XỬ LÝ NƯỚC THẢI XYANUA TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT ETHANOL

XỬ LÝ NƯỚC THẢI XYANUA TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT ETHANOL

Nhóm: 2 GVHD: Trần Xuân Núi

XỬ LÝ NƯỚC THẢI XYANUA TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT ETHANOL

Mục Tiêu

Thành phần, tính chất nước thải

Xử lý xyanua trong

nước thải

Châu Phi sản xuất khoảng

Củ Khoai mì

1

Khoai mì hay sắn (danh pháp khoa học:

Manihot esculenta) à cây lương thực ăn

củ có thể sống lâu năm, thuộc họ Đại Kích.

Cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ La Tinh (Crantz, 1976) và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993)

Cây sắn cao 2-3 m, lá khía thành nhiều thùy, rễ ngang phát triển thành củ và tích luỹ tinh bột, thời gian sinh trưởng 6 đến 12 tháng.

1.1 Cấu tạo củ khoai mì

 Củ khoai mì có dạng hình trụ, vuốt hai đầu.

 Kích thước củ tùy

thuộc vào thành phần dinh dưỡng của đất

và điều kiện trồng, dài 0,1 ÷1 m, đường kính

2 ÷10 cm

Khoai mỳ ngọt

Khoai mỳ

đắng

Add Your Text

Add Your Text

Add Your Text

Phân loại

1.3 Thành phần hóa học cây khoai mì

Thành

Phần

Theo Đoàn Dự

và các cộng sự (1983)

Theo http://www.starch dk.isi/starxh/tmstarch.htm

Theo Recent Process in research and extension, 1998

Giá trị kinh tế của củ khoai mì

1

1.3

THỰC PHẨM

BỘT CÔNG NGHIỆP RƯỢU CỒNNGƯỜI SÚC VẬT

Thực phẩm trực tiếp

Bột

Sắt lát Viên nén Bột bán

NGÀNH CÔNG NGHIỆP

Giấy

Keo ,Hồ Dệt sợi

Gỗ , ván ép Cao su Giấy

BỘT CÔNG NGHIỆP

CỦ MÌ TƯƠI

Thế Giới

Diện tích (triệu ha) Năm

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Tại Việt Nam

Sản lượng ( triệu tấn)

Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn 2000 - 2008

Tại Việt Nam

Diện tích, năng suất và sản lượng của các vùng sinh thái Việt Nam năm

2008

TT Vùng sinh thái Diện tích

(1000 ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

1 Đồng bằng sông Hồng 7,90 12,92 102,10

2 Trung du và miền núi phía Bắc 110,00 12,07 1.328,00

3 Bắc Trung bộ và Duyên hải miền

Tách xơ, bã

Lọc, rửa Tách nước Phơi sấy

Sản phẩm dạng tinh bột

Gel hóa, ép viên, sấy

Sản phẩm dạng viên hạt (tapioca)

Băm nhỏ

Song chắn rác, công trình xử lý

Nước cấp

Thái Lan

ép Lọc

Băm nghiền Tinh bột

Khoai mì Sấy khô Lắng Đóng Quạt hút

Quạt hút

Quy trình sản xuất tinh bột của Indonesia

Nước thải ở nhà máy sản xuất tinh bột sắn

3

3.1 Thành phần các chất có trong nước thải

Thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích sinh hoạt.

Nguồn tiếp nhận khác, ngoài loại ANguồn tiếp nhận được quy

định

3.2 Tác động của các chất có trong nước thải

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT

TINH BỘT SẮN

A CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1 Phương pháp cơ học

6 Phương pháp điện hoá

1 Phương pháp keo tụ và đông tụ

7 Phương pháp trích ly

3 Phương pháp hóa học

1 Phương pháp trung hoà

Phương pháp oxy hoá khử

2

3 Khử trùng nước thải

4 Phương pháp sinh học

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước :

Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh.

Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi

sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải.

Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng.

Hồ sinh vật

Hồ sinh vật hiếu khí Hồ sinh vật tuỳ tiện Hồ sinh vật yếm khí

Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

4.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện

tự nhiên

Quá trình xử

lý sinh học kỵ khí - Bể UASB

B QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN

C CÔNG NGHỆ THÍCH HỢP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ

Hình: Công nghệ thích hợp xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì

Muối xianua kiềm

Muối xianua kiềm thổ

Xianu

a tự do

Đixian -(CN)2

Chương III

Xử lý Xianua trong nhà máy sản xuất tinh bột sắn Tổng quan về Xianua :I

M= 27

Mùi hạnh nhân, vị đắng

1 Tính chất vật lý

Axit Xyanhydric HCN

NaCl KCl

Tinh thể trắng

Phân hủy bởi H2O(h), CO2,SO 2

Tan tốt trong H2O, ít tan trong Ancol

Tính kiềm mạnh

1 Tính chất vật lý

Muối xianua kiềm

Tồn tại trong phức sẽ bớt độc tính

Fe [Fe(CN)6]

Rất độc Xianua tự do

1 Tính chất vật lý

Khí không màu

Độc

Mùi hạnh nhân

Tan tốt trong H2O, Ancol

Hình thành

do nhiệt phân muối xianua

1 Tính chất vật lý

Đixianua

CN-Hô hấp

tế bào

Vết thương ngoài da

1mg/kg trọng lượng gây

tử vong

Đường

hô hấp

3 Độc tính của (CN-)

Các phương pháp :

PP định tính

PP định lượng

Các phương pháp phát hiện và xác định hàm lượng xianua ô nhiễm II

4Fe3+ + 2 [Fe(CN)6]4- Fe4[Fe(CN)6]2 xanh beclin

PP chuẩn

độ thể tích

[Ag (CN)2] - + Ag+

2AgCN

• Chuẩn độ Bạc

Công nghệ xử lý Xianua

Lựa chọn bể acid háo để xử lý nước thải Xianua

 Cơ sở :

 Trong nước thải CN- tồn tại dưới lianamarin.

 Dưới tác dụng của của Enzim trong môi trường acid thì Lianamarin bị phân hủy tạo thành

glucose, aceton, acid, cyanhydric

III

1

Quá trình phân hủy CN- từ lianamarin

CN- + ½O2 + enzyme =

CNO-CNO- + H2O = NH3 + CO2

Or : HCN + 2H2O =

NH4COOH

Trong tự nhiên,lianamarin dưới tác dụng của enzim

sẽ chuyển hóa theo cơ chế :

Đồ thị biểu diễn khả năng phân hủy CN- tại bể acid hóa

PP oxi hóa

PP điện phân

PP tạo phức kết

tủa

Các phương pháp xử lý Xianua 2

CuSO4 )2.1 Phương pháp oxy hóa

2.1 Phương pháp oxihoa

 Nguyên tắc :

- Oxi hóa CN tự do và phức của nó thành hợp chất ít độc hơn như : muối xianat, N2, CO2 -Chất oxi hóa : Cl2, H2O2, N a OCl , CaOCl,

2.1 Phương pháp oxi hóa

Hệ thống làm sạch nước thải theo chu kì

2NaCN + Cl2 + 2NaOH → 2NaOCN + 2NaCl + H2O

NaCN + NaOCl → NaOCN + NaCl CN- + OCl- → CNO- + C l- 2.1.1 Oxi hóa bằng Cl2, nước Giaven, Clorua vôi

Oxi hoá axynua phức hợp tan độc

2[Cu(CN)3]2- + 7OCl- + 2OH-

→ 6CNO- + 7Cl- + 2Cu(OH)2↓

[Zn(CN)4]2- + 4OCl- + → 4CNO- + 4Cl- + Zn(OH)2↓

2OH-2.1.1 Oxi hóa bằng Cl2, nước Giaven, Clorua vôi

Sơ đồ công nghệ làm sạch nước thải Xianua liên tục bằng khí clo

2CN- + Cl2 → 2ClCN (pH = 11-12 )

• 2NaOCN +3NaOCl + H2O → 2NaHCO3 +N2 + 3NaCl

• 2NaOCN + 3Cl2 + 6NaOH → 2NaHCO3 + N2 + 6NaCl + 2H2O

Clodioxyt được chế tạo tại chỗ bằng tác dụng của muối NaClO2 với Cl2 hay axit clohydric:

2NaClO2 + Cl2 2ClO2 + 2NaCl

5NaClO2 + 4HCl 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O

2.1.2 Oxi hóa bằng ClO 2

CN - + O3 OCN - + O2

6OCN - + 8O3 6CO2 + 3N2 + 902

O3 ít độc hại hơn Clo

Oxi hóa triệt để CN- thành chất không độc

T ,P không cao

Làm giảm tổng lượng H2O trong xử lý

2.1.3 Oxi hóa bằng ozon

2.1.3 Oxi hóa bằng ozon

Đảm bảo TCVN 5945

Thiết bị loại đệm để thực hiện phản ứng oxy hoá bằng ozon.

2.1.5.Oxy hoá bằng hydroperoxyt và

natrihypoclorit H2O2 + NaOCl

2CN - + H2O2 + OCl - 2OCN - + Cl - + H2O

 Không đòi hỏi pH cao như khi dùng một mình muối hypoclorit

 Không phải thực hiện chế độ pH nghiêm ngặt để đề phòng sinh ra khí độc

 Không cần thêm nhiều NaOH để điều chỉnh pH nên tiết kiệm được 30% chi phí

H2O2 • CN - + H2O-2 OCN - + H2O

HCH

O

• CN - + H-CH =O + H2O HO-CH2- C N + OH

• [Zn(CN)4]2- + 4HCHO + 4H2O 4HO-CH2-C N + 4OH- + Zn2+

3CN - + 2MnO4- + H2O 2MnO2 +

3OCN - + 20H-

• Oxy hoá bằng KMnO4 ; xúc tác Cu2+

Thích hợp cho năng suất nhỏ vì trang thiết bị vận hành đơn giản nhưng đắt do KMnO4 cao

OCN - + H2O HCO3- + NH3

HCO3- + OH - CO3 2- + H2O

2Cu2+ + 2OH- + CO3 2- CuCO3 Cu(OH)2

2.1.8 Oxy hoá bằng oxy không khí và than hoạt tính khi có CuSO4 ; xúc tác than hoạt tính

2CN + O2 2OCN

-PP Điện

phân

Dung dịch chứa CN - có thêm NaCl (3-5%)

Điện phân dung dịch chứa CN -

2.2 Phương pháp điện phân

CN - + OH- OCN - +

H2O+2e

[Zn(CN)4]2- + 8OH - Zn2+ + 4OCN- + 4H2O + 8e

2OCN - + 6OH- 2HCO3- + N2 + 3H2O + 8e

2.2 Phương pháp điện phân

H2O + 2OCN - + 3ClO- 2CO2 + N2 + 3Cl

2.3 Phương pháp tạo phức kết tủa

Trong môi trường kiềm (bazơ) FeSO4 tác dụng với

Fe2+ + 2CN - Fe (CN)2

Fe (CN)2 + 4CN - [Fe(CN)-6]4- + 2Fe2+ Fe2

2.4.Sục không khí vào nước thải ô nhiễm

Giải pháp đơn giản nhất để khử độc xyanua là sục không khí vào nước ô nhiểm xyanua Nhờ đó mà nước hấp phụ CO2 tạo ra H2CO3 axit cacbonic là loại axid yếu nhưng

nó vẫn mạnh hơn axit HCN và như vậy nó sẽ đẩy HCN

từ muối xyanua HCN hoặc là bay hơi hay chuyển hóa thành HOCN ít độc hại hơn Sau đó HOCN với sự có

măt của oxy phân tử sẽ chuyển hóa hay thủy phân thành amoniăc và CO2:

HOCN + H2O CO2+ NH3

2.4.Sục không khí vào nước thải ô nhiễm

2.5.phương pháp sinh học :Enzyme xử lý chất thải

Xianua, Cyanide hydratase (công nghệ mới)

 Cyanide hydratase, hoặc formamide hydro-lyase là một enzyme có khả năng chuyển hoá cyanide trong

nước thải công nghiệp thành amoniac và formate

thông qua một bước phản ứng

 Cyanide hydratase được phân lập từ một vài loại nấm

và được tạo ra từ nấm khi nồng độ xyanua thấp Khi được cố định, tính bền của Cyanide hydratase tăng lên nhiều và enzyme từ Gloeocercospora sprrghi bền

vững hơn từ Stemphylium loti.Cyanide hydratase từ

nấm thích hợp để xử lý các chất thải công nghiệp chứa Xianua

2.5.phương pháp sinh học :Enzyme xử lý chất thải

Xianua, Cyanide hydratase (công nghệ mới)

 Một số vi khuẩn Gram-(-) như Alcaligenes

denitrificans cũng tiết ra cyanidase có ái lực độ bền

cao và có khả năng loại xyanua ở nồng độ rất thấp, ví

dụ như < 0.02 mg dm-3 CN

 Hoạt tính của cyanidase không bị ảnh hưởng bởi các ion thông thường có mặt trong nước thải ( Fe2+, Zn2+

và Ni2+), hay bởi các chất hữu cơ như acatat,

formamide, acetamide và acetonitrile

 pH tối ưu trong khoảng 7.8-8.3 và mất hoạt tính hoàn toàn, không phục hồi khi pH cao hơn

Ưu nhược điểm của các phương pháp

Phương pháp oxy hóa.

 Ưu điểm: nhanh, không bị nhiễm bẩn trở lại vì CN- bị phân hủy hoàn toàn.

 Nhược điểm: điều kiện phản ứng nghiêm ngặt, công nghệ đắt tiền.

Phương pháp điện hóa

 Ưu điểm: công nghệ đơn giản

 Nhược điểm : không hoàn toàn, tiêu tốn điện cực và năng lượng nhiều.

1

2

Ưu nhược điểm của các phương pháp

Phương pháp tạo kết tủa

 Ưu điểm: hóa chất rẻ, công nghệ đơn giản

 Nhược điểm: không hoàn toàn, hiệu suất không cao

Phương pháp sinh học

 Ưu điểm:

 Phương pháp tự nhiên

 Có thể xử lý CN- mà không tạo ra một dòng thải khác

 Không cần thiết bị xử lý hóa chất

 Chi phí là cố định với khối lượng lớn hơn chất thải

Không có sản phẩm phụ độc hại, do đó thân thiện với môi trường

3

4

Ưu nhược điểm của các phương pháp

 Nhược điểm: công nghệ chưa được thiết lập tốt; không thể xử lý ở nồng độ cao

Phương pháp CO2/ không khí

 Ưu điểm:Đơn giản, rẻ tiền, làm việc trong pH rộng

 Nhược điểm: nước được xử lý ít

Phương pháp điện phân

 Ưu điểm: xử lý tất cả nước thải xianua ở bất kỳ nồng độ nào

 Nhược điểm:không an toàn, tiêu tốn điện cực và năng lượng nhiều

5

6

sau khi xử lý nước thải 3

 Lượng xyanua còn lại không được vượt quá 0,01 mg/l ferokalixyanua và ferikalixyanua

không vượt quá 0,04 mg/l.

Để phân tích xác định nồng độ xyanua sau khi

xử lý thường dùng phương pháp Colorimetr với thuốc thử pirazin ( C4H4N2 ) còn gọi là

phương pháp Piridin-Pirazin

Phương pháp xác định nồng độ xyanua

sau khi xử lý nước thải 3

Tiến hành pha dd màu chuẩn :

 Cân chính xác 0,0508 g I2 hòa tan trong 100ml CCl4 trong bình cầu định mức Lấy 20ml dung dịch này pha lõang bằng CCl4 trong bình cầu định mức đến 200ml

 Lấy mẫu 1ml, lần lượt pha lõang 1, 2, 3,…9ml nước như vậy ta được loạt mẫu tương ứng với nồng độ

xyanua từ 0,1 đến 1mg/l

Tiến hành phân tích mẫu:

 Cho vào bình đo dung tích 25ml, 1ml dung dịch cần phân tích, sau pha loãng bằng 1ml nước cất

Phương pháp xác định nồng độ xyanua

sau khi xử lý nước thải 3

Tiếp theo cho thêm 0,1ml dung dịch cloramin T 1% Đóng chặt nút bình đo, lắc bình cẩn thận Sau 1phút, thêm 4ml thuốc thử pirazin, đóng nút bình đo, lắc bình cẩn thận

 Dung dịch pirazin được chuẩn bị như sau : cân 0,5g

pirazin cho vào 100ml nước cất Đun dung dịch lên

600C, khuấy đều dung dịch, sau khi làm lạnh chop

nước đến thể tích yêu cầu

Thêm 4ml piridin, đậy nắp bình đo, lắc đếu dung

dịch đem so màu với dung dịch mẫu ở trên bằng

Colorimeter

Kết luận

 Tinh bột sắn hiện nay là một trong những ngành công nghiệp rất được quan tâm đối với hầu hết các nước đang phát triển Đây cũng là một ngành sản xuất sử dựng

nước tương đối lớn và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải cao.Vì vậy nước thải ra từ các nhà máy cần

được quan tâm một cách đặc biệt và cần có giải pháp cụ thể để đảm bảo được môi trường và lợi ích kinh tế

 Với đề tài “ Xử lý nước thải có nhiễm CN ‾ trong quá trình sản xuất tinh bột sắn”,qua quá trình tìm hiểu chúng tôi đã đưa ra được những phương pháp xử lý có hiệu

quả, đảm bảo môi trường và kinh tế lượng CN ‾ có trong nước thải