VẤN ĐỀ ĐỘC HỌC TRONG NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ ĐỀ XUẤT KHUYẾN CÁO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN c&d BÀI TIỂU LUẬN MÔN: ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG VẤN ĐỀ ĐỘC HỌC TRONG NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ ĐỀ XUẤT KHUYẾN CÁO GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Kiều HVTH: Nhóm 3 Hoàng Thị Huyền Trang Nguyễn Lê Uyển Như Võ Thị Bích Thùy Lâm Minh Tuấn Phạm Hồng Hải Đặng Thị Nhung Ngô Thị Tố Ly Lê Thị Thanh Liễu Nguyễn Thị Tú Quyên Nguyễn Văn Hiệp Bùi Sơn Tùng Trần Hồng Phương Lớp: Quản Lý Môi Trường Khóa: 2012 TP.HCM, 05/2013

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH SẢN SUẤT TINH BỘT MI

(SẮN)1.1 Qui mô sản xuất tinh bột mi

Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột mì đứng thứ 3 trên thế giới, sau IndonesiavàThái Lan Năm 2006, diện tích đất trồng khoai mì đạt 475.000 ha, sản lượng tinhbột mì đạt 7.714.000 tấn Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Trung Quốc,Đài Loan Cùng với diện tích khoai mì được mở rộng, sản lượng cũng như năngsuất tinh bột mì được sản xuất cũng tăng lên theo thời gian

Ngoài tinh bột mì, các sản phẩm được chế biến từ khoai mì còn bao gồm cồn,rượu, bột ngọt, axit glutamic, axit amin, các loại si rô maltoza, glucoza, fructoza,tinh bột biến tính, maltodextrin, các loại đường chức năng, thức ăn gia súc, phânbón hữu cơ…

Việt Nam hiện tồn tại 3 loại quy mô sản xuất tinh bột mì điển hình sau:

Qui mô nhỏ (hộ và liên hộ): Đây là quy mô có công suất 0,5 - 10 tấn tinh bột sảnphẩm/ngày Số cơ sở chế biến mì quy mô nhỏ chiếm 70 - 74% Công nghệ thủcông, thiết bị tự tạo hoặc do các cơ sở cơ khí địa phương chế tạo Hiệu suất thu hồi

và chất lượng tinh bột mì không cao

Qui mô vừa: Đây là các doanh nghiệp có công suất dưới 50 tấn tinh bột sảnphẩm/ngày Số cơ sở chế biến mì quy mô vừa chiếm 16- 20% Đa phần các cơ sởđều sử dụng thiết bị chế tạo trong nước nhưng có khả năng tạo ra sản phẩm có chấtlượng không thua kém các cơ sở nhập thiết bị của nước ngoài

Qui mô lớn: Nhóm này gồm các doanh nghiệp có công suất trên 50 tấn tinh bột sảnphẩm/ngày Số cơ sở chế biến mì quy mô lớn chiếm khoảng 10% tổng số các cơ sởchế biến cả nước với công nghệ, thiết bị nhập từ Châu Âu, Trung Quốc, Thái Lan

Đó là công nghệ tiên tiến hơn, có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao hơn, đạt chấtlượng sản phẩm cao hơn, và sử dụng ít nước hơn so với công nghệ trong nước.Tới nay cả nước đã có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột mì cả nước ở qui mô lớn,công suất 50 - 200 tấn tinh bột mì/ngày và trên 4.000 cơ sở chế biến thủ công Hiệntại, tổng công suất của các nhà máy chế biến mì qui mô công nghiệp đã và đangxây dựng có khả năng chế biến được 40% sản lượng mì cả nước

Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, khoảng 40 - 45% sản lượng mì dành cho chếbiến quy mô lớn, hay còn gọi là quy mô công nghiệp, 40 - 45% sản lượng khoai mìdành cho chế biến tinh bột ở qui mô nhỏ và vừa, dùng để sản xuất các sản phẩm

khoai mì khô, chế biến thức ăn chăn nuôi và 10 - 15% dùng cho ăn tươi và các nhucầu khác.

1.2 Đặc thù sản xuất

Củ mì tươi rất khó bảo quản dài ngày nên hầu hết các nhà máy chế biến mì đềuhoạt động theo thời vụ Thời gian hoạt động chủ yếu là từ cuối tháng 8 năm trướcđến đầu tháng 4 năm sau Mặc dù vậy, ở vùng Đông Nam Bộ có điều kiện thuận lợi

về nhiệt độ cho phát triển cây mì nên các nhà máy chế biến tinh bột hiện nay có thểsản xuất được 2 vụ Riêng các nhà máy chế biến tại Tây Ninh có thời gian chế biếnkéo dài 330 ngày/ năm Thời gian sản xuất trong năm của các nhà máy kháckhoảng 200 ngày

Theo công suất thiết kế, nhu cầu nguyên liệu khoai mì tươi là: 5.360.000 tấn mìtươi/ năm, chiếm 69,48% sản lượng mì hiện có Trong khi đó sản lượng mì hàngnăm dành làm lương thực cho người và cho chăn nuôi khoảng 3.000.000 tấn Vìvậy, với sản lượng mì 7.700.000 tấn mì/ năm, nhiều nhà máy chế biến tinh bột mì

bị thiếu nguyên liệu

CHƯƠNG 2: QUY TRINH CÔNG NGHỆ SẢN SUẤT TINH BỘT MI2.1 Quy trinh chế biến thủ công

Củ mì mua về được rửa bằng tay và gọt vỏ bằng dao rồi nạo thủ công trên một bànnạo/mài bằng thiếc hoặc sắt mềm có đục lỗ tạo gờ sắc một bên Bột sau khi màiđược đưa vào một tấm vải lọc được buộc bốn góc và rửa mạnh bằng nước và tay

Xơ sau khi rửa được vắt khô Sữa bột thu được lại được chứa trong xô/thùng đựngchờ tinh bột lắng xuống Thay nước nhiều lần để loại bỏ nhựa và tạp chất Bột ướtvớt lên khay hoặc vắt qua vải lọc để tách nước rồi được sấy khô tự nhiên

2.2 Quy trinh chế biến bán cơ giới

Trong quy trình này, việc gọt vỏ thường vẫn được tiến hành thủ công Quá trìnhnạo/mài được tiến hành trên máy mài Lực để quay trống trong máy mài đượctruyền qua trục động cơ điện và dây cu-roa Trống có phủ tấm kim loại đục lỗ đượcquay trong một hộp máy có gắn phễu nạp củ phía trên và bột sau khi mài sẽ chảyxuống dưới

Quá trình mài được bổ sung một lượng nhỏ nước Lượng tinh bột được giải phóng

và hoà tan nhờ cách làm này có thể đạt 70-90% Bột nhão thu được qua sàng lọcthô, lọc mịn và lọc tinh Có thể bổ sung nước trong khi tách các tạp chất và bã.Dịch thu được sẽ qua giai đoạn lắng để tách nước

Lắng được tiến hành trong bể lắng hoặc bàn lắng (lắng trọng lực) Quá trình lắng

có thể được bổ sung hóa chất giúp lắng nhanh hoặc tẩy trắng Tinh bột được tách rabằng tay Sấy được tiến hành sấy tự nhiên hoặc cưỡng bức

2.3 Quy trinh chế biến hiện đại

Từ bãi tập trung nguyên liệu, khoai mì được xe xúc đưa vào phễu nạp liệu, quabăng tải chuyển đến trống quay làm sạch 1 phần đất bám vào củ mì

Tiếp theo là công đoạn rửa, nhằm rửa sạch cặn bẩn bám trên bề mặt củ mì Củ sạchđược chuyển tới máy băm, rồi máy nghiền để nghiền nát củ ra

Vít tải là thiết bị làm tróc vỏ, đồng thời kết hợp rửa sơ bộ nhằm tách đất cát và vỏ

ra khỏi củ Củ mì từ vít tải được chuyển vào máng rửa củ gồm 2 ngăn, một ngănchứa nước để củ mì có thể ngâm hoàn toàn trong nước, và ngăn kia có đục lỗ ở đáy

để thoát nước đi Dọc theo máy là 1 trục quay có nhiều cánh gạt cố định trải đềutrên trục Khi trục quay các cánh gạt sẽ vừa trộn, vừa đẩy củ ra khỏi máng ngâmnước và đến máng rửa khô, băng tải và đến máy băm và nghiền củ, tạo thành hỗnhợp bã lỏng đưa vào bồn chứa và được tiếp tục bơm vào các máy trích ly

Tại các máy trích ly, bột được tách ra khỏi chất xơ và vỏ, và ở dạng nước hòa lẫnvới xác củ mì Trong công đoạn này, lưu huỳnh có thể được đưa vào nhằm tẩy màu

và làm trắng bột Sau quá trình này sản phẩm ở 2 dạng: dác củ mì và xác mì đượcđưa ra bãi chứa và bán cho khách hàng dùng để sản xuất thức ăn gia súc

Nước bột được đưa qua các máy tinh chế để tách mủ, rồi qua ly tâm tách nước, saucông đoạn tách nước là bột ẩm với độ ẩm 30 – 40% và được đưa qua hệ thống sấy,chuyển qua rây để kiểm tra độ đồng nhất và độ mịn của sản phẩm và cuối cùng làcân tịnh, đóng bao và đưa vào kho bảo quản

Nước cấp

Nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Kiều

Quy trình chế biến tinh bột sắn tại nhà máy

CHƯƠNG 3: CÁC ĐỘC TỐ TRONG QUÁ TRINH CHẾ BIẾN TINH

BỘT SẮN CỦA NHÀ MÁY SẢN SUẤT

3 CYANUA

Độc học môi trường nghiên cứu con đường chuyển hóa của chất ô nhiễm trong môitrường; tích tụ và chuyển hóa trong chuỗi dinh dưỡng; mối tương quan “liều - đápứng” đối với chất độc và ảnh hưởng độc lên thực vật, động vật và con người và sựphân hủy của các chất độc/ô nhiễm

Những hóa chất gây ra nguy hiểm chính cho môi trường có xu hướng chia ra 3 đặctrưng: tồn tại bền bỉ trong môi trường, xu hướng tích lũy trong vật sống, và độctính cao

Trong quá trình sản xuất tinh bột mì sinh ra rất nhiều chất thải độc hại, có ảnhhưởng nghiêm trọng với con người và môi trường, trong đó các chất độc chủ yếu làCyanide và các hợp chất của nó, các chất dinh dưởng và kim loại nặng(N,P,C,Mn,Mg,K…), các chất khử trùng, các khí thải độc hại (CO2, NOx, SOx…)…Trong sản xuất tinh bột khoai mì, trong giai đoạn rửa sơ bộ, tách vỏ và băm nhỏ.Phần vỏ khoai mì tiết ra các Glucozit gốc Cyanide (được gọi là Linamarin) vớicông thức hóa học là C10H17NO6 và lotaustralin (C11H19O6N) Các Glucozit này khitiếp xúc enzymxyanoaza, với các thành phần hóa học khác trong môi trường hoặc

ở trong môi trường axit thì phân hủy tạo thành glucoza, axeton và axitxyanuahydric (HCN) rất độc

Từ thế kỷ XVIII, các nhà khoa học đã biết Cyanide là độc chất ức chế sự hô hấphiếu khí ở mức độ tế bào Cyanide ngăn chặn các tế bào tiêu thụ oxygen Nó hòatan hoàn trong nước, có mùi thơm nhẹ nhưng đến phân nửa chúng ta không nhận ramùi của nó

Thường xuyên bị nhiễm một lượng nhỏ cyanide có thể gây nên chứng viêm da, cácbệnh về tuyến giáp, mất sự phối hợp giữa các cơ bắp

Cyanide ở dạng Iỏng trong dung dịch là chất linh hoạt, khi vào cơ thể nó kết hợpvới enzym trong xitochrom làm ức chế khả năng cấp ôxy cho hồng cầu Do đó, các

cơ quan của cơ thể bị thiếu ôxy Nồng độ Cyanide thấp có thể gây chóng mặt,

miệng đắng, buồn nôn Nồng độ Cyanide cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, dahồng, co giật, mê man, bất tỉnh, hoa mắt, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, timngừng đập và gây tử vong.

Cyanide tồn tại ở nhiểu dạng khác nhau, bao gồm: Cyanide ở thể khí, không màunhư hydrogen cyanide (HCN), hay cyanogen chloride (CNCl) Cyanide ở thể rắnnhư sodium cyanide (NaCN), hay potassium cyanide (KCN),…

31.1 Tính chất lý học của một số hợp chất từ cyanide:

Acid cyanhydric (hay nitriteformic) có công thức hoá học HCN, trọng lượng phân

tử 27 Ở thể khan là chất lỏng rất linh động, tỷ trọng d=0,696 Nhiệt độ sôi ở 20 ºC,đông đặc ở -14 ºC, không màu, có mùi hạnh nhân, vị rất đắng, hoà tan rất dễ trongnước và rượu, là một chất acid yếu có pK~9,4 Hơi của HCN có tỷ trọng d=0,968

Ở trong phòng kín, hơi HCN không thể thoát ra được và trở nên rất độc Lợi dụngtính chất này, các nhà quân sự đã sử dụng hydrogen cyanide làm chất độc giếtngười trong các phòng hơi ngạt trong những cuộc chiến tranh Trong không khí,hydrogen cyanide bốc hơi và phân tán nhanh chóng, làm cho nó bớt độc hại hơn Các muối cyanide kiềm như NaCN, KCN là các muối tinh thể trắng, dễ bị phânhuỷ trong không khí bởi hơi nước, CO2, SO2 , tan rất tốt trong nước, ít tan trongrượu, tan trong dung dịch nước rượu Dung dịch nước của các muối này có tínhkiềm mạnh

Muối cyanide của các kim loại kiềm thổ tan nhiều trong nước, cyanide của các kimloại khác tan ít hơn

Muối cyanide thuỷ ngân Hg(CN)2 tan trong nước nhưng là chất điện ly yếu

Cyanide ở trạng thái tự do CN rất độc (gọi chung là nhân ngôn) nhưng khi nó liênkết bền trong phức, thí dụ phức Fe[Fe(CN)6] thì lại không độc Vì sự phân ly củaphức quá nhỏ nên trong dung dịch nồng độ CN không đủ để gây độc

Đicyan (CN)2 là chất khí độc không màu, mùi hạnh nhân, tan tốt trong H2O vàrượu, (CN)2 hình thành do nhiệt phân một số muối cyanide như Hg(CN)2 hay oxyhoá CuCN bằng FeCl3 (CN)2 kém bền, do bị thuỷ phân

31.1.2 Tính chất hoá học của một số hợp chất từ cyanide:

Acid cyanhydric và các cyanide bị oxy hoá bởi oxy trong không khí chuyển thànhcyanate:

2CN- + O2⇔

2CNO-Ở dung dịch loãng 1/5000 trong 5 tháng HCN bị phân huỷ hết

HCN + 2H2O ⇔ HCOONH4 (ammonium formic)

⇔

Các muối cyanide kim loại kiềm bị carbon dioxide trong không khí phân huỷ tạothành HCN.

2NaCN + CO2 + H2O ⇔ 2HCN + Na2CO3

Vì vậy phải bảo quản muối kim loại cyanide trong thùng kín, để ở chỗ mát Cácmuối cyanide tan trong nước dễ tạo với các cyanide không tan thành các ion phức.Acid nitrite tác dụng với các chất hữu cơ như acid malic, xitric, ancaloit, tanincũng tạo nên HCN Qua đó cắt nghĩa việc tạo nên các glucoside cyanhydric ở một

số thực vật.Các aldehyde, đường cũng phá huỷ được HCN:

C6H12O6 + HCN ⇔ C7H13O6N

Trong một số các cây cối, thực vật có chứa các dẫn xuất hữu cơ của acidcyanhydric, ví dụ: hạnh nhân đắng, nhân quả mận, lá trúc anh đào, rễ mì, măng trenứa, nấm, các hạt lá và cành loại đậu phaseolus lunatus Dầu hạnh nhân đắng cóchứa amogdalis C20H27NO11 do tác dụng của men emulsin hay synaptase sẽ bịthuỷ phân và giải phóng HCN:

C20H27NO11 + 2H2O ⇔ C7H6O + 2C6H12O6 + HCN

Trong dầu hạnh nhân đắng cứ 1,5g dầu thì có 0,24g HCN Lượng HCN chứa trongnăm, sáu hạt hạnh nhân đủ giết chết một em bé Trong hạt đậu có chấtphaseolumatin C10H17NO6 do tác dụng của men phaseosaponin sẽ thuỷ phân vàgiải phóng HCN:

C10H17NO6 + H2O ⇔ C6H12O6 + CH3-CO-CH3 + HCN

Trong sản xuất Tinh bột mì, Cyanide tồn tại trong nước thải, có phản ứng với sắttạo thành sắt xyanua có màu xám Nếu không tách nhanh Cyanide sẽ ảnh hưởng tớimàu của tinh bột và màu của nước thải Hàm lượng độc tố Cyanide trong củ mì0.001- 0.04 % chủ yếu ở vỏ.Lượng cyanhydric trong nước thải chế biến củ khoai

mì có thể lên đến 3- 5mg/l, trong khi chỉ với hàm lượng dưới 0.3 mg/l đã gây chết

cá hàng loạt

31.1.3 Quá trinh chuyển hóa Cyanide trong môi trường

Trong sản xuất Tinh bột mì, Cyanide và các hợp chất của nó có thể di chuyển vàchuyển hóa vào trong môi trường nước, không khí và đất

+ Trong môi trường không khí: Cyanide xuất hiện chủ yếu ở dạng khí là hydrogen

cyanide Một lượng nhỏ cyanide trong không khí khi xuất hiện sẽ có dạng như mộtđám bụi nhỏ Cuối cùng lượng bụi này sẽ lắng xuống mặt đất và mặt nước Khimưa và có tuyết rơi sẽ giúp loại bỏ đi lượng cyanide có trong không khí Tuynhiên, khí hydrogen cyanide không dễ dàng loại bỏ bằng cách lắng xuống, mưa

hay là tuyết Thời gian bán phân hủy của khí hydrogen cyanide trong không khíkhoảng từ 1 đến 3 năm.

+ Trong môi trường nước: hầu hết Cyanide ở trên bề mặt nước sẽ hình thành

hydrogen cyanide và bay hơi Cyanide ở trong nước sẽ được chuyển thành nhữngchất bớt độc hại hơn nhờ những vi sinh vật hoặc sẽ hình thành một phức chất vớikim loại, ví dụ như sắt Người ta chưa xác định được thời gian bán phân hủy củacyanide trong nước Cyanide trong nước không tích tụ lại trong cơ thể của cá, đó làđiều chúng ta cảm thấy an tâm khi ăn cá

+ Trong môi trường đất: Cyanide có thể hình thành hydrogen cyanide và bay hơi

đi Trong đất luôn có những vi sinh vật có khả năng phân hủy, biến đổi cyanidethành những hoá chất khác Đôi khi cyanide không bị phân huỷ trong đất bởi các visinh vật nhưng nó không thường xuyên thấm vào mạch nước ngầm Tuy nhiên,cyanide được tìm ra ở mạch nước ngầm ở dưới một vài nền đường Với sự tậptrung một lượng lớn, cyanide trở nên độc hại cho những vi sinh vật trong đất Vìvậy những vi sinh vật này không còn khả năng chuyển hóa cyanide thành nhữngdạng chất hoá học khác nữa, như vậy cyanide có thể thấm qua đất vào mạch nướcngầm

Đối với thiocyanates, những gì sẽ xảy khi chúng có mặt trong môi trường ít đượcbiết đến Trong đất và nước, nhờ những vi sinh vật, thiocyanates được chuyển hóathành những dạng chất khác Ở nhiệt độ bình thường (30º C), sự bay hơi hoặc thấmhút bề mặt (liên kết với đất) không quan trọng đối với thiocyanates ở trong đất

31.1.4 Hinh thức chuyển hoá, tồn lưu và tác động của cyanide trong cơ thể

sinh vật:

Cyanide ngăn cản việc lấy oxy của những tế bào trong cơ thể làm cho những tế bàonày chết đi, ở mức độ cao hơn có thể gây chết người nhanh chóng do bị ngạt thở.Dấu hiệu đặc trưng của cá khi bị nhiễm cyanide là mang đỏ rực lên do cyanide tácđộng lên oxydaza-men chuyển oxy từ máu vào mô Nếu có các phức chất đi kèmthì cyanide sẽ bớt độc hơn

Cyanide đi vào cơ thể con người khi chúng ta thở, ăn và uống nước có chứacyanide Ngoài ra, cyanide còn vào cơ thể con người qua da, hình thức này chỉ phổbiến khi con người làm việc trong môi trường có liên quan đến cyanide

Một khi cyanide đã vào cơ thể con người, chúng nhanh chóng đi vào máu Có khicyanide được chuyển thành thiocyanate, ít độc hơn, và được đào thải khỏi cơ thểqua đường phân Tuy nhiên, có những trường hợp cyanide trong cơ thể lại kết hợpvới hydroxocobalamin hình thành nên B12 Vitamin B12 là một chất hoá học có

chứa cyanide rất có lợi cho cơ thể con người Nó giúp bạn ngăn ngừa bệnh thiếumáu do thiếu sắt Cyanide được quy định ở một liều lượng cho phép trong vitaminB12 để nó không thể trở thành nguồn cyanide và gây hại cho cơ thể

Một lượng nhỏ cyanide khi vào cơ thể bị biến đổi thành carbon dioxide (CO2), sẽđược đào thải khỏi cơ thể khi chúng ta thở Hầu hết cyanide và các sản phẩm của

nó sẽ ra khỏi cơ thể trong vòng 24h sau khi bị nhiễm Những hình thức kể trêngiống nhau ở người và động vật

.2 CÁC CHẤT DINH DƯỠNG (NITƠ, PHOTPHO) VÀ CÁC KIM LOẠI NẶNG (K, Mg, Mn, Fe,Si…)

Các chất dinh dưỡng thúc đẩy quá trình phát của các sinh vật nước như vi khuẩn,nấm nước, tảo, thực vật nổi Khi có quá nhiều chất dinh dưỡng, chúng sẽ phát triểndày đặc Sau khi chết sẽ tạo ra lượng BOD cao, gây thiếu hụt oxy trong nguồnnước Một số loài tảo như tảo xanh, tảo cát tạo mùi vị cho nước và là vật nổi hạnchế khả năng sử dụng nguồn nước cho các mục đích khác Thực vật nước pháttriển nhiều sẽ ngăn cản ánh sáng cho thực vật đáy quang hợp Ngoài ra nguồn ônhiễm phốt pho hữu cơ còn gây sự thiếu hụt oxy trầm trọng trong nước (để oxy hóahoàn toàn 1 mg phốt pho hữu cơ cần 160 mg oxy)

31.2.1 Nitơ

Nitơ và các hợp chất của Nitơ trong nước thải khoai mì luôn là mối đe dọa đối với

cá và các sinh vật sống khác trong nước

Trong môi trường có nồng độ nitrite cao, thông thường, cá tích lũy lượng nitritenày vào trong máu và đạt đến nồng độ tối đa trong khoảng thời gian từ 24 giờ đến

48 giờ (Eddy et al., 1983) Tucker and Schwedler (1983) đề xuất thời gian đánh giá

độ độc nitrite nên trong khoảng ngắn từ 24 giờ đến 96 giờ là phù hợp

Các hợp chất của nitơ trong nước thải tồn tại dưới 3 dạng: các hợp chất hữu cơ,amoni và các hợp chất dạng ôxy hoá (nitrit và nitrat) Các hợp chất nitơ là các chấtdinh dưỡng, chúng luôn vận động trong tự nhiên, chủ yếu nhờ các quá trình sinhhoá

Chu trình Nito trong tự nhiên

- Hàm lượng amoniac (NH3) chính là lượng nitơ amôn (NH+4): Mỗi người

trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước 1,2 lít nước tiểu, tương đương với

12 g nitơ tổng số Trong số đó nitơ trong urê (N-CO(NH2)2) là 0,7g, còn lại làcác loại nitơ khác Urê thường được amoni hoá theo phương trình như sau.Trong mạng lưới thoát nước urê bị thuỷ phân: CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO.Sau đó bị thối rữa: (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O

=>Như vậy ammonia (NH3) chính là lượng nitơ amôn trong nước thải

- Nitrit (NO2-): là sản phẩm trung gian của quá trình ôxy hoá amoniac hoặc nitơ

amoni trong điều kiện hiếu khí nhờ các loại vi khuẩn Nitrosomonas Sau đónitrit hình thành tiếp tục được vi khuẩn Nitrobacter ôxy hoá thành nitrat Quátrình nitrat hoá cần 4,57g ôxy cho 1g nitơ amôn Các loại vi khuẩnNitrosomonas và Nitrobacter là các loại vi khuẩn hiếu khí thích hợp với điềukiện nhiệt độ từ 20¸30oC

- Nitrit : là hợp chất không bền, nó cũng có thể là sản phẩm của quá trình khử

nitrat trong điều kiện yếm khí Ngoài ra, nitrit còn có nguồn gốc từ nước thảiquá trình công nghiệp điện hoá Trong trạng thái cân bằng ở môi trường nước,nồng độ nitrit, nitrat thường rất thấp, nó thường nhỏ hơn 0,02 mg/l Nếu nồng

độ amoni, giá trị pH và nhiệt độ của nước cao, quá trình nitrit hoá diễn ra thuậnlợi, và nồng độ của nó có thể đạt đến giá trị lớn Trong quá trình xử lý nước,nitrit trong nước sẽ tăng lên đột ngột

- Nitrat (NO3-): là dạng hợp chất vô cơ của nitơ có hoá trị cao nhất và có nguồn

gốc chính từ nước thải sinh hoạt hoặc nước thải một số ngành công nghiệp thựcphẩm, hoá chất, chứa một lượng lớn các hợp chất nitơ Khi vào sông hồ,chúng tiếp tục bị nitrat hoá, tạo thành nitrat.Nitrat hoá là giai đoạn cuối cùngcủa quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ chứa nitơ Nitrat trong nước thảichứng tỏ sự hoàn thiện của công trình xử lý nước thải bằng phương phápsinh học Mặt khác, quá trình nitrat hoá còn tạo nên sự tích luỹ ôxy trong hợpchất nitơ để cho các quá trình ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ tiếp theo, khilượng ôxy hoà tan trong nước rất ít hoặc bị hết

Khi thiếu ôxy và tồn tại nitrat hoá sẽ xảy ra quá trình ngược lại: tách ôxy khỏinitrat và nitrit để sử dụng lại trong các quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ khác Quátrình này được thực hiện nhờ các vi khuẩn phản nitrat hoá (vi khuẩn yếm khí tuỳtiện) Trong điều kiện không có ôxy tự do mà môi trường vẫn còn chất hữu cơcácbon, một số loại vi khuẩn khử nitrat hoặc nitrit để lấy oxy cho quá trình ôxy hoácác chất hữu cơ Quá trình khử nitrat được biểu diễn theo phương trình phản ứngsau đây:

4NO3- + 4H+ + 5Chữu cơ = 5CO2 + 2N2 + 2H2O

Trong quá trình phản nitrat hoá, 1g nitơ sẽ giải phóng 1,71g O2 (khử nitrit) và2,85g O2 (khử nitrat)

• Tác hại của Nitơ trong nước thải

- Tác hại của Nitơ đối với sức khỏe cộng đồng

Trên bình diện sức khoẻ Nitơ tồn tại trong nước thải có thể gây nên hiệu ứng vềmôi trường Sự có mặt của Nitơ trong nước thải có thể gây ra nhiều ảnh hưởng xấuđến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng Khi trong nước thải có nhiều Amôniăc cóthể gây độc cho cá và hệ động vật thuỷ sinh, làm giảm lượng ôxy hoà tan trongnước Khi hàm lượng nitơ trong nước cao cộng thêm hàm lượng phôtpho có thểgây phú dưỡng nguồn tiếp nhận làm nước có màu và mùi khó chịu đặc biệt làlượng ôxy hoà tan trong nước giảm mạnh gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong hồ.Khi xử lý nitơ trong nước thải không tốt, để hợp chất nitơ đi vào trong chuỗi thức

ăn hay trong nước cấp có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm Nitrat tạo chứngthiếu Vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo thành các nitrosamin là nguyênnhân gây ung thư ở người cao tuổi Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vàosữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa Khi lọt vào cơ thể, nitrat chuyển hóathành nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối vớisức khỏe con người Khi tác dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thểngười chúng có thể tạo thành các hợp chất chứa nitơ gây ung thư Trong cơ thể

Nitrit có thể ôxy hoá sắt II ngăn cản quá trình hình thành Hb làm giảm lượng ôxytrong máu có thể gây ngạt, nôn, khi nồng độ cao có thể dẫn đến tử vong.

- Tác hại của ô nhiễm Nitơ đối với môi trường

Trong môi trường nước thì nitrite đi vào máu của các loài cá nước ngọt qua mangbởi sự trao đổi ion Cl-/HCO3; các ion đi vào giống như cơ chế hấp thu ion Cl- ởmang cá Nitrite khi vào máu sẽ gây ảnh hưởng đến một số quá trình sinh lý của cá.Hàm luợng nititre lấy vào cơ thể phụ thuộc vào tỉ lệ hấp thu ion và có liên quanđến ái lực trao đổi ion Cl- và nitrite Những loài cá có tỉ lệ hấp thu Cl- cao thì sẽtích lũy nitrite từ môi trường trong huyết tương cao

Bệnh máu nâu là hiện tượng thường gặp nhất khi cá tiếp xúc với nitrite trong thờigian ngắn Bệnh gây chết cá rất nhanh làm thiệt hại lớn cho các ao nuôi thâm canh(Boyd, 1990) Những cá bị bệnh này có nhu cầu oxy rất thấp nên bệnh không làm

cá chết ngay nhưng sẽ chết hàng loạt Theo Bowser (1983) thì khi nồng độ MetHbtrên 50% cá rơi vào giai đoạn nguy hiểm Tuy nhiên, Tomasso (1979) thí nghiệmtrên cá nheo Mỹ thì thấy khi hàm lượng MetHb trên 50% cá vẫn khỏe mạnh và cávẫn sống được khoảng 2 ngày với nồng độ MetHb 100% trong máu Vì thế, có thểthấy tỷ lệ chết của một số loài cá không bị ảnh hưởng ở nồng độ MetHb dưới 50%;nếu vượt quá 70-80% thì cá sẽ lờ đờ, và đến 100% cá nằm im không phản ứng vàhoàn toàn mất phương hướng rồi chết (Lewis and Morris, 1986)

Nitơ trong nước thải cao, chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng

Do vậy nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật phù du như rêu, tảogây tình trạng thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lượng nước,phá hoại môi trường trong sạch của thủy vực, sản sinh nhiều chất độc trong nướcnhư NH4+, H2S, CO2, CH4 tiêu diệt nhiều loại sinh vật có ích trong nước Hiệntượng đó gọi là phú dưỡng nguồn nước

Hiện nay, phú dưỡng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nướcthải Đặc biệt là tại khu vực Hà Nội, sông Sét, sông Lừ, sông Tô Lịch đều có màuxanh đen hoặc đen, có mùi hôi thối do thoát khí H2S Hiện tượng này tác động tiêucực tới hoạt động sống của dân cư đô thị, làm biến đổi hệ sinh thái của nước hồ,tăng thêm mức độ ô nhiễm không khí của khu dân cư

- Các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải hiện nay

Đã có nhiều phương pháp nhiều công trình xử lý nitơ trong nước thải được nghiêncứu và đưa vào vận hành trong đó có cả các phương pháp hoá học, sinh học, vật

lý v v Nhưng phần lớn chúng đều chưa đưa ra được một mô hình xử lý nitơchuẩn để có thể áp dụng trên một phạm vi rộng Dưới đây là bảng phân tích một

cách tổng quan nhất về dạng và hiệu suất làm việc của các phương pháp xử lý nitơtrong nước thải đã được nghiên cứu và ứng dụng.

Các bước của quá trình loại bỏ Nito

Khả năng tồn tại của phosphat sinh học hoàn toàn phụ thuộc vào pH:

+ Ở pH thấp (môi trường axit): phospho gắn chặt với các hạt sét và tạo thành cácchất tổng hợp không tan với ion sắt (ví dụ Fe(OH)2H2PO4) và nhôm(Al(OH)2H2PO4) Do sự xuất hiện của ion Fe3+ và nhôm trong đất, của cặn lắng

và nước, nên lượng phospho hòa tan rất thấp trong điều kiện axit Khi môi trườngkhông có oxy, phospho được cố định là các phức hợp sắt không tan, có thể giảiphóng Fe3+, giảm thành Fe2+ và tạo thành sunfit sắt

+ Trong điều kiện pH cao (môi trường kiềm): phospho hình thành các hợp chấtkhông hoà tan khác nhất là canxi (ví dụ hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2) Trongđiều kiện hiếu khí có Ca, Al và ion Fe thì phosphat tan nhiều nhất ở pH = 6-7.

Do tính phản ứng của phosphat, phospho có khả năng lưu động chậm trong đất.Trong khi đó ngược lại, NO3- có khả năng lưu động cao và rò rỉ nhanh từ đất Khảnăng lưu động của các ion chính trong đất tăng theo thứ tự PO43- < SO42- < NO3-

> Cl-

• Ảnh hưởng đến môi trường và con người:

Đây là nguyên tố có độc tính với 50 mg là liều trung bình gây chết người (phốtphotrắng nói chung được coi là dạng độc hại của phốtpho trong khi phốtphat vàorthophốtphat lại là các chất dinh dưỡng thiết yếu) Thù hình phốtpho trắng cầnđược bảo quản dưới dạng ngâm nước do nó có độ hoạt động hóa học rất cao vớiôxy trong khí quyển và gây ra nguy hiểm cháy và thao tác với nó cần được thựchiện bằng kẹp chuyên dụng do việc tiếp xúc trực tiếp với da có thể sinh ra các vếtbỏng nghiêm trọng Ngộ độc mãn tính phốtpho trắng đối với các công nhân khôngđược trang bị bảo hộ lao động tốt dẫn đến chứng chết hoại xương hàm Nuốt phảiphốtpho trắng có thể sinh ra tình trạng mà trong y tế gọi là "hội chứng tiêu chảykhói" Các hợp chất hữu cơ của phốtpho tạo ra một lớp lớn các chất, một số trong

đó là cực kỳ độc Các este florophốtphat thuộc về số các chất độc thần kinh cóhiệu lực mạnh nhất mà người ta đã biết

Con người là nguồn gây nên sự giàu dinh dưỡng cho các hệ nước ngọt và nướcbiển ven bờ Nitơ và phospho theo nước thải sinh hoạt, sản xuất và hoạt động nôngnghiệp xả xuống các thủy vực không qua xử lý là nguyên nhân gây ra sự ô nhiễmcho các nguồn nước

Các chất gây ô nhiễm hữu cơ bị khử dần do hoạt động của VSV, quá trình này gây

ra sự giảm oxy dưới hạ lưu, làm đường cong oxy giảm xuống Mức độ oxy hoá phụthuộc vào sự pha loãng của dòng thải và thành phần tính chất nước thải Lượngchất hữu cơ này được đánh giá qua Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) và nhu cầu oxyhóa học (COD) Dòng thải có BOD5 và COD cao gây ra sự thiếu hụt oxy cho thủyvực Do quá trình pha loãng và hoà tan oxy, nên ở hạ lưu lượng oxy lại tăng lên.Những thay đổi về chất lượng nước được phản ảnh qua hệ các sinh vật chỉ thị ởnước: ở gần điểm xả, sinh vật sinh sôi mạnh, nhất là các loài có khả năng chốngchịu được với nồng độ oxy thấp

Với các mức độ xả lớn hay ở đầu nguồn xả có thể làm cho nguồn nước bị phúdưỡng (Eutrophication) Hiện trạng ô nhiễm tự nhiên chủ yếu được xác định bằng

nơi cư trú nước ngọt, còn nitơ là yếu tố hạn chế chủ yếu ở các vùng nước biển.Những chất thải dinh dưỡng giầu nitơ và phospho do con người gây ra thường làmphú dưỡng thuỷ vực Lúc đầu ảnh hưởng còn nhỏ, sinh khối tăng ít Quá trình tiếptục, dần dần dẫn đến toàn bộ hệ sinh thái của hệ thống bị xáo trộn Những thay đổichủ yếu diễn ra trong thành phần các loài TV nổi (phytoplankton), chủ yếu sinh sôicác loài "nở hoa" gồm cả tảo lục độc Với sản lượng tảo tăng lên làm cho độ đụctăng, độ xuyên ánh sáng giảm, gây tổn thất cho hệ đại TV (Marcrophyte) mọc dướinước Các hệ TV này là thức ăn cho các hệ ĐV hồ, là nơi cư trú của cá và ĐVkhông xương sống Do tổn thất này, các loài động vật không xương sống bị cạnkiệt, thành phần của quần xã cá bị thay đổi Đặc biệt là vào mùa xuân, khi nhiệt độ,ánh sáng tăng lên và nước phân tầng, sinh khối tảo tăng nhanh, rồi chết gây ra màunước xanh do sự phân hủy của tảo, tạo ra mùi khó chịu và một số chất độc, làmgiảm hàm lượng oxy của nước một cách nghiêm trọng, thường gây chết cá Do cácloài "nở hoa" thường gây độc cho người và ĐV nuôi nên phải cẩn thận, không đểvật nuôi vào các vùng này và đặc biệt lưu ý trong việc cấp nước uống, không đểnước bị nhiễm bẩn của nước hồ bị phú dưỡng ở Hà Lan năm 1987, tổng chi phícho việc xử lý hiện tượng phú dưỡng mất tới 760 triệu Guider Hà Lan Còn ởNauy, các chất độc do tảo tạo ra gây thiệt hại hơn 10 triệu USD cho ngành côngnghiệp nuôi cá hồi năm 1988.

Gần đây hiện tượng phú dưỡng nuôi trồng được coi là vấn đề nan giải trong cácvůng nước nội địa Tuy nhiên tần suất "nở hoa" tảo cũng tăng lên ở các vùng nướcduyên hải cho thấy vấn đề này không còn là trường hợp điển hình Sự phong phú

về dinh dưỡng do con người gây ra là một yếu tố góp phần quan trọng đối với khảnăng xảy ra hiện tượng "nở hoa" của nước, nhưng đây không phải là nguyên nhânduy nhất Hiện tượng "nở hoa" thường hay xảy ra nhất ở nơi nước phân tầng, nơi

mà sự vận chuyển/ xáo trộn ngang bị hạn chế, cường độ bức xạ cao và thời gianban ngày dài

.3 CHẤT KHỬ TRÙNG (PHÁT SINH TRONG QUÁ TRINH KHỬ TRÙNG THIẾT BỊ VÀ TẨY TRẮNG TINH BỘT)

ClO 2: là chất oxy hóa mạnh dùng để khử trùng nước, dễ bị phân hủy thành clorur,clorate Chất này có khả năng làm suy yếu hệ thần kinh, giảm hóc môn tuyến giáp.May thay, chúng dễ bị phân hủy

.3.1 Chất khử trùng Chlorine (Cl 2 )