóa chất có thể được xem xét, nhưng loại hóa chất và liều lượng không nên lấy từ một công thức cố định.

Coagulant có nhiệm vụ làm giảm độ ổn định của các hạt keo hoặc giọt dầu phân tán; polymer có thể hỗ trợ liên kết các hạt thành bông lớn hơn. Hiệu quả phụ thuộc mạnh vào pH, đặc tính dầu, loại chất hoạt động bề mặt, độ kiềm, nồng độ TSS và điều kiện khuấy. Vì thế jar test hoặc thử nghiệm pilot là cơ sở phù hợp để xác định hóa chất và liều châm cho từng nguồn nước.

Một nghiên cứu về xử lý nhũ tương dầu bằng coagulation kết hợp DAF cho thấy điều kiện pH, loại coagulant và tỷ lệ tuần hoàn của hệ tuyển nổi ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tách dầu. Điều này cũng cho thấy không nên khẳng định PAC, FeCl₃ hay một polymer cụ thể luôn phù hợp cho mọi nước thải nhiễm dầu.

Sau hóa lý, phần dầu mỡ được giữ lại sẽ trở thành bùn nổi hoặc bùn hóa lý cần thu gom và quản lý phù hợp. Do đó, khi so sánh phương án đầu tư phải tính cả lượng hóa chất sử dụng, lượng bùn phát sinh, thiết bị ép bùn, không gian lưu chứa và chi phí vận hành chứ không chỉ xét hiệu suất tách dầu.

Vi sinh xử lý dầu mỡ cũng có vai trò nhất định. Một số vi sinh vật có khả năng sản xuất enzyme lipase, thủy phân lipid và sử dụng các sản phẩm phân hủy làm nguồn carbon. Trong điều kiện phù hợp, quá trình sinh học có thể tiếp tục giảm phần hữu cơ và lipid còn lại sau tiền xử lý.

Tuy nhiên, vi sinh không nên được coi là chất thay thế hoàn toàn cho bể tách mỡ hoặc DAF khi tải dầu mỡ đầu vào cao. Nghiên cứu về bioremediation FOG cho thấy khả năng phân hủy thay đổi đáng kể theo thành phần nước thải, tỷ lệ COD, nguồn carbon cạnh tranh và khả năng thích nghi của vi sinh vật. Nói cách khác, đổ thêm “vi sinh ăn mỡ” vào đường ống không đồng nghĩa hệ thống chắc chắn xử lý được mọi tải lượng dầu mỡ.

Trong bể sinh học, cần duy trì các điều kiện phù hợp về pH, oxy hòa tan, tải hữu cơ, dinh dưỡng và tuổi bùn. Với nguồn thải có FOG cao, việc giảm tải dầu mỡ ở đầu nguồn thường giúp quá trình sinh học phía sau dễ kiểm soát hơn.

Lựa chọn công nghệ xử lý dầu mỡ và yêu cầu xả thải

Một hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu mỡ nên bắt đầu từ kết quả khảo sát và phân tích nước, không bắt đầu từ việc chọn sẵn thiết bị. Nước thải nhà hàng có nhiều mỡ động thực vật sẽ có bài toán khác nước rửa chi tiết cơ khí chứa dầu khoáng; nước thải chế biến thực phẩm chứa protein, tinh bột và lipid cũng khác dòng nước chứa dầu cắt gọt, chất tẩy rửa và nhũ tương công nghiệp.

Một sơ đồ phổ biến cho nước thải thực phẩm có thể gồm chắn rác → tách mỡ → điều hòa → keo tụ/tạo bông nếu cần → DAF → sinh học → lắng hoặc màng → công đoạn hoàn thiện. Đối với nước thải dầu khoáng, sơ đồ có thể chuyển sang thu gom → tách cặn → API/CPI → hóa lý/DAF → xử lý sinh học hoặc công nghệ hoàn thiện phù hợp. Đây chỉ là cấu trúc tham khảo; sơ đồ thực tế phải dựa vào thành phần nước thải và yêu cầu đầu ra.

Về quy chuẩn, QCVN 40:2025/BTNMT về nước thải công nghiệp đã thay thế QCVN 40:2011/BTNMT cùng một số quy chuẩn ngành trước đây. Quy chuẩn phân chia giới hạn xả thải theo nguồn tiếp nhận A, B và C. Đối với dầu mỡ, giá trị giới hạn được quy định riêng: dầu mỡ khoáng lần lượt là ≤ 1,0 mg/L, ≤ 5,0 mg/L và ≤ 5,0 mg/L cho các cột A, B, C; dầu mỡ động thực vật lần lượt là ≤ 5,0 mg/L, ≤ 30 mg/L và ≤ 30 mg/L. Việc áp dụng cụ thể còn phải đối chiếu loại hình cơ sở, nguồn tiếp nhận, giấy phép môi trường và các yêu cầu quản lý liên quan.

Không nên sử dụng một bảng “mức phạt chung” cho mọi trường hợp xả nước thải vượt quy chuẩn. Nghị định 45/2022/NĐ-CP quy định xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, nhưng mức xử lý thực tế phụ thuộc hành vi, thông số vượt quy chuẩn, mức vượt, lưu lượng xả thải và các tình tiết cụ thể.

Với kinh nghiệm triển khai các giải pháp xử lý nước thải, SKY Envitech tiếp cận bài toán dầu mỡ theo chuỗi khảo sát nguồn thải – phân tích đặc tính nước – xác định trạng thái dầu mỡ – thử nghiệm khi cần – lựa chọn công nghệ – thiết kế và kiểm soát vận hành. SKY Envitech hiện cung cấp giải pháp tư vấn, thiết kế, thi công, chuyển giao và nâng cấp các hệ thống xử lý nước thải cho nhiều nhóm ngành sản xuất.

Nếu doanh nghiệp đang gặp tình trạng dầu mỡ nổi nhiều, DAF vận hành không ổn định, bùn sinh học nổi, đường ống thường xuyên đóng mỡ hoặc nước đầu ra còn vượt chỉ tiêu dầu mỡ, nên đánh giá lại toàn bộ chuỗi xử lý thay vì chỉ bổ sung thêm hóa chất hoặc vi sinh. SKY Envitech có thể khảo sát dữ liệu nguồn nước, hiện trạng công trình và yêu cầu đầu ra để đề xuất giải pháp xử lý dầu mỡ trong nước thải phù hợp với từng dự án.

Meta Description: Tìm hiểu xử lý dầu mỡ trong nước thải bằng bể tách mỡ, API, CPI, DAF, hóa lý và vi sinh; nguyên lý, ứng dụng và cách lựa chọn công nghệ phù hợp.