nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì (Sắn) bằng bèo lục bình của nhà máy sản xuất bột mì Miwon – Tây Ninh

Trường Đại học Lâm nghiệp Việt NamKhoa: QLTNR & MT Môn: KĨ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÍ MÔI TRƯỜNG GVHD: PGS TS Bùi Xuân Dũng SV: Bùi Chí công MSV: 1553070095 LỚP: 60A_KHMT Chủ đề: nghiên cứu

Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam

Khoa: QLTNR & MT

Môn: KĨ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÍ MÔI TRƯỜNG

GVHD: PGS TS Bùi Xuân Dũng

SV: Bùi Chí công MSV: 1553070095 LỚP: 60A_KHMT

Chủ đề: nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải

tinh bột khoai mì (Sắn) bằng bèo lục bình của

nhà máy sản xuất bột mì Miwon – Tây Ninh

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

 Hiện nay, trên thế giới và cả ở nước ta, tinh bột khoai mì (TBKM) là nguồn nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp lớn như làm hồ, in, định hình và hoàn tất trong công nghiệp dệt, làm bóng và tạo lớp phủ bề mặt cho công nghiệp giấy Đồng thời nó còn dùng trong sản xuất cồn, bột nêm, mì chính, sản xuất men và công nghệ lên men vi

sinh và chế biến các thực phẩm khác như bánh phở, hủ tiếu, mì sợi, bánh canh,…Chính vì

lẽ đó, Khoai mì được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Năm 2006

và 2007, sản lượng sắn thế giới đạt 226,34 triệu tấn củ tươi Trong đó, Việt Nam đứng thứ mười với 7,71 triệu tấn

 Đặt trưng của nước thải tinh bột là hàm lượng chất hữu cơ cao dễ phân hủy, giá trị BOD, COD cao thì việc áp dụng phương pháp sinh học là một giai đoạn không thể thiếu trong

hệ thống xử lý

 Đề tài trong khóa luận này là “nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì

(Sắn) bằng bèo lục bình”

2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ

2.1Khái quát về cây khoai mì (Sắn)

 Cây mì được trồng khắp nơi từ Bắc vào Nam, nhiều nhất là ở vùng trung du miền núi

Hiện nay mì là một trong những loại cây hoa màu quan trọng trong cơ cấu lương thực của nước ta

 Cây khoai mì là loại cây lương thực đứng thứ ba trên

thế giới sau mía và gạo

 Khoai mì có hàm lượng carbonhydrat cao hơn 40%

so với gạo, 25% so với ngô Củ mì thường có dạng

hình trụ, vuốt hai đầu Kích thước tùy thuộc vào

thành phần dinh dưỡng của đất và điều kiện trồng,

dài 0,1 – 1m, đường kính 2 – 10cm Cấu tạo gồm

bốn phần chính: lớp vỏ gỗ, vỏ cùi, phần thịt củ và

phần lõi

2006

2.2 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất bột mì

 Tinh bột khoai mì là nguồn cung cấp thực phẩm cho hơn 500 triệu người trên thế giới, Tinh bột khoai mì cung cấp 37% calories trong thực phẩm của Châu Phi, 11% ở Mỹ La Tinh và 60% ở các nước Châu Á

 Việt Nam đứng thứ 3 trên thế giới trong lĩnh vực xuất khẩu tinh bột mì hiện nay (sau Indonesia và Thái Lan) Sản lượng tinh bột mì xuất khẩu đạt 180 – 350 nghìn tấn/năm

 Theo ước tính:

o Khoảng 12% khoai mì được tiêu thụ trực tiếp

o 17% dùng trong trang trại

o 22% dùng cho thức ăn gia súc

o 49% củ khoai mì được bán dùng trong quá trình sản xuất tinh bột mì

2.2.1 giới thiệu chung

Củ từ bãi nguyên liệu được băng tải chuyển lên khâu rửa

Khâu rửa có hai phần: rửa sơ bộ và rửa ướt Quá trình rửa sơ bộ là để tách lượng đất cát trên củ, khâu rửa ướt tách hết phần đất cát còn lại và một phần lớn vỏ củ (lớp vỏ mỏng ngoài)

Sau khi rửa, củ được đưa vào máy cắt, cắt thành những lát nhỏ giúp cho quá trình mài sát được thuận lợi

Những mảnh nguyên liệu được đưa vào máy nghiền (mài xát + xay) Tại đây chúng được nghiền nhỏ

và giải phóng một lượng lớn tinh bột tự do làm tăng hiệu xuất thu hồi bột của cả quá trình

Sau khi nghiền, hỗn hợp sệt được ly tâm để lấy dịch bào

Sau khi tách được một lượng lớn dịch bào, hỗn hợp sệt được đưa vào ly tâm tách bã với kích thước lỗ rây giảm dần từ khâu đầu đến khâu cuối Trong khâu này có bổ sung vào SO2 0,05% khối lượng để kiềm chế các quá trình sinh hóa (phân hủy gây chua bột), đồng thời giữ màu tắng cho tinh bột

Sữa bột thu từ quá trình tách bã trên sẽ được đưa qua hệ ly tâm siêu tốc nhằm tách hết lượng dịch bào còn lại và thu hồi tinh bột

Lượng sữa bột tinh thu được, được đưa qua hệ thống ly tâm tách nước, mục đích giảm lượng nước để tăng cường hiệu quả cho quá trình sấy phía sau Lượng bột ẩm thu được sẽ đưa qua hệ thống sấy

không khí thổi Sau đó dược làm mát, sàng và đóng bao

2.2.2 Quá trình làm tinh bột mì

Sơ

đồ quy trình chế biến tinh bột khoai

mì

2.2.3 Hiện trạng ô nhiễm của ngành sản xuất tinh bột khoai mì

Thành phần Vỏ củ mì (mg/100mg) Bã phơi khô

Độ ẩm Tinh bột Sợi thô Protein thô

Độ tro Đường tự do HCN Pentosan Các loại Polysaccharide

10,8 – 11,4

28 – 38 8,2 – 11,2 0,85 – 1,12

1 – 1,45 1 – 1,4

Vết Vết 6,6 – 10,2

12,5 – 13 51,8 – 63 12,8 – 14,5 1,5 – 2 0,58 – 0,65 0,37 – 0,43 0,008 – 0,009 1,95 – 2,4

4 – 8,492

Thành phần hóa học của củ và bã khoai mì

STT Tên cơ sở công nghiệp Tải lƣợng ô nhiễm (kg/ngày)

1 Công ty cổ phần Vedan 15.600 30.060 38.700 326,4 8,28

2 Công ty khoai mì Tây

Ninh

7.800 15.030 19.350 163,2 4.14

3 Nhà máy chế biến tinh bột

Tân Châu – Singapore

3.900 7.515 9.675 81.6 2.07

4 Phân xưởng sản xuất tinh

bột khoai mì Phước Long

2.2.4 Tổng quan về nhà máy sản xuất bột mì Miwon – Tây Ninh

• Tên nhà máy : Nhà máy chế biến tinh bột mì Miwon

• Đại diện : LEE KWANG YOUNG

• Chức vụ : Giám đốc

• Địa điểm nhà máy: Ấp B2, xã Phước Minh, huyện Dương Minh Châu - Tây Ninh

 Công ty Miwon Việt Nam đầu tư vào nhà máy chế biến tinh bột khoai mì thông qua 2 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Tiếp nhận nhà máy chế biến khoai mì có sẵn của Công ty Tân Hoàng Minh

• Giai đoạn 2 (giai đoạn mở rộng nhà máy): Sau khi nhà máy của giai đoạn 1 hoạt động

ổn định thì tiến hành lắp đặt dây chuyền chế biến tinh bột biến tính (công suất 50

tấn/ngày) và dây chuyền chế biến lỏng (công suất 20 tấn/ngày)

 Nguyên liệu chủ yếu của công ty là củ mì, Với lượng củ mì nhập vào công ty hàng ngày

là khoảng 300 tấn

Củ mì tươi

Tách tạp chất, vỏ gỗ

và bốc vỏ lụa

Băm nhỏ và nghiền nát Nước cấp

Bã, cát

Nước thải

Tách bã

Tách bột (vắt nước ) Tách dịch

Dung dịch SO2

Đóng bao Sấy khô

2.2.5 Nước thải trong chế biến tinh bột khoai mì

 lượng nước thải phát sinh từ nhà máy dự kiến có 10% bắt nguồn từ nước rửa củ và 90% xả ra

từ công đoạn ly tâm, sàng lọc, khử nước

 Nước thải chế biến tinh bột khoai mì có pH thấp, hàm lượng chất lơ lửng lớn, ô nhiễm cất hữu cơ cao và bị nhễm chất độc Cyanua Theo cảm quan nước thải có màu trắng đục, mùi

2.2.6 Phương pháp xử lý nước thải tinh bột khoai mì

Phương pháp xử lý nước thải

tinh bột khoai mì

Xử lý

cơ học

Xử lý hóa học

Xử lý hóa lý

Xử lý sinh học

STT Tên nhà máy Địa phương Công nghệ/công suất Tình trạng thực tế

1 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn

Phú Yên

Phú Yên Bùn hoạt tính lơ lửng

(Aerotank)–1.600m 3 /ngày đêm

Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về công suất

2 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai

mì Quảng Ngãi Quảng Ngãi Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 750 m 3 /ngày đêm Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về công suất

3 Nhà máy chế biến tinh bột khoai

mì KMC Bình Phước Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 2.000 m 3 /ngày đêm Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về công suất

4 Nhà máy chế biến tinh bột khoai

mì Tân Châu – Singapore Tây Ninh Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 2.000 m 3 /ngày đêm

Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về công suất

5 Nhà máy chế biến khoai mì

Phước Long Bình Phước Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 4.000 m 3 /ngày đêm

Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về công suất

tinh bột khoai mì Matech (sẽ

xây dựng)

Phước sinh học tùy

nghi – 2.400 m 3 /ngày đêm

6984 – 2001 (theo thiết kế)

7 Nhà máy chế biến tinh bột khoai

mì sông Lũy (vận hành đầu năm

2002)

Bình Thuận Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy

nghi – 800 m 3 /ngày đêm (Loại B) (theo thiết kế nhưng Đạt TCVN 5945 – 1995

chưa kiểm chứng) Hiện trạng áp dụng công nghệ xử lý nước thải tại một số nhà máy chế biến tinh bột khoai mì

3 TỔNG QUAN CÂY LỤC BÌNH, HỒ SINH HỌC

 Lục Bình có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của Nam Mỹ xâm nhập vào nước ta từ năm

1905

 Lục Bình phát triển nhanh chóng ở những chổ ngập nước như: hồ, suối, sông, mương và các vùng nước tù đọng Lục bình hấp thu dưỡng chất trực tiếp từ nước và thường được sử dụng làm công cụ xử lý nước thải

 Ở Đông Dương Lục Bình có 2 loài:

• Eichhornia crasipes (Solms)

Thành phần hóa học (%)

3.2 Tổng quan về hồ sinh học

3.2.1 các loại hồ

 Hồ hiếu khí là loại hồ nông, chiều cao từ 0,3 – 0,5 m Quá trình phân hủy chất hữu cơ chủ yếu dựa vào hệ vi sinh vật hiếu khí Loại hồ này gồm có hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo

• Hồ làm thoáng tự nhiên: oxi từ không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước phía trên Được ánh sang mặt trời chiếu rọi, hệ rong tảo sẽ quang hợp thải ra oxi , chiều sâu là 30 – 40 cm, Tải của hồ khoảng 250 – 300 kgCOD/ha.ngày Thời gian lưu nước từ 3 – 12 ngày Hiệu quả làm sạch 80 – 95% BOD

• Hồ làm thoáng nhân tạo có hệ thống sục khí cho hồ bằng các thiết bị khuấy cơ học hoặc nén khí Chiều sâu (2-4m) tải BOD của hồ cũng tăng lên400kgcod/ha.Ngày Thời gian lưu nước 1- 3 ngày

a, Hồ hiếu khí

b, Hồ kỵ khí

 Hồ kỵ khí Là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí Các vi sinh vật kỵ khí hoạt động trong điều kiện không có oxi của không khí, Chúng sử dụng oxi từ các hợp chất

như nitrat, sulfat tải BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo

 Nước thải lưu ở hồ kỵ khí thường sinh ra mùi hôi thối khó chịu Vì vậy, thường không bố trí gần các khu dân cư và các xí nghiệp chế biến thực phẩm, chiều sâu (từ 2 – 6 m)

 Diện tích mặt thoáng không cần lớn (thường bằng 10 – 20% diện tích mặt thoáng hồ

thùy nghi)

 Thời gian lưu nước dài, Hiệu quả khử BOD trong hồ 65 – 80% vào mùa hè và 45 – 65% vào mùa đông

c, Hồ tùy nghi

 Loại hồ này rất phổ biến trong thực tế Đó là loại hồ kết hợp 2 quá trình song song nhau: quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan có trong nước và phân hủy kỵ khí cặn

và bùn lắng ở vùng đáy có 3 vùng: lớp trên là vùng hiếu khí (vi sinh vật hiếu khí hoạt

động), vùng giữa là vùng tùy nghi (vi sinh vật tùy nghi hoạt động), và vùng kỵ khí ở phía dưới (vi sinh vật kỵ khí hoạt động)

 Nguồn oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước nhờ khuếch tán qua mặt nước do sóng gió và nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sang mặt trời

 Trong hồ, thường hình thành 2 tầng phân nhiệt : Tầng phía trên nhiệt độ cao và tầng phía dưới nhiệt độ thấp Khi xây dựng hồ, nên chọn chiều cao khoảng 1 – 1,5 m, tỷ lệ chiều dài với chiều rộng là 1:1 hoặc 2:1

 Đáy hồ cần phải nén chặt, cần thiết phải chống thấm bằng lớp đất sét dày 15cm Bờ hồ

cần gia cố tránh xói lở Nếu trong nước có hàm hượng kim loại nặng quá cao, cần phải xử

lý sơ bộ nước thải (hấp phụ, hấp thụ, trao đổi ion …) để làm giảm nồng độ của chúng

3.2.2 Ưu – nhược điểm sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải

a, Ưu điểm

 Hiệu quả xử lý chậm nhưng ổn định đới với các loại nước thải có nồng độ COD, BOD thấp, không có độc tố

 Chi phí xử lý không cao

 Quá trình xử lý không đòi hỏi công nghệ phức tạp

 Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau: làm nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ, làm thực phẩm cho người và gia súc, làm phân bón

 Bộ rễ thân cây ngập nước là giá thể rất tốt đối với vi sinh vật, sự vận chuyển của cây đưa

vi sinh vật đi theo

 Sử dụng thực vật xử lý nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp năng lượng, do vậy có thể ứng dụng ở những vùng hạn chế năng lượng

b, Nhược điểm

Diện tích cần dùng để xử lý nước thải lớn, đòi hỏi phải có đủ ánh sáng Trong trường hợp không có thực vật, vi sinh vật không có nơi bám vào Chúng dễ dàng trôi theo dòng nước hoặc lắng xuống đáy Rễ thực vật có thể là nơi cho vi sinh vật có hại sinh sống, chúng là tác nhân sinh học gây ô nhiễm môi trường mạnh

4 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

4.1 Nghiên cứu tài liệu

 Điều tra thành phần, tính chất nước thải tinh bột khoai mì

 Nghiên cứu các tài liệu có sẵn về cây khoai mì và cây lục bình ở Việt Nam

 Nghiên cứu thu hoạch các hình ảnh của thực vật

 Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải bằng thực vật

4.2 Nghiên cứu mô hình thực nghiệm

4.2.1Chuẩn bị Mô hình thí nghiệm

 Cây Lục Bình: Cây được lấy từ Hồ Đá thuộc Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, Chọn những cây có chiều cao trung bình tương đối giống nhau, lá xanh, không sâu bệnh

 Vật liệu thí nghiệm: bạt che mưa, thùng xốp, ống nhựa 16mm…

 Theo đề tài thực hiện qua hai giai đoạn:

• Giai đoạn cây thích nghi: Cây Lục bình sau khi mang về tiến hành cho thích nghi với nước

thải tinh bột ở các nồng độ tăng dần trong 16 ngày Giai đoạn này giúp cây và VSV thích ứng tốt với nước thải tinh bột khoai mì, hạn chế cho cây bị sốc do thay đổi nồng độ

• Giai đoạn thí nghiệm: Sau giai đoạn thích nghi thì xác định được ngưỡng gây độc với cây,

tiến hành thử nghiệm ở các nồng độ khác nhau Thời gian thí nghiệm 4 tuần

4.3 Thực hiện thí nghiệm

4.3.1 Xây dựng mô hình

Thùng xốp có dung tích 60

lít, chiều cao 32cm, chiều

dài 60, chiều rộng 45, phía

dưới đáy mô hình có ống

nhựa = 16mm, dùng lấy

nước trong mô hình ra

Mô hình thí nghiệm

4.3.2 Thành phần nước thải đầu vào

 Địa điểm lấy nước thải: nhà máy sản xuất bột mì Miwon – Tây Ninh

 Thời gian lấy mẫu: lấy mẫu 2 lần vào tháng 11 – 12/2010

Chỉ tiêu Đơn vị Gía trị

Nồng độ pha loãng

Chỉ tiêu

(mgO2/l)

COD (mgO2/l)

SS (mg/l)

N tổng (mg/l)

P tổng (mg/l)

Các chỉ tiêu hóa sinh học

của nước thải tinh bột khoai

mì pha loãng

Quan sát và ghi nhận sự biểu

hiện của cây trong môi

trường bị ô nhiễm, số cây

b, Xác định nồng độ nước thải cây xử lý tốt nhất

 Sau quá trình xác định được ngưỡng chịu đựng của cây, chọn ra 4 nồng độ thích hợp

để tiến hành khảo sát ở nồng độ nào thì Lục Bình cho hiệu quả xử lý cao nhất Tiến

hành lưu nước trong 3 ngày

Nồng độ pha

loãng

Chỉ tiêu

BOD5 (mgO2/l)

COD (mgO2/l)

SS (mg/l)

c, Khảo sát thời gian lưu nước

 Từ kết qủa của quá trình khảo sát 2, chọn ra nồng độ xử lý tốt nhất và tiếp tục khảo

sát thời gian lưu nước thích hợp Thời gian lưu nước lần lượt là 3, 5, 7 ngày So sánh

kết quả với mô hình đối chứng là nước thải không thả Lục Bình

d, Các chỉ tiêu theo dõi

 Các chỉ tiêu theo dõi bao gồm chỉ tiêu bay hơi nước trong mô hình, chỉ tiêu lý hóa, sinh học của nước đầu vào và đầu ra ( COD, BOD5, N tổng, P tổng, SS)

 Các chỉ tiêu bay hơi nước trong mô hình Cho 5 lít nước vào một xô có dung tích 10 lít Mỗi ngày, trút toàn bộ nước trong xo ra , dùng ống đong đo lượng nước vừa trút ra, ghi chép lại chính xác từng ml lập lại thí nghiệm tương tự trong 3 ngày và lấy kết quả trung bình Từ đó suy ra lượng nước bay hơi Bổ sung nước sạch trở lại mô hình đúng bằng lượng nước vừa xác định được

 Các chỉ tiêu hóa lý, sinh học của các chỉ tiêu đầu vào và đầu ra

 Xác định các thông số đầu vào và đầu ra của nước thải

Chỉ tiêu Phương pháp

N tổng Phân hủy và chưng cất Kieldal

Hiệu suất mô hình được tính bằng công thức:

H% = [(A – B)X100]/A

Trong đó: A: giá trị thông số trước xử lý

B: gía trị thông số sau xử lý

e, Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm

 Mỗi thông số liên quan được phân tích 3 lần để thu thập giá trị trung bình qua các lần đo

Kết quả của các thông số tại các thời điểm đo được xử lý:

 Kiểm tra và loại bỏ các thông số thô đại

 Tính giá trị trung bình của các thông số đo sau khi đã loại bỏ sai số thô

 Tính độ lệch chuẩn của giá trị trung bình Giá trị trung bình được chọn để tính toán và thể hiện trên đồ thị, số liệu tính toán cụ thể của giá trị trung bình và sai số của giá trị trung bình được trình bày trong phụ lục

 Các số liệu được xử lý bằng phần mềm Excel và được báo cáo chi tiết trong phụ lục của đề tài