Xử lý Nước thải Giết mổ Gia súc: Khái niệm và phương pháp

Xử lý Nước thải Giết mổ Gia súc: Công nghệ Hiện đại Giải quyết Thách thức Ô nhiễm Nặng

Ngành công nghiệp giết mổ và chế biến thịt gia súc đóng vai trò thiết yếu trong chuỗi cung ứng thực phẩm, đáp ứng nhu cầu protein động vật ngày càng tăng của xã hội. Các cơ sở giết mổ tập trung, hiện đại giúp đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và nâng cao hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, hoạt động này cũng tạo ra một lượng lớn nước thải giết mổ gia súc với mức độ ô nhiễm thuộc loại cao nhất và phức tạp nhất trong các loại hình nước thải công nghiệp.

Đặc trưng bởi hàm lượng chất hữu cơ (BOD, COD) cực cao từ máu, mỡ, nội tạng, cùng với chất rắn lơ lửng (TSS), Nitơ, Phốt pho và các vi sinh vật gây bệnh, nước thải giết mổ nếu không được xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước, phát sinh mùi hôi thối nồng nặc, ảnh hưởng hệ sinh thái và tiềm ẩn nguy cơ lớn cho sức khỏe cộng đồng.

Do đó, việc đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc hiệu quả, áp dụng công nghệ phù hợp và tuân thủ các quy định môi trường nghiêm ngặt, đặc biệt là QCVN 40:2025/BTNMT, là yêu cầu sống còn đối với các cơ sở trong ngành.

Bài viết này sẽ đi sâu tìm hiểu về các nguồn phát sinh, đặc tính ô nhiễm điển hình của nước thải giết mổ, và trình bày một quy trình công nghệ xử lý đa bậc tiên tiến, hiệu quả đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam.

1. Nguồn gốc Phát sinh và Đặc điểm Ô nhiễm “Nặng ký” của Nước thải Giết mổ

1. Nguồn gốc phát sinh:

Nước thải tại một cơ sở giết mổ gia súc (heo, bò, trâu…) phát sinh từ nhiều công đoạn khác nhau:

• Khu vực Chuồng trại lưu giữ: Nước tiểu, phân gia súc, nước rửa chuồng.
• Khu vực Giết mổ chính:
  • Nước rửa gia súc trước khi giết mổ.
  • Máu: Phát sinh lượng lớn trong quá trình cắt tiết, là nguồn gây ô nhiễm hữu cơ (BOD, COD, Nitơ) cao nhất.
  • Nước rửa thân thịt, nội tạng.
  • Nước vệ sinh sàn, dụng cụ, thiết bị giết mổ (dao, móc, băng chuyền…).
• Khu vực Làm lòng: Nước rửa lòng, nội tạng chứa nhiều chất hữu cơ, mỡ và chất rắn.
• Hoạt động Phụ trợ:
  • Nước vệ sinh xe vận chuyển.
  • Nước xả đáy lò hơi (nếu có).
  • Nước rửa lọc từ hệ thống xử lý nước cấp.
  • Nước thải sinh hoạt của công nhân viên.

2. Đặc điểm thành phần ô nhiễm:

• BOD5 và COD Cực cao: Do hàm lượng lớn máu, mỡ, protein, chất hữu cơ từ nội tạng, phân… BOD5 có thể lên đến 2000 – 5000 mg/L hoặc cao hơn, COD có thể đạt 4000 – 10000 mg/L hoặc cao hơn. Đây là thách thức xử lý lớn nhất.
• Chất rắn lơ lửng (TSS) Rất cao: Bao gồm lông, mảnh thịt vụn, da, phân, thức ăn trong dạ dày/ruột, đất cát…
• Dầu mỡ Động vật Cao: Từ mỡ gia súc, nội tạng. Gây tắc nghẽn, mùi hôi, khó khăn cho xử lý sinh học.
• Nitơ (N) và Phốt pho (P) Cao: Chủ yếu từ máu, protein, phân, nước tiểu. Góp phần gây phú dưỡng hóa.
• Vi sinh vật Gây bệnh (Pathogens) Dày đặc: Chứa nhiều loại vi khuẩn (E. coli, Salmonella, Campylobacter…), virus, ký sinh trùng từ phân, nội tạng, máu, tiềm ẩn nguy cơ lây nhiễm cao.
• Màu sắc và Mùi: Nước thải thường có màu đỏ nâu (do máu), độ đục cao và mùi hôi tanh rất khó chịu (do phân hủy protein, H₂S, NH₃…).

3. Yêu cầu Pháp lý và Tiêu chuẩn Xả thải (QCVN 40:2025/BTNMT)

• Nước thải giết mổ gia súc là nước thải công nghiệp và bắt buộc phải được xử lý đạt QCVN 40:2025/BTNMT (thay thế các quy chuẩn cũ).
• Các thông số ô nhiễm đặc trưng cho ngành Chế biến, bảo quản thịt và các sản phẩm từ thịt (Mã ngành C1010) theo Phụ lục 2 của QCVN 40:2025 cần kiểm soát bao gồm: Amoni (NH₄⁺), Tổng Nitơ (T-N), Tổng Phốt pho (T-P).
• Ngoài ra, các thông số chung trong Bảng 1 (BOD5, COD/TOC, TSS) và Bảng 2 (pH, Nhiệt độ, Dầu mỡ động thực vật, Tổng Coliforms, Sunfua…) cũng phải được kiểm soát chặt chẽ theo Cột A, B hoặc C tùy thuộc vào nguồn tiếp nhận.
• Do mức độ ô nhiễm rất cao, việc xử lý nước thải giết mổ để đạt các giới hạn nghiêm ngặt của QCVN 40:2025 đòi hỏi hệ thống xử lý đa bậc và hiệu quả cao.

4. Quy trình Công nghệ Xử lý Nước thải Giết mổ Gia súc Điển hình

Do đặc tính ô nhiễm hữu cơ và chất rắn cực cao, quy trình xử lý hiệu quả thường kết hợp các công đoạn cơ học, sinh học kỵ khí, sinh học hiếu khí/thiếu khí và có thể cả hóa lý bổ sung. Quy trình dưới đây được tổng quát hóa dựa trên mô hình thực tế hiệu quả:

Giai đoạn 1: Tiền xử lý – Tách Rắn, Tách Mỡ và Xử lý Kỵ khí Sơ bộ

1. Thu gom và Phân tách dòng (Quan trọng):
   • Dòng thải 1 (Ô nhiễm nặng nhất): Nước thải từ khu vực chuồng trại lưu giữ và khu vực làm lòng, chứa nhiều phân, nội tạng, mỡ, TSS và BOD/COD rất cao. Dòng này nên được dẫn riêng về Bể thu gom 1.
   • Dòng thải 2 (Ô nhiễm thấp hơn): Nước thải sinh hoạt (đã qua bể tự hoại), nước xả đáy lò hơi, nước thải từ bàn mổ (sau khi đã thu hồi máu tối đa), nước rửa xe… được dẫn về Bể thu gom 2.
   • Nước thải từ hệ thống rửa lọc nước cấp có thể nhập vào Dòng 2 hoặc có phương án xử lý riêng tùy lưu lượng và tính chất.
2. Tách rác thô: Tại các bể thu gom hoặc trên đường ống dẫn, cần có song chắn rác hoặc máy tách rác thô (khe lưới ~10mm) để loại bỏ các vật rắn lớn (xương, da, lông vón cục, rác…). Rác thu gom được xử lý như chất thải rắn.
3. Xử lý kỵ khí Dòng 1 (Biogas):
   • Nước thải từ Bể thu gom 1 (dòng ô nhiễm nặng) được dẫn vào Bể Biogas.
   • Mục đích: Phân hủy yếm khí phần lớn chất hữu cơ và chất rắn dễ phân hủy, giảm thiểu đáng kể mùi hôi, xử lý sơ bộ mầm bệnh và tạo ra khí Biogas có thể thu hồi làm năng lượng (ví dụ: cấp nhiệt cho lò hơi).
   • Nước sau Biogas có nồng độ ô nhiễm giảm nhưng vẫn còn cao, sẽ được dẫn sang các bước xử lý tiếp theo (có thể nhập chung với dòng 2 sau này).
4. Tách dầu mỡ Dòng 2:
   • Nước thải từ Bể thu gom 2 được bơm qua Bể tách dầu mỡ hiệu quả (có thể là bể tách mỡ nhiều ngăn hoặc thiết bị chuyên dụng) để loại bỏ tối đa dầu mỡ động vật.
   • Dầu mỡ thu được là chất thải cần xử lý theo quy định.
5. Tách rác tinh:
   • Nước thải từ Dòng 2 (sau tách mỡ) và Dòng 1 (sau Biogas và có thể qua lắng sơ bộ) được nhập chung và bơm qua Máy tách rác tinh (kích thước mắt lưới ~1-3mm) để loại bỏ triệt để các chất rắn lơ lửng mịn còn lại (lông, thịt vụn…). Việc này rất quan trọng để bảo vệ các thiết bị bơm và hệ thống xử lý sinh học phía sau. Rác tinh được thu gom xử lý.

Giai đoạn 2: Xử lý Sinh học Tập trung (UASB – Anoxic – Aerobic)

6. Bể Điều hòa: Nước thải sau khi tách rác tinh được dẫn vào Bể điều hòa lớn.
   • Mục đích: Ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm trước khi vào các bể sinh học chính.
   • Thiết bị: Có hệ thống khuấy trộn nổi hoặc sục khí nhẹ để đảm bảo đồng nhất, tránh lắng cặn và khử mùi.
7. Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket):
   • Nước thải từ bể điều hòa được bơm vào đáy bể UASB, đi lên qua lớp bùn kỵ khí dạng hạt có mật độ vi sinh vật rất cao.
   • Mục đích: Tiếp tục phân hủy sâu hơn các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí, hiệu quả xử lý COD/BOD cao, tạo thêm Biogas. Bùn hạt giúp giữ lại sinh khối tốt.
   • Vận hành: Cần duy trì vận tốc dòng chảy phù hợp (0.6-0.9 m/h), pH (6.6-7.6), nhiệt độ và độ kiềm thích hợp. Có bộ phận tách pha 3 pha (Rắn-Lỏng-Khí) phía trên để thu nước trong, thu khí biogas và giữ lại bùn.
8. Bể Thiếu khí (Anoxic):
   • Nước thải sau UASB (vẫn còn NH₄⁺ và một phần COD) được dẫn vào bể Anoxic cùng với dòng nước thải tuần hoàn giàu Nitrat (NO₃⁻) từ bể hiếu khí phía sau.
   • Mục đích: Thực hiện quá trình khử Nitrat (Denitrification) thành khí N₂.
   • Thiết bị: Có máy khuấy trộn chìm, không cấp khí.
9. Bể Hiếu khí (Aerobic – có thể kết hợp giá thể MBBR/IFAS):
   • Nước thải từ bể Anoxic chảy sang.
   • Mục đích:
     • Oxy hóa triệt để BOD/COD còn sót lại.
     • Nitrat hóa toàn bộ Amoni (NH₄⁺) thành Nitrat (NO₃⁻) để tuần hoàn về bể Anoxic.
     • Loại bỏ một phần Phốt pho sinh học.
   • Thiết bị: Hệ thống cấp khí mạnh mẽ (máy thổi khí, đĩa/ống phân phối khí) để duy trì DO cao. Có thể bổ sung giá thể vi sinh (MBBR/IFAS) để tăng mật độ vi sinh, nâng cao hiệu quả và tính ổn định xử lý, đặc biệt với nước thải có tải trọng cao và biến động như nước thải giết mổ.
10. Bể Lắng Sinh học (Lắng 2):
    • Tách bùn hoạt tính/biofilm bong tróc ra khỏi nước sau xử lý sinh học.
    • Nước trong chảy tràn sang công đoạn tiếp theo.
    • Bùn được tuần hoàn về bể Anoxic/Aerobic và xả bùn dư định kỳ về bể chứa bùn.

Giai đoạn 3: Xử lý Hóa lý Bổ sung và Hoàn thiện

Do nước thải giết mổ có độ màu và COD khó phân hủy còn lại sau sinh học, thường cần thêm bước hóa lý để đảm bảo đạt chuẩn.

11. Bể Keo tụ: Châm hóa chất keo tụ (PAC hoặc phèn sắt) vào nước thải sau lắng sinh học, khuấy trộn nhanh. Mục đích là loại bỏ màu còn lại, cặn lơ lửng mịn và kết tủa Phốt pho (nếu cần).
12. Bể Tạo bông: Châm Polymer trợ keo tụ, khuấy chậm để tạo bông cặn lớn hơn.
13. Bể Lắng Hóa lý (Lắng 3): Tách bông cặn hóa lý. Nước trong chảy sang hồ hoàn thiện hoặc bể khử trùng. Bùn hóa lý được bơm về bể chứa bùn.
14. Hồ hoàn thiện (Tùy chọn): Nếu có diện tích, hồ hoàn thiện giúp ổn định thêm chất lượng nước và thực hiện khử trùng tự nhiên.
15. Bể Khử trùng: Bắt buộc dùng hóa chất (NaOCl – Javen) hoặc tia UV để tiêu diệt triệt để vi sinh vật gây bệnh trước khi xả thải.

Giai đoạn 4: Xử lý Bùn

• Bể chứa bùn: Tập trung bùn từ bể lắng UASB (nếu có xả đáy), bùn sinh học dư, bùn hóa lý.
• Bể cô đặc bùn (Tùy chọn): Giảm độ ẩm sơ bộ.
• Máy ép bùn: Tách nước hiệu quả, tạo bánh bùn khô.
• Xử lý bùn khô: Bùn giết mổ rất giàu hữu cơ và dinh dưỡng. Sau khi xử lý (ví dụ ủ compost để đảm bảo diệt mầm bệnh), có thể sử dụng làm phân bón chất lượng cao. Nếu không tái sử dụng, cần xử lý như chất thải rắn công nghiệp thông thường hoặc CTNH (nếu phân tích có yếu tố nguy hại).

5. Quản lý và Vận hành Hệ thống Hiệu quả

• Thu gom máu tối đa: Giảm thiểu lượng máu chảy vào hệ thống nước thải là biện pháp giảm tải hiệu quả nhất.
• Tách rắn và mỡ triệt để ở giai đoạn đầu.
• Vận hành ổn định các bể sinh học: Kiểm soát pH, nhiệt độ, tải trọng hữu cơ, DO (bể hiếu khí), khuấy trộn (bể thiếu khí), tuần hoàn bùn/nước thải.
• Tối ưu hóa hóa chất: Thực hiện Jar-test định kỳ cho quá trình keo tụ – tạo bông.
• Quản lý và xử lý bùn định kỳ, đúng cách.
• Giám sát chất lượng nước thải đầu ra thường xuyên theo yêu cầu của QCVN 40:2025/BTNMT và giấy phép môi trường.
• Thu hồi và sử dụng Biogas (nếu có bể Biogas/UASB) để tiết kiệm năng lượng.

Kết luận: Hướng tới Ngành Giết mổ An toàn, Vệ sinh và Bền vững Môi trường

Xử lý nước thải giết mổ gia súc là một thách thức lớn nhưng hoàn toàn có thể giải quyết hiệu quả bằng các giải pháp công nghệ hiện đại và quy trình quản lý chặt chẽ. Do đặc tính ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng và mầm bệnh cực kỳ cao, một quy trình xử lý đa bậc kết hợp tách rắn/mỡ kỹ lưỡng, xử lý sinh học kỵ khí (Biogas/UASB), xử lý sinh học thiếu khí – hiếu khí (Anoxic oxic, có thể tăng cường bằng giá thể MBBR/IFAS), xử lý hóa lý bổ sung và khử trùng triệt để là cần thiết để đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2025/BTNMT.

Việc đầu tư và vận hành đúng cách hệ thống xử lý nước thải không chỉ giúp các cơ sở giết mổ tuân thủ pháp luật, tránh các hình phạt nặng mà còn góp phần quan trọng vào việc bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu mùi hôi, ngăn chặn dịch bệnh, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nâng cao hình ảnh, uy tín của doanh nghiệp. Hơn nữa, việc thu hồi năng lượng từ biogas và tận dụng bùn thải làm phân bón hữu cơ còn mang lại lợi ích kinh tế, hướng tới mô hình sản xuất tuần hoàn và bền vững cho ngành giết mổ gia súc tại Việt Nam.