tìm hiểu công nghệ xử lý xianua có trong nước thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn

Trong đ vấn đề nư c thải nhà máy đượ đặt lên hàng đ u guyên do đây là ngành sản xuất sử dụng nư tương đối l n, nư c thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận ch

Thị trường tinh bột ngày àng tăng do nhu u sử dụng nguyên liệu cho sản xuất ngày àng tăng ủa các ngành sản xuất bánh kẹo, bột ngọt ; đặc biệt là nhu c u cho việc sử dụng để sản xuất nhiên liệu sạch( nhiên liệu sinh học)

Hiện nay ở nư c ta, trong các ngành công nghiệp trọng điểm củ đất nư c thì tinh bột sắn là một ngành kinh tế đ ng được sự chú trọng và thu hút đ u tư ủa các nhà sản xuất Đặc biệt là lĩnh vực sử dụng nguyên liệu sắn cho các nhà máy sản xuất Et nol đ ng ngày được mở rộng về phạm vi và quy mô Nó tạo ra những lợi ích kinh tế, lợi ích xã hội to

l n: tạo ông ăn việ làm ho người l o động, đ ng g p ho ngân sá h nhà nư c, ổn định vấn đề nguyên liệu cho sản xuất trong nư , qu đ ổn định thị trường Tuy nhiên cùng

v i sự phát triển của nhà máy, luôn kèm theo nhiều vấn đề bức thiết c n giải quyết Trong

đ vấn đề nư c thải nhà máy đượ đặt lên hàng đ u guyên do đây là ngành sản xuất sử dụng nư tương đối l n, nư c thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận chất hữu ơ, dòng thải phân hủy sinh ra mùi hôi thối và một số chất khí làm ảnh hưởng đến môi trường không khí Nguy hiểm hơn khi nư c thải được thải ra từ quá trình lên men tinh bột sắn, nếu không được xử lý trư khi r môi trường sẽ gây ra những tác hại to l n ho on người, môi trường và sinh vật, do chứa một hàm lượng tương đối Xianua

Đáp ứng nhu c u thực tế đ , húng t sẽ đi tìm hiểu công nghệ xử lý Xianua trong

nư c thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN

Mục Tiêu Của Đề Tài

 á định thành ph n tính chất nư c thải sản xuất tinh bột mì

 ử lý i nu trong nư thải tinh ột sắn

Nội Dung Thực Hiện

 Nghiên cứu ơ sở lý thuyết

 Thu thập á phương án xử lý nư c thải ngành sản xuất tinh bột

 hu thập á phương án xử lý i nu trong nư thải

 ự họn ông nghệ xử lý i nu

KÍ HIỆU VIẾT TẮT

BOD: Biochemical Oxygen Demand – Nhu c uọoxi sinh hoá, mg/l

CO : Chemi l Oxygen Đem n – Nhu c u ôxi hoá học, m/l

SS : Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng, mg/l

DO : Dissolved Oxygen – Oxi hoà tan, mgO2/l

UASB: Upflow Anaerobic Susdge Blanket - Xử lý yếm khí ngược dòng có

ƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN Ấ TINH BỘ ẮN

I Giới thiệu chung [7]

Tinh bột khoai mì là thực phẩm ho hơn 500 triệu người trên Thế Gi i (theo Cock,1985; Jackson & Jackson, 1990) đượ á nư c trên Thế Gi i sản xuất và xuất

khẩu Brazil sản xuất khoảng 25 triệu tấn /năm igeri , Indonesi và hái n ng sản

xuất một lượng l n để xuất khẩu (CAIJ,1993) Châu Phi sản xuất khoảng 85,2 triệu tấn

năm 1997, Châu Á 48,6 triệu tấn và 32,4 triệu tấn do Mỹ La Tinh và Caribbean sản xuất

(FAO,1998) Nguyên liệu chế biến Tinh bột khoai mì từ củ mì tươi ấu tạo và thành

ph n như s u:

1 Cấu tạo củ khoai mì

Hình 1.1 Cấu tạo củ khoai mì Cấu tạo của khoai mì [7]

Củ khoai mì có dạng hình trụ, vuốt h i đ u í h thư c củ tùy thuộc vào thành ph n dinh dưỡng củ đất và điều kiện trồng, dài 0,1 ÷1 m, đường kính 2 ÷10 cm Cấu tạo gồm

4 ph n chính: l p vỏ gỗ, vỏ cùi, ph n thịt củ và ph n lõi

2 Phân loại khoai mì

Có nhiều cách phân loại kho i mì khá nh u, nhưng hủ yếu là được phân ra từ hai loại: kho i mì đắng và khoai mì ngọt Việc phân loại này phụ thuộc vào thành ph n cyanohydrin có trong củ mì

Dựa vào thành ph n Cyanohydryn có trong củ mì mà người ta phân nó ra làm 2 loại

ho i mì đắng và khoai mì ngọt:

 ho i mì đắng ( nihot p lm t nihot ipr ohl): Hàm lượng HC hơn 50mg /kg củ ho i mì đắng có thành ph n tinh bột cao, sử dụng phổ biến làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp hoá dược, công nghiệp giấy và nhiều ngành công nghiệp khác

 Khoai mì ngọt ( nihot ipr h y nihot utilissim ohl): Hàm lương HC nhỏ hơn 50mg/ kg ủ Khoai mì ngọt được dùng làm thực phẩm tươi vì vị ngọt và dễ tạo thành bột nhão, dễ nghiền nát h y đánh nhuyễn

- Thành ph n hóa học củ kho i mì: th y đổi tuỳ thuộc vào giống, tính chất, độ dinh

dưỡng củ đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch

Bảng 1.1: Thành phần hoá học cây khoai mì [7]

3 n n sản uất t n ột sắn ệt Nam v t ớ

Sắn được sử dụng khá phổ biến để sản xuất tinh bột, đây là nguồn nguyên liệu

cho nhiều ngành công nghiệp như ông nghiệp dệt, thực phẩm, may mặc, bánh kẹo, sản xuất lên men cồn, sản xuất acid hữu ơ,

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới từ năm 1995 – 2008[12]

D ện tíc

(tr ệu a) Năm

Năn suất (tấn/ a)

ản lượn (tr ệu tấn)

Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ FAOSTAT qua các năm

Bảng 1.3 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn 1995 – 2008[12]

Năm D ện tíc

(nghìn ha)

Năn suất (tấn/ a)

ản lƣợn ( tr ệu tấn)

Bảng 1.4 Diện tích, năng suất và sản lượng của các vùng sinh thái Việt Nam năm 2008

[12]

(1000 ha)

Năn suất (tấn/ a)

ản lƣợn (1000 tấn)

2 rung du và miền núi phí ắ 110,00 12,07 1.328,00

3 ắ rung ộ và uyên hải miền

Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ Niên giám thống kê qua các năm

Hình 1.2 Giá trị kinh tế của củ khoai m [7]

THỰC

PHẨM

BỘT CÔNG NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHIỆP

Giấy Keo ,Hồ Dệt sợi

Gỗ , ván ép

Cao su Giấy

BỘT CÔNG

NGHIỆP

CỦ Ì ƢƠI

Độc tố CN-: Độc tố trong khoai mì tồn tại dư i dạng CN- Tùy thuộc vào giống và đất trồng mà hàm lượng độc tố trong khoai mì khoảng 0,001 – 0,04% Cyanua là nguyên

tố gây độ tính o đối v i on người và thủy sinh vật Cyanua tự do tồn tại dư i dạng HCN hay CN- là dạng độc tính nhất trong nư là HC Cy nu ngăn ản quá trình chuyển hóa các ion vào da, túi mật, thân, ảnh hưởng đến quá trình phân hóa tế bào trong

hệ th n kinh CN- gây độ tính ho á, động vật hoang dã, vật nuôi

4 Một s quy trình công nghệ sản xuất tinh bột [7]

Một số quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì trên thế gi i

Hình 1.3: Quy trình sản xuất tinh bột của Indonesia [7]

Quy trình ch bi n củ k oa m để sản xuất tinh bột được thực hiện n ư sau

ác ơ, ã

Sản phẩm dạng tinh bột

Gel hóa, ép viên, sấy

Sản phẩm dạng viên hạt (tapioca)

Quạt hút

Quy trình công nghệ sản uất t n ột của Thái Lan [7]

Sàng, lọc

ư c cấp

Khói thải

Hệ th ng xử lý khói

-Xả ra nguồn

ti p nhận -Sử dụng lại tưới cây

Trạm xử lý nước thải

P ơ , máy nén Mài, nghiền

Quy trình công nghệ sản xuất được áp dụng theo công nghệ của Thái Lan, quy trình đồng bộ khắp kín, kỹ thuật tiên tiến mang tính tự động hóa cao, thực hiện trích ly và hydrat hóa sữa bột nhiều l n lập đi lập lại, làm tăng hất lượng tinh bột và tăng tỉ lệ thu hồi sản phẩm Thời gian từ khi nguyên liệu nhập vào dây chuyền máy m đến khi sản phẩm ra khoảng 1 giờ Thao tác sử dụng và vận hành máy móc, thiết bị đơn giản, dễ thực hiện

Ưu điểm chính của công nghệ hái n: Công đoạn trích ly chiết suất được thực hiện qua nhiều gi i đoạn, kết hợp v i xử lý bột bằng SO2 o đ quy trình ông nghệ của Thái Lan cho tỷ lệ thu hồi hồ tinh bột o, lượng tinh bột tạo ra theo bã có thể hạn chế t i mức thấp nhất

II n p ần v tác độn của các c ất óa ọc có tron nước t ả n máy c

n t n ột sắn 13

1 Thành phần các chất có tron nước thải của nhà máy ch bi n tinh bột sắn

ư c sản xuất được sử dụng nhiều nhất ở ông đoạn rửa và ly tâm tá h ượng

nư c thải r môi trường thường chiếm 80- 90 % nư c sử dụng

ư c thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặ trưng như:

pH thấp, hàm lượng chất hữu ơ và vô ơ o, thể hiện qu hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dưỡng chứa N, P,K, các chỉ số về nhu c u oxy sinh hoá học (BOD), nhu u oxy hoá họ (CO ), độ m u v i nồng độ rất o, vượt nhiều l n so v i tiêu chuẩn môi trường ư c thải được sinh ra từ á ông đoạn sản xuất chính sau đây:

- Bóc vỏ, mài củ, p : chứa một hàm lượng l n cyanua, alcaloid, antoxian, protein, xenluloz , pe tin, đường và tinh bột Đây là nguồn chính gây ô nhiễm nư c thải, thường

d o động trong khoảng 20-25m3/ tấn nguyên liệu, có chứa SS, BOD, COD rất cao

- Lắng trích ly: chứa tinh bột, xenluloza, protein thực vật, lignin và y nu , do đ

SS, BOD, COD rất cao, pH thấp

- Rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: có chứa d u máy, SS, BOD

- ư c thải sinh hoạt (nư c thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa các chất cặn , SS, BOD, COD, các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh vật…

- ư mư hảy tràn tại nhà máy cuốn theo các chất cặn , rác, bụi

goài r , trong quá trình sản xuất, HC hoà t n trong nư c rử , thoát khỏi dây chuyền sản xuất ng g p ph n gây ô nhiễm môi trường tạo màu sẫm củ nư c thải Bên cạnh nư c thải òn có khí thải trong nhà máy sản xuất tinh bột sắn phải kể đến là các hợp chất SOx từ quá t nh tẩy rử dùng nư c SO2, dung dịch NaHSO3, CO2 từ quá t nh lên men, các loại khí NH4, indon, scaton, H2S, CH4 từ á quá t nh lên men yếm khí và hiếu khí các hợp chất hữu ơ như tinh ột, đường, protein trong nư c thải, thải Các chất thải rắn như vỏ sành (vỏ l p ngoài cùng của củ sắn), các ph n sơ, thải rắn chứa

Kết quả phân tí h nư c thải tại một số doanh nghiệp sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam

(Bảng 1.5)

Bảng 1.5 Chất lượng nước thải của từ sản xuất tinh bột sắn [13]

Kết quả phân tích nước thải tại một số doanh nghiệp sản xuất tinh bột sắn

ở Việt Nam

Ghi chú: * Các thông số quy định trong tiêu chuẩn, hư x t hệ số liên qu n đến dung tích nguồn tiếp nhận và hệ số theo lưu lượng nguồn thải, trong đ :

A - Thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mụ đí h sinh hoạt

B - Nguồn tiếp nhận khác, ngoài loại A

C - Nguồn tiếp nhận đượ quy định

Bảng trên cho thấy chất lượng nư c thải từ quy trình sản xuất tinh bột sắn hoàn toàn không đáp ứng được tiêu chuẩn môi trường Ngoài tính chất xit, nư c thải òn chứa lượng chất rắn, các chất hữu ơ, HC n được xử lý Bên cạnh đ , khoảng cách dao động về các chỉ tiêu nư c thải o hơn nhiều l n so v i tiêu chuẩn cho phép Thành ph n

nư c thải phụ phuộc vào quy mô sản xuất, tổng mứ đ u tư, trình độ công nghệ và hệ thống thiết bị xử lý nư c thải, quy trình vận hành và quan trắ môi trường V i hàm lượng O / CO như ảng trên, nư c thải ngành sản xuất tinh bột sắn có thể được xử lý yếm khí (UASB), hiếu khí, hồ sinh học, sử dụng chế phẩm vi sinh vật để đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường uy nhiên, nư c thải sản xuất tinh bột sắn ở các quy mô khác nhau,

h u như hư đạt được tiêu chuẩn nư c thải công nghiệp của Việt Nam

2 ác động của các chất có tron nước thải

- Biochemical Oxygen Demand (BOD) là nhu c u oxy sinh hoá họ xá định mứ độ ô nhiễm củ nư c cấp, nư c thải công nghiệp và nư c thải sinh hoạt

- Chemical Oxygen Demand (COD) là nhu c u oxy hoá họ để oxy hoá các chất hữu

ơ và vô ơ hứa trong nư c thải công nghiệp

Sự ô nhiễm của các chất hữu ơ dẫn đến suy giảm nồng độ ôxy hòa t n ( O) nư c

xy hò tan giảm sẽ tá động nghiêm trọng đến hệ thủy sinh, đặc biệt là hệ vi sinh vật Khi xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí v i hàm lượng BOD quá cao sẽ gây thối nguồn nư c và giết chết hệ thủy sinh, gây ô nhiễm không khí xung quanh và phát tán trên phạm vi rộng theo chiều gió

- Chất rắn lơ lửng ( ) ng là tá nhân gây ảnh hưởng tiêu cực t i tài nguyên thủy sinh đồng thời gây mất cảm quan, bồi lắng lòng hồ, sông suối

- Axit hữu ơ xy nu hydri (HC ) là độc tố có trong vỏ sắn hi hư đào, trong củ sắn không có HCN tự do mà ở dạng liên kết glucozit gọi là phazeolutanin có công thức hóa học là C10H17NO6 u khi đào, dư i tác dụng của enzym xyanoaza hoặc trong môi trường xit thì phazeolutanin phân hủy tạo thành glucoza, axeton và axit xyanuahydric Axit này gây độ toàn thân ho người Xyanua ở dạng lỏng trong dung dịch là chất linh hoạt, khi vào ơ thể nó kết hợp v i enzym trong xitochrom làm ức chế khả năng ấp ôxy cho hồng c u o đ , á ơ qu n ủ ơ thể bị thiếu ôxy Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng, buồn nôn Nồng độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở,

da hồng, co giật, mê man, bất tỉnh, hoa mắt, đồng tử giăn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và gây tử vong

Trong sản xuất sắn, HCN tồn tại trong nư c thải, có phản ứng v i sắt tạo thành sắt xyanua có màu xám Nếu không tách nhanh HCN sẽ ảnh hưởng t i màu của tinh bột và màu củ nư c thải Hàm lượng độc tố HCN trong củ sắn 0,001- 0,04 % chủ yếu ở vỏ ượng y nhydri trong nư c thải chế biến củ khoai mì có thể lên đến 3- 5mg/l, trong khi chỉ v i hàm lượng dư i 0,3 mg/l đ gây chết cá hàng loạt Củ mì tươi ng như (vỏ củ và ) có chứa một lượng chất độc hại dư i dạng Glycoside linamarin C10H17O6N

C10H17O6N + H2O C6H12O6 + (CH3)2CO + HCN

Glucose Aceton Axít hyrocyanic

ư c thải trong quá trình sản xuất thường chứa nhiều tạp chất ơ họ (đất, cát, bùn,

vỏ, xơ), một số tinh bột òn sót qua lọc, một ít đường hòa tan, protein, lipit và enzim, nên rất dễ bị lên men rượu sinh ra mùi hôi chua, hôi thối, đặ trưng ở tải lượng BOD5 > 2000mg/l, tải lượng CO > 4000mg/l ư c thải của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn quy mô l n có BOD 6.200 - 23.000 mg/ lít và khối lượng nư c thải khá l n 1.500m3/ ngày đêm ếu nư c thải không được xử lý triệt để, không đạt tiêu chuẩn môi trường, sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nư , đất và không khí

ƯƠNG : ỔNG N Á P ƯƠNG P ÁP Ử LÝ NƯỚ Ả

NG N Á ẢN Ấ N BỘ ẮN

A Á P ƯƠNG P ÁP Ử [6]

I P ƯƠNG P ÁP Ơ ỌC

hương pháp xử lý ơ học sử dụng nhằm mụ đí h tá h á chất không hoà tan và một

ph n các chất ở dạng keo ra khỏi nư c thải Những công trình xử lý ơ học bao gồm :

Hiệu quả của Phương pháp xử lý cơ học :

Có thể loại bỏ đượ đến 60% tạp chất không hoà t n trong nư c thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý ơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ ộ, thoáng gi đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt t i 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50 % theo BOD

Trong số các công trình xử lý ơ học có thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong ngăn phân huỷ là những công trình vừ để lắng vừ để phân huỷ cặn lắng

II P ƯƠNG P ÁP

Bản chất của quá trình xử lý nư c thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá họ để đư vào nư c thải chất phản ứng nào đ để gây tá động v i các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khá dư i dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Gi i đoạn xử lý hoá lý có thể là

gi i đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng v i á phương pháp ơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nư c thải hoàn chỉnh

Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nư c thải là: keo tụ, đông

tụ, tuyển nổi, hấp phụ, tr o đổi ion, thấm lọ ngược và siêu lọc…

1 P ươn p áp keo tụ v đôn tụ

xử lý sinh họ h y s u ông đoạn này như là một phương pháp xử lý nư c thải l n cuối

để thải vào nguồn

vì thế sinh khối củ húng đượ tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu ơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy h sinh h hương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (v i sự có mặt của oxy) hoặ trong điều kiện kỵ khí( không có oxy)

hương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nư c thải chứa chất hữu ơ hoà t n hoặc phân tán nhỏ Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nư c thải hàm lượng chất hữu ơ o

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 ơ trong nư c thải

 Loại các bông cặn ra khỏi nư c thải bằng quá trình lắng

1 ử lí nước t ả ằn p ươn p áp s n ọc tron đ ều k ện tự n ên

Để tá h á hất ẩn hữu ơ dạng keo và hoà t n trong điều kiện tự nhiên người t xử

lý nư thải trong o, hồ ( hồ sinh vật) h y trên đất ( ánh đồng tư i, ánh đồng lọ …)

- ồ s n vật

Hồ sinh vật là á o hồ nguồn gố tự nhiên hoặ nhân tạo, òn gọi là hồ oxy hoá,

hồ ổn định nư thải, … xử lí nư thải ằng phương pháp sinh họ rong hồ sinh vật diễn r quá trình oxy hoá sinh hoá á hất hữu ơ nhờ á loài vi khuẩn, tảo và á loại thủy sinh vật khá , tương tự như quá trình làm sạ h nguồn nư mặt i sinh vật sử dụng oxy sinh r từ rêu tảo trong quá trình qu ng hợp ng như oxy từ không khí để oxy hoá

á hất hữu ơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photph t và nitr t mon sinh r từ sự phân huỷ, oxy hoá á hất hữu ơ ởi vi sinh vật Để hồ hoạt động ình thường n phải giữ giá trị

pH và nhiệt độ tối ưu hiệt độ không đượ thấp hơn 60C

heo ản hất quá trình sinh hoá, người t hi hồ sinh vật r á loại hồ hiếu khí, hồ sinh vật tuỳ tiện (F ul tive) và hồ sinh vật yếm khí

- ồ s n vật u k í

Quá trình xử lý nư thải xảy r trong điều kiện đ y đủ oxy, oxy đượ ung ấp qu mặt thoáng và nhờ qu ng hợp ủ tảo hoặ hồ đượ làm thoáng ưỡng ứ nhờ á hệ thống thiết ị ấp khí Độ sâu ủ hồ sinh vật hiếu khí không l n từ 0,5-1,5m

- ồ s n vật tuỳ t ện

C độ sâu từ 1 5 – 2 5m , trong hồ sinh vật tùy tiện, theo hiều sâu l p nư thể diễn r h i quá trình : oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí á hất ẩn hữu ơ rong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo qu n hệ tương hỗ đ ng v i trò ơ ản đối v i sự huyển hoá á hất

 ồ s n vật y m k í

C độ sâu trên 3m ,v i sự th m gi ủ hàng trăm hủng loại vi khuẩn kỵ khí ắt uộ

và kỵ khí không ắt uộ Cá vi sinh vật này tiến hành hàng hụ phản ứng hoá sinh họ

để phân huỷ và iến đổi á hợp hất hữu ơ phứ tạp thành những hất đơn giản, dễ xử

lý Hiệu suất giảm O trong hồ thể lên đến 70% uy nhiên nư thải s u khi r khỏi

hồ vẫn O o nên loại hồ này hỉ hủ yếu áp dụng ho xử lý nư thải ông nghiệp rất đậm đặ và dùng làm hồ ậ 1 trong tổ hợp nhiều ậ

- án đồn tướ - án đồn lọc

Cánh đồng tư i là những khoảng đất nh tá , thể tiếp nhận và xử lý nư thải ử

lý trong điều kiện này diễn r dư i tá dụng ủ vi sinh vật, ánh sáng mặt trời, không khí

và dư i ảnh hưởng ủ á hoạt động sống thự vật, hất thải ị hấp thụ và giữ lại trong đất, s u đ á loại vi khuẩn sẵn trong đất sẽ phân huỷ húng thành á hất đơn giản

để ây trồng hấp thụ ư thải s u khi ngấm vào đất, một ph n đượ ây trồng sử dụng

h n òn lại hảy vào hệ thống tiêu nư r sông hoặ ổ sung ho nư nguồn

2 ử lý nước t ả ằn p ươn p áp s n ọc tron đ ều k ện n ân tạo

tự nhiên hoặ thông gi nhân tạo ật liệu lọ ủ ể lọ sinh họ thể là nhự l sti , xỉ vòng gốm, đá Gr nit…

r khỏi ể Oxy ấp ho ể hủ yếu qu hệ thống lỗ xung qu nh thành ể

ật liệu lọ ủ ể sinh họ nhỏ giọt thường là á hạt uội, đá … đường kính trung bình 20 – 30 mm ải trọng nư thải ủ ể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệu lọ /ngđ) Chiều o l p vật liệu lọ là 1,5 – 2m Hiệu quả xử lý nư thải theo tiêu huẩn O đạt 90% ùng ho á trạm xử lý nư thải ông suất dư i 1000 m3/ngđ

- Bể lọc s n ọc cao tả

ể lọ sinh họ o tải ấu tạo và quản lý khá v i ể lọ sinh họ nhỏ giọt , nư thải tư i lên mặt ể nhờ hệ thống phân phối phản lự ể tải trọng 10 – 20 m3 nư thải / 1m2 ề mặt ể /ngđ ếu trường hợp O ủ nư thải quá l n người t tiến hành

á hạt nhân để ho á vi khuẩn ư trú, sinh sản và phát triển d n lên thành á ông ặn gọi là ùn hoạt tính i khuẩn và á vi sinh vật sống dùng hất nền ( O ) và hất dinh dưỡng ( , ) làm thứ ăn để huyển hoá húng thành á hất trơ không hoà t n và thành

á tế ào m i ố lượng ùn hoạt tính sinh r trong thời gi n lưu lại trong ể Aerot nk

ủ lượng nư thải n đ u đi vào trong ể không đủ làm giảm nh nh á hất hữu ơ

do đ phải sử dụng lại một ph n ùn hoạt tính đ lắng xuống đáy ở ể lắng đợt 2, ằng

á h tu n hoàn ùn về ể Aerot nk để đảm ảo nồng độ vi sinh vật trong ể h n ùn hoạt tính dư đượ đư về ể n n ùn hoặ á ông trình xử lý ùn ặn khá để xử lý ể Aerot nk hoạt động phải hệ thống ung ấp khí đ y đủ và liên tụ

- uá tr n ử lý s n ọc kỵ k í - Bể B

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu ơ trong

nư c thải trong điều kiện không oxy để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CH4 và CO2(trường hợp nư c thải không chứa NO3- và SO42-)

B N Ử NƯỚ Ả N Á Ế B ẾN N BỘ ẮN [6]

I ơ đồ quy tr n ử lý nước t ả [6]:

I Thuy t m n quy tr n xử lý nước thải

ư c thải từ quy trình công nghệ được dẫn qua song chắn rá để loại bỏ tạp chất thô có

kí h thư c l n, s u đ nư c thải được dẫn qua bể gạn bột để thu hồi lượng tinh bột sót lại s u ông đoạn ly tâm, lượng tinh bột này thường nhẹ hơn nư c, nổi lên được v t đem bán cho làm thứ ăn gi sú , nư c thải được dẫn qua bể lắng cát, tại đây những hạt cát có kích thư c l n hơn 0,2 mm sẽ được giữ lại để tránh ảnh hưởng đến hệ thống ơm ở các công trình phí s u ư c thải được dẫn qua bể xít h để khử CN - v i thời gi n lưu

nư c là hai ngày, sau khi ra bể id h , nư c thải được pha trộn NaOH và chất dinh dưỡng để tạo môi trường thuận lợi cho công trình xử lý sinh học phí s u ư c thải tiếp

tụ đư s ng ể UASB, pH thuận lợi cho hoạt động của bể UASB là 6,7 – 7,5 Tại bể

UASB, các vi sinh vật ở dạng kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu ơ trong nư c thải, hiệu

suất xử lý của bể A tính theo CO , O đạt 60- 80% thành các chất vô ơ ở dạng

đơn giản và khí Biogas (CO2, H2S, CH4, NH3…) theo phản ứng sau:

Chất hữu ơ + vi sinh vật kỵ khí CO2 + CH4 + H2S + sinh khối m i + …

Ph n CN- òn lại tiếp tụ được phân hủy ở bể UASB

Sau bể A được thải dẫn qua bể Aeroten xử lý triệt để các hợp chất hữu ơ Tại bể Aeroten diễn ra quá trình sinh học hiếu khí đượ duy trì từ máy thổi khí Tại đây á vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu ơ òn lại trong nư c thải thành các chất vô ơ dạng đơn giản như: CO2, H2O … heo phản ứng sau:

theo dõi các thông số này trong bể Aerotank Hiệu quả xử lí COD trong bể đạt từ 90-95%

Từ bể Aerotank nư c thải dẫn sang bể lắng, tại đây diễn ra quá trình phân tách giữa

nư c và bùn hoạt tính Bùn hoạt tính lắng xuống đáy ư c thải đượ đư đến hồ sinh vật trư khi được xả ra nguồn tiếp nhận

Bùn hoạt tính ở đáy ể lắng một ph n đượ ơm tu n hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì hàm lượng vi sinh vật trong bể ùn dư đượ ơm vào ể nén bùn trọng lự để làm giảm thể tí h u đ đượ ơm đến ngăn khuấy trộn của máy lọ p ăng tải để khuấy trộn cùng polyme, rồi đi qu hệ thống ăng tải ép bùn Bùn thải ra có dạng bánh đem đi chôn lấp hoặc sử dụng làm phân bón

Cụ thể nhiệm vụ của từng thi t bị:

1 Song chắn rác

Song chắn rác có nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô kí h thư c l n như rá , vỏ kho i mì… Các tạp chất này có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống như làm tắc đường ống hoặc kênh dẫn, ào òn đường ống, thiết bị, tăng trở lự dòng chảy nên làm tăng tiêu h o năng lượng ơm

 Quá trình lấy rác

- Dùng cào lấy rác khỏi các thanh chắn

- Cho rác vừa cào vào thiết bị chứa rác

- Đư đến nơi để rá để nhân viên vệ sinh môi trường đến thu gom định kỳ hằng ngày

và chở đến nơi xử lý chất thải rắn tập trung

- Chu kỳ lấy rác ở song chắn rác phụ thuộ vào lượng rác Việc lấy rác phải tiến hành đúng qui định v ì rác ứ đọng quá lâu không những gây mùi hôi thối mà òn gây cản trở òng chảy từ song chắn rá đến bể lắng

bể lắng át để đảm bảo cho các công trình xử lý tiếp theo đạt hiệu quả tốt hơn và hoạt động ổn định hơn

Bể lắng cát được tính toán v i vận tố òng chảy trong đ đủ l n để các ph n tử hữu

ơ nhỏ không lắng đượ và đủ nhỏ để cát và tạp chất rắn vô ơ giữ lại trong bể

Trong bể lắng át ng ng, òng chảy theo hư ng ngang và vận tố được kiểm soát theo

kí h thư c bể, cửa phân phối đ u vào và máng tràn đ u ra Vận tốc chảy thường g n bằng 0.15-0.3m/s, thời gi n lưu nư c từ 30 – 90s Cát sau lắng được lấy ra khỏi bể bằng phương pháp thủ công, thiết bị ơm thủy lực hoặc sử dụng các thiết bị ơ khí như gàu cạp, ơm trục vít, ơm khí n n, ơm phản lự Cát s u đ đượ đến sân phơi át

phức tạp như protein hất o, đường chuyển h thành xít đồng thời h u hết CN- được khử hết trong bể axít hóa

ư c thải sản xuất bột mì có pH thấp nên rất thích hợp cho các vi khuẩn axít hóa Trong

bể axít hóa xảy ra 3 quá trình sau:

- Quá trình thủy phân: Quá trình thủy phân các chất hữu ơ thường thì khá chậm Tốc

độ thủy phân được quy định bởi pH, kích cỡ của chất nền, hiệu quả của chất nền

- Quá trình axít hóa: Sự tạo thành xít h được thực hiện bởi nhiều nhóm vi sinh vật

Ph n l n là các vi sinh vật yếm khí, nhưng một số có thể tùy nghi tức là chúng có thể dùng oxygen Số lượng húng th ường rất thấp chỉ khoảng 1% trong tổng số lượng vi sinh vật Sản phẩm của quá trình là các axít béo dễ y hơi, rượu, axít lactíc, CO2…

- Quá trình acetate hóa: Các axít sẽ bị chuyển tiếp về dạng et te, nư c và CO2

Ở điều kiện tự nhiên để CN- có thể phân hủy c n thời gi n khá dài Điển hình là trong 5-7 ngày khoảng 30% CN- bị phân hủy Tại bể xít h hàm lượng CN- được khử nhanh hơn rất nhiều, thời gi n 2 ngày là lượng CN-

sẽ giảm khoảng trên 50% và khoảng 30% COD bị phân hủy

Sự phát triển của vi sinh vật trong bể hi thành 3 gi i đoạn:

- Gi i đoạn 1: Nhóm vi sinh vật tự nhiên trong nư c thải thủy phân chất hữu ơ phức tạp thành các chất hữu ơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như: onos rit, mino xít để tạo ra nguồn thứ ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động

- Gi i đoạn 2: Nhóm vi khuẩn tạo men axít biến đổi hợp chất hữu ơ đơn giản thành

các axít hữu ơ là xít etic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axít là nhóm vi khuẩn axít focmo

- Gi i đoạn 3: Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hóa hydro và axít acetic thành khí

metan và cacbonic Nhóm vi khuẩn này gọi là Mêtan focmo Vai trò quan trọng của nhóm

vi khuẩn Mêtan focmo là tiêu thụ hydro và xít eti Chúng tăng trưởng rất chậm và quá

trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp Hiệu quả xử lí COD là 60-80%

6 Bể Aerotank

ư c thải sau khi qua các công trình xử lý ơ học và sinh học bậc I nồng độ của các chất bẩn vẫn còn khá cao vì vậy nếu áp dụng bể Aerotank cổ điển thông thường để xử lý

sẽ không đảm bảo tiêu chuẩn áp dụng và không đạt hiệu quả cao Aerotank xáo trộn hoàn toàn là một giải pháp khá thông dụng vì phương pháp này ho ph p nồng độ BOD5 vào

bể là 1000 mg/l mà hiệu suất xử lý của công trình vẫn đảm bảo yêu c u

7 Bể lắng II:

Chọn bể lắng đợt II kiểu bể lắng ly tâm có tiết diện mặt cắt hình vuông

Lắng hỗn hợp nư c – bùn từ bể aerotank dẫn qua Lắng chất lơ lửng còn trong nư c sau khi qua bể aerot nk và ô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở ph n cuối của bể

để ơm tu n hoàn lại bể aerotank và ph n dư đượ đư r ngoài

Bể lắng 2 sẽ phân phối nư c bằng ống đứng đặt ở tâm bể và thu nư c ra bằng máng thu đặt xung quanh bể

Trong bể có thiết bị gạt cặn quay quanh trụ đặt ở tâm bể để gạt cặn lắng đáy ể về hố thu cặn Bùn ở hố sẽ đượ đư đến bể nén bùn

8 Hồ Thực Vật

ư c thải sau khi qua bể aerotank thì hàm lượng nitơ, photpho còn rất l n hính vì vậy

ta sử dụng thêm hồ thực vật v i các loại thực vật như lục bình, èo tây…nư c thải sau khi ra khỏi bể hàm lượng nitơ và photpho sẽ đạt tiêu chuẩn loại B

9 Bể nén bùn

Tách b t nư c do một ph n bùn hoạt tính từ bể lắng 2, bể A đư vào, làm giảm sơ

bộ độ ẩm của bùn, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý bùn ở ph n tiếp theo

Ưu đ ểm:

- Thời gian khởi động ngắn, việc kiếm bùn hoạt tính để khởi động dễ dàng và sẵn có

- Hiệu quả xử lý sinh học cao

- Có thể tận dụng đượ lượng tinh bột thất thoát, tận dụng đượ lượng khí CH4 làm năng lượng

- Nồng độ xy nu trong nư c thải chế biến tinh bột khoai mì d o động trong khoảng

19 – 96 mg/L, v i giá trị đặ trưng d o động trong khoảng 22 – 34 mg/L Tuy nhiên, khá may mắn là các hợp chất xyanua này rất dễ tự phân hủy o đ , khi vận hành hệ thống

A trong dăy giá trị nồng độ xy nu trong nư c thải thường không quan sát thấy bất

kỳ ảnh hưởng bất lợi nào đến hệ thống, và nồng độ xy nu đ u ra luôn thấp hơn 1

mg /L

N ược đ ểm:

- Chi phí vận hành l n

- Diện tích xây dựng l n

- Vận hành đòi hỏi kỹ thuật cao

- Để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý kỵ khí, phải duy trì được trạng thái cân bằng động của quá trình theo 4 ph n đ nêu (Thủy phân, acid hóa, acetate hóa và methane hóa) Muốn vậy trong bể xử lý phải đảm bảo các yếu tố sau:

c n bổ sung thêm các nguyên tố dinh dưỡng

Đối v i LCFA, IC50 = 500÷1250 mg/l

+ Kim loại nặng

Một số kim loại nặng (Cu, i, Zn…) rất độ , đặc biệt là khi chúng tồn tại ở dạng hòa tan IC50 = 10÷75 mg Cu2+ tan/l Trong hệ thống xử lý kỵ khí, kim loại nặng thường được loại bỏ nhờ kết tủa cùng v i carbonate và sulfide Ngoài ra c n đảm bảo không chứa

các hóa chất độ , không hàm lượng quá mức các hợp chất hữu ơ khá

- UASB có thể gây ra quá trình mêtan hóa không hoàn toàn; kết quả là pH giảm, quá trình sinh khí biogas giảm và hiệu quả xử lý CO ng giảm Giá trị pH đ u vào thấp có thể ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của qu n thể vi sinh vật trong hệ thống UASB, do quá trình mêtan hóa chỉ xảy ra v i pH tối ưu trong khoảng 6,5-7,5 Ảnh hưởng này ng

có thể xảy ra ngay khi pH không quá thấp khoảng 6,10 Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng

v i giá trị pH 6,10, ng gây ảnh hưởng bất lợi trong quá trình vận hành hệ thống, kết quả

là hiệu quả xử lý COD và quá trình sinh khí biogas giảm mạnh, ngay cả khi vận hành v i

pH như trên hỉ kéo dài trong vòng 4h

- Mặc dù hệ thống UASB cho hiệu quả xử lý chất hữu ơ rất o, nhưng hàm lượng

CO đ u ra thấp hơn 300 mg/ vẫn không thể đạt đến trong trường hợp áp dụng cho

nư c thải chế biến tinh bột khoai mì Để đạt được tiêu chuẩn xả thải Việt m, nư c thải sau xử lý bằng hệ thống UASB c n phải phải được xử lý triệt để trư c khi xả vào nguồn tiếp nhận

- Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các ion [ v i nồng độ thấp hơn 64 mg/ không làm giảm độc tính của xyanua (do hình thành thio-cyanate) mà thay vào đ òn làm tăng thêm độc tính của nó Tuy nhiên, sự có mặt Fe2+

sẽ làm giảm đáng kể độc tính của xyanua

cả trong quá trình thủy phân lẫn trong quá trình mêtan hóa do có sự hình thành phức chất fero-cyanide Dù vậy, sự giảm độc tính này ng không thể kích thích quá trình phân hủy

xy nu nh nh hơn

C CÔNG NGHỆ THÍCH HỢP XỬ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ [1]

Những công nghệ truyền thống đơn giản không đáp ứng được nhu c u xử lý và quản lý

nư c thải phục vụ cho phát triển bền vững, điển hình là ngành chế biến tinh bột khoai mì tại Việt Nam Dựa vào các kết quả nghiên cứu đạt được ở qui mô phòng thí nghiệm, công nghệ thích hợp để xử lý nư c thải tinh bột kho i mì đượ đề xuất như hình vẽ dư i đây :

Hình 1.4 Công nghệ thích hợp xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì.[1]

Đây là ông nghệ xử lý v i nhiều ƣu điểm nhƣ không đòi hỏi quá nhiều năng lƣợng,

có thể tái sinh năng lƣợng từ nguồn khí iog s thu đƣợc, giảm thiểu đáng kể nhu c u sử dụng đất rộng l n cho hệ thống hồ sinh học Mặt khác, thực tế đ ho thấy rằng hệ thống

xử lý kỵ khí cao tải thực sự có hiệu quả đối v i những loại nƣ c thải chứ hàm lƣợng chất hữu ơ o uy nhiên, s u hệ thống xử lý kỵ khí bao giờ ng n ƣ c xử lý triệt

để tiếp theo Đ ng là lý do tại sao c n phải áp dụng quá trình xử lý triệt để v i hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí và s u đ là hệ thống hồ sinh học tự nhiên, để giảm thiểu nồng độ chất hữu ơ và hất dinh dƣỡng đến mức thấp nhất, đạt tiêu chuẩn xả thải nƣ c thải công nghiệp hiện hành tại Việt Nam (nguồn loại ) Gi i đoạn tiền xử lý v i thiết bị

AF đƣợ đề cập đến ở ph n trên có thể đƣợc xem là sự lựa chọn không bắt buộc, bởi vì kết quả thực nghiệm đ ho thấy rất rõ rằng không xảy ra bất kỳ tác hại nghiêm trọng nào

do chất rắn lơ lửng gây ra trong suốt 300 ngày vận hành hệ thống UASB v i hàm lƣợng chất rắn lơ lửng nhỏ hơn 1 800 mg/

Hiện tại, một hệ thống xử lý thí điểm, công suất 10 m3/ngđ đ đƣợc thiết kế và lắp đặt (bỏ qua thiết bị UAF) Hệ thống xử lý này đ đƣợc khởi động và vận hành vào giữa tháng

2 năm 2006 tại nhà máy tinh bột khoai mì KMC, tỉnh ình hƣ c Sau 73 ngày vận hành,

hệ thống A đ ng đƣợc vận hành v i tải trọng hữu ơ trong khoảng 6,2 – 7,4 kgCOD/m3 ngđ, hiệu quả xử lý đạt đƣợc khá tốt Hàm lƣợng CO đ u vào giảm từ 3.020 – 3.660 mg/L giảm còn 620 – 1.040 mg/L ở đ u ra, hiệu quả xử lý CO d o động trong khoảng 72 – 82% Kết quả vận hành cho thấy lƣợng khí sinh r d o động trong khoảng

260 – 350 L khí biogas (> 60% mêtan) cho 1kg COD bị khử ƣợng khí iog s đo đƣợc sau khi cho toàn bộ khí sinh r đi qu dung dịch kiềm để loại bỏ CO

2 và H

2S Thành ph n của hỗn hợp khí sinh r hƣ đƣợc phân tích chính xác Việc ứng dụng thành công công nghệ xử lý này có thể góp ph n đáng kể đến sự phát triển bền vững cho ngành chế biến tinh bột khoai mì tại Việt Nam

ƯƠNG Ử LÝ XYANUA TRONG NƯỚ Ả NHÀ MÁY SẢN XUẤT

TINH BỘT SẮN

I TỔNG QUAN VỀ XYANUA [9]

1 Tính chất lý học

- Axit xyanhydric (hay nitrifocmic) 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 200C, đông đặc

ở -140C, có mùi hạnh nhân, vị rất đắng, hoà tan rất dễ trong nư và rượu, là một chất axit yếu có pK~9,4 Hơi ủa HCN có tỷ trọng d=0,968

- Các muối xyanua kiềm như C , C là á muối tinh thể trắng, dễ bị phân huỷ trong không khí bởi hơi nư c, CO2, SO2 , Tan rất tốt trong nư , ít t n trong rượu, tan trong dung dị h nư rượu Dung dị h nư c của các muối này có tính kiềm mạnh

- Muối xyanua của các kim loại kiềm thổ tan nhiều trong nư c, xyanua của các kim loại khá t n ít hơn

- Muối xyanua thuỷ ngân Hg(CN)2 t n trong nư nhưng là hất điện ly yếu

- Xyanua ở trạng thái tự do CN rất độc (gọi hung là nhân ngôn) nhưng khi n liên kết bền trong phức, thí dụ phức Fe[Fe(CN)6] thì lại không độc Vì sự phân ly của phức quá nhỏ nên trong dung dịch nồng độ không đủ để gây độc

- Đixy n (C )2 là chất khí độc không màu, mùi hạnh nhân, tan tốt trong H2O và rượu, (CN)2 hình thành do nhiệt phân một số muối xy nu như Hg(C )2 hay oxy hoá CuCN bằng FeCl3 (CN)2 kém bền, do bị thuỷ phân

2 Tính chất hoá học

- Axit xyanhydric và các xyanua bị oxy hoá bởi oxy trong không khí chuyển thành xianat:

2CN - + O2 2CNO

ở dung dịch loãng 1:5000 trong 5 tháng HCN bị phân huỷ hết

HCN + 2H2O HCOONH4 (ammonium foocmic)