Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng công nghệ Hybrid UASB - lọc kỵ khí

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng công nghệ Hybrid UASB - lọc kỵ khí

BK TP.HCM BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ BẰNG CÔNG NGHỆ

HYBRID UASB - LỌC KỴ KHÍ

SVTH: HÁN THỊ HIỆP MSSV: 90200851

TP.HCM 1/2007

Bộ Giáo dục và Đào tạo Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa ViệtNam

Trường Đại học Bách khoa TP.HCM

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN: MSSV:

NGÀNH: LỚP:

KHOA: BỘ MÔN:

1 Đầu đề luận án:

2 Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung và số liệu ban đầu):

3 Ngày giao luận án:

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

5 Họ và tên người hướng dẫn:

6 Phần hướng dẫn: a :

b :

c :

d :

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua bộ môn Ngày tháng năm Chủ nhiệm bộ môn Người hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Phần dành cho Khoa, Bộ môn Người duyệt:

Ngày bảo vệ:

Điểm tổng kết:

TP.HCM, ngày…….tháng… năm……

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TP.HCM, ngày…….tháng… năm……

Giáo viên phản biện

i

FDEG Luận văn tốt nghiệp là sự đúc kết cả quá trình học tập trên giảng đường đại học, đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong cuộc đời của người sinh viên Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của tất cả mọi người Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô khoa Môi trường – Trường Đại học Bách khoa TP.HCM – những người đã tận tâm truyền đạt những kiến thức quí báu trong suốt thời gian qua Đặc biệt, em xin gửi đến Th.S Nguyễn Thị Thanh Phượng lời trân trọng cảm ơn cô đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Xin cảm ơn quí thầy cô phản biện đã dành thời gian quan tâm đến luận văn và đóng góp những ý kiến quý báu để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin cảm ơn các cô chú, các anh chị tại cơ sở chế biến tinh bột khoai mì Thủ Đức đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn

Xin cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo của các anh chị làm việc trong phòng Thí nghiệm Khoa Môi trường - Trường Đại học Bách khoa TP.HCM

Xin cảm ơn tập thể lớp MO02KMT và đặc biệt là các bạn đã cùng tôi thực hiện luận văn tại phòng thí nghiệm đã cùng tôi trải qua những năm tháng khó quên trong cuộc đới sinh viên

Cuối cùng con xin gửi đến bố mẹ – người đã có công sinh thành dưỡng dục, nguồn động viện tinh thần lớn nhất của con, đãø tạo mọi điều kiện cho con ăn học nên người những lời tri ân và tình cảm sâu sắc nhất

Ngày 22, tháng 12, năm 2006 Sinh viên thực hiện

Hán Thị Hiệp

Bên cạnh việc mang lại nhiều lợi ích kinh tế, sản xuất tinh bột khoai mì là một trong những ngành gây ra các tác động lớn đối với môi trường Các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất bao gồm nước thải, khí thải và chất thải rắn Đặc biệt, nước thải tinh bột khoai mì vơiù lưu lượng lớn và hàm lượng chất hữu cơ cao đã gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Ngoài ra, các công nghệ xử lý áp dụng đối với nước thải tinh bột mì hiện nay vẫn chưa đạt hiệu quả cao Do đó việc nghiên cứu xử lý nước thải của ngành chế biến tinh bột khoai mì rất cần thiết và có ý nghĩa môi trường rất lớn

Qua quá trình nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng công nghệ USBF _ kết hợp UASB và lọc sinh học kỵ khí trong cùng một mô hình, luận văn đã đạt được một số kết quả sau:

USBF có khả năng xử lý nước thải tinh bột khoai mì với hiệu quả cao từ 80-98 % Riêng phần UASB chỉ với thời gian lưu nước 16h hiệu quả xử lý CODû đã đạt được 90%

Đề xuất công nghệ đơn giản, khả năng chịu biến động tải lượng ô nhiễm cao, không chiếm nhiều diện tích và không đòi hỏi việc xử lý bùn phát sinh trong quá trình vận hành

iii

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT xi

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ 4

1.1 Tổng quan về khoai mì 5

1.1.1 Cấu trúc của khoai mì 6

1.1.2 Thành phần hoá học 7

1.1.3 Công dụng của khoai mì 8

1.2 Các công nghệ chế biến tinh bột khoai mì 8

1.2.1 Các công đoạn chủ yếu trong quy trình chế biến tinh bột khoai mì 8

1.2.2 Quy trình chế biến tinh bột khoai mì trên thế giới 9

1.2.3 Quy trình chế biến tinh bột khoai mì trong nước 11

1.2.4 Một số quy trình sản xuất tinh bột khoai mì ở Việt Nam hiện nay 11

1.3 Tác động đến môi trường của ngành chế biến tinh bột khoai mì 15

1.3.1 Ô nhiễm nước thải 15

1.3.2 Ô nhiễm chất thải rắn 17

1.3.3 Ô nhiễm khí thải 17

CHƯƠNG2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝÙ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ 18

2.1 Các phương pháp xử lý nước thải tinh bột khoai mì 19

2.1.1 Phương pháp cơ học 19

2.1.2 Phương pháp hóa học 20

2.1.3 Phương pháp hóa lý 20

2.1.4 Phương pháp sinh học 22

2.2 Một số quy trình xử lý nước thải tinh bột mì ở việt nam 30

2.2.1 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Phước Long 30

2.2.2 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Tân Châu-Tây Ninh 31

2.2.3 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Hoàng Minh 33

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ LAI HỢP VÀ HỆ HYBRID UASB-LỌC KỴ KHÍ 35

3.1 Một số công nghệ hybrid đã được ứng dụng trong xử lý nước thải 36

3.1.1 Mô hình lai hợp baffled/UASB – RAP 36

3.1.2 Công nghệ lai hợp acid hóa - UASB 37

3.1.3 Công nghệ lai hợp SBR - thẩm thấu ngược 37

3.1.4 Công nghệ lai hợp: ADI-MBR 38

3.1.5 Công nghệ lai hợp trickling filter - thẩm thấu ngược 39

v

3.1.6 Công nghệ lai hợp lọc kị khí - UASB 39

3.1.7 Công nghệ lai hợp lọc sinh học kị khí kết hợp lọc sinh học hiếu khí 39

3.1.8 Công nghệ lai hợp trao đổi ion - lọc màng 40

3.1.9 Công nghệ lai hợp EGSB - AF 40

3.1.10 Công nghệ lai hợp: acid hoá kết hợp lọc kị khí 40

3.2 Tổng quan về công nghệ hybrid uasb - lọc kị khí 40

3.2.1 Sự ra đời của USBF 40

3.2.2 Cơ chế xử lý kỵ khí của công nghệ USBF 42

3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của bể USBF 49

3.2.4 Một số nghiên cứu về công nghệ USBF 54

3.2.5 Đánh giá về USBF 58

3.2.6 Thiết kế sơ bộ USBF 60

3.3 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý 60

CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 63

4.1 Đối tượng nghiên cứu 644

4.1.1 Nước thải tinh bột mì 644

4.1.2 Bùn nuôi cấy 644

4.1.3 Vật liệu lọc – xơ dừa 644

4.2 Mô hình thí nghiệm 666

4.3 Phương pháp nghiên cứu 68

4.3.1 Tiến trình thí nghiệm 68

4.3.2 Giai đoạn thích nghi 68

4.3.3 Giai đoạn tăng tải trọng 68

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 70

5.1 Giai đoạn thích nghi 711

5.2 Kết quả khảo sát ở nồng độ COD vào 1000 mg/l 755

5.1.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 755

5.1.2 Kết quả khảo sát theo chiều cao 78

5.3 Kết quả khảo sát ở nồng độ COD vào 2000 mg/l 83

5.3.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 83

5.3.2 Kết quả khảo sát theo chiều cao mô hình 88

5.4 Kết quả khảo sát ở nồng độ COD vào 4000 mg/l 922

5.4.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 922

5.4.2 Kêt quả khảo sát theo chiều cao mô hình 977

5.5 Kết quả khảo sát ở nồng độ COD vào 6000 mg/l 1011

5.5.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 1011

5.5.2 Kết quả khảo sát theo chiều cao 1066

5.6 Đề xuất quy trình xử lý 1019

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111

6.1 Kết luận 1122

6.2 Hướng phát triển của luận văn 1133

6.3 Kiến nghị 1133

vii

Bảng 1.1 Thành phần hoá học của khoai mì

Bảng 1.2 Thành phần tính chất nước thải tinh bột khoai mì phát sinh từ các công đoạn chế biến

Bảng 4.1 Thành phần nước thải tinh bột mì

Bảng 5.1 Biến thiên pH và COD trong giai đoạn thích nghi

Bảng P.1 Bảng kết quả vận hành ở COD vào 1000 mg/l

Bảng P.2 Bảng kết quả vận hành ở COD vào 2000 mg/l

Bảng P.3 Bảng kết quả vận hành ở COD vào 4000 mg/l

Bảng P.4 Bảng kết quả vận hành ở COD vào 6000 mg/l

Bảng P.5 Số liệu khảo sát theo chiều cao ở nồng độ COD = 1000 mg/l

Bảng P.6 Số liệu khảo sát theo chiều cao ở nồng độ COD = 2000 mg/l

Bảng P.7 Số liệu khảo sát theo chiều cao ở nồng độ COD = 4000 mg/l

Bảng P.8 Số liệu khảo sát theo chiều cao ở nồng độ COD = 6000 mg/l

Hình 1.2 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại Inđonesia

Hình 1.3 Quy trình chế biến tinh bột khoai mì tại Việt Nam

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột mì ở nhà máy Phước Long

Hình 1.5 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại nhà máy Hoàng Minh

Hình 1.6 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì thủ công

Hình 2.1 Các công nghệ xử lý kỵ khí

Hình 2.2 Sơ đồ mô tả sự tạo bùn hạt theo thuyết Spaghetti

Hinh 2.3 Quy trình xử lý nước thải tinh bột mì tại nhà máy Phước Long

Hình 2.4 Quy trình công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì ở Tân Châu

Hình 2.5 Quy trình công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì ở nhà máy HoàngMinh Hình 3.1 Mô hình lai hợp baffled/UASB - RAP

Hình 3.2 Mô hình lọc kỵ khí USBF

Hình 3.3 Các giai đoạn phân hủy kỵ khí

Hình 5.2 Đồ thị biến thiên pH theo thời gian ở giai đoạn thích nghi

Hình 5.3 Đồ thị biến thiên COD theo thời gian ở nồng độ COD = 1000 mg/l

Hình 5.4 Đồ thị biến thiên pH theo thời gian ở nồng độ COD = 1000 mg/l

Hình 5.5 Đồ thị biến thiên độ kiềm theo thời gian ở nồng độ COD = 1000 mg/l

ix

Hình 5.6 Đồ thị biến thiên N-NH3 theo thời gian ở nồng độ COD = 1000 mg/l Hình 5.7 Đồ thị biến thiên COD theo chiều cao ở nồng độ COD =1000 mg/ l

Hình 5.8 Đồ thị ïbiến thiên pH theo chiều cao ở nồng độ COD = 1000 mg/l

Hình 5.9 Đồ thị biến thiên độ kiềm theo chiều cao ở nồng độ COD =1000 mg/l Hình 5.10 Đồ thị biến thiên N-NH3 theo chiều cao ở nồng độ COD =1000 mg/l Hình 5.11 Đồ thị biến thiên VFA theo chiều cao ở nồng độ COD =1000 mg/l

Hình 5.12 Đồ thị biến thiên COD theo thời gian ở nồng độ COD = 2000 mg/l

Hình 5.13 Đồ thị biến hiệu quả xử lýû COD theo thời gian ở nồng độ COD = 2000 mg/l

Hình 5.14 Đồ thị biến thiên pH theo thời gian ở nồng độ COD = 2000 mg/l

Hình 5.15 Đồ thị biến thiên độ kiềm theo thời gian ở nồng độ COD = 2000 mg/l Hình 5.16 Đồ thịï biến thiên N-NH3 theo thời gian ở nồng độ COD = 2000 mg/l Hình 5.17 Đồ thịï biến thiên COD theo chiều cao ở nồng độ COD =2000 mg/l Hình 5.18 Đồ thịï biến thiên pH theo chiều cao ở nồng độ COD = 2000 mg/l

Hình 5.19 Đồ thị biến thiên độ kiểm theo chiều cao ở nồng độ COD =2000 mg/l Hình 5.20 Đồ thịï biến thiên N-NH3 theo chiều cao ở nồng độ COD =2000 mg/l Hình 5.21 Đồ thị biến thiên VFA theo chiều cao ở nồng độ COD =2000 mg/l

Hình 5.22 Đồ thị biến thiên COD theo thời gian ở nồng độ COD = 4000 mg/l Hình 5.23 Đồ thị biến thiên hiệu quả khử COD theo thời gian ở nồng độ COD =

4000 mg/l

Hình 5.24 Đồ thị biến thiên pH theo thời gian ở nồng độ COD = 4000 mg/l

Hình 5.25 Đồ thị biến thiên độ kiềm theo thời gian ở nồng độ COD = 4000 mg/l Hình 5.26 Đồ thị biến thiên N-NH3 theo thời gian ở nồng độ COD = 4000 mg/l

Hình 5.27 Đồ thị biến thiên COD theo chiều cao ở nồng độ COD = 4000 mg/l Hình 5.28 Đồ thị biến thiên pH theo chiều cao ở nồng độ COD = 4000 mg/l

Hình 5.29 Đồ thị biến thiên độ kiềm theo chiều cao ở nồng độ COD = 4000 mg/l Hình 5.30 Đồ thị biến thiên N-NH3 theo chiều cao ở nồng độ COD = 4000 mg/l Hình 5.31 Đồ thị biến thiên VFA theo chiều cao ở nồng độ COD = 4000 mg/l Hình 5.32 Đồ thị biến thiên COD theo thời gian ở nồng độ COD = 6000 mg/l

Hình 5.33 Đồ thị biến thiên hiệu quả xử lý COD theo thời gian ở nồng độ COD

6000 mg/l

Hình 5.34 Đồ thịï biến thiên pH theo thời gian ở nồng độ COD = 6000 mg/l

Hình 5.35 Đồ thị biến thiên độ kiềm theo thời gian ở nồng độ COD = 6000 mg/l Hình 5.36 Đồ thị biến thiên N-NH3 theo thời gian ở nồng độ COD = 6000 mg/l Hình 5.37 Đồ thị biến thiên COD và hiệu quả xử lý COD theo chiều cao ở nồng độ

COD = 6000 mg/l Hình 5.38 Đồ thị biến thiên pH theo chiều cao ở nồng độ COD = 6000 mg/l

Hình 5.39 Đồ thị biến thiên độ kiềm theo chiều cao ở nồng độ COD = 6000 mg/l Hình 5.40 Đồ thị biến thiên N-NH3 theo chiều cao ở nồng độ COD = 6000 mg/l Hình 5.41 Đồ thị biến thiên VFA theo chiều cao ở nồng độ COD = 6000 mg/l

AF Anaerobic Filter – lọc sinh học kỵ khí

BOD Biological oxygen demand – Nhu cầu oxy sinh hóa

COD Chemical oxygen demand – Nhu cầu oxi hóa học

HRT Hydraulic retention time – Thời gian lưu nước

HQXL Hiệu quả xử lý

MLSS Mixed Liquor Suspended Solid – Cặn lơ lửng của hỗn dịch bùn

RBC Rotating biological contactor – Bể lọc sinh học tiếp xúc quay

SBR Sequencing batch reactor – Bể phản ứng theo mẻ

SS Suspended Solid : Chất rắn lơ lửng

SVI Chỉ số thể tích bùn

TF Trickling filter – Bể lọc sinh học nhỏ giọt

TSS Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket – Bể phản ứng kị khí với lớp

bùn dòng chảy ngược

USBF Unaerobic Sludge Blanket Filter – Bể lai hybrid UASB và lọc

sinh học kỵ khí

VFA Volatile Fat Acid – Axit béo bay hơi

VS Volatile Solid - Chất rắn bay hơi

VSS Volatile Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng bay hơi

Chương mở đầu

FDEG

1 Đặt vấn đề

Ước tính trung bình hằng năm gần đây ngành chế biến tinh bột khoai mì (bao gồm nhà máy chế biến và hộ gia đình) đã thải ra môi trường 500.000 tấn thải bã và

15 triệu m3 nước thải Thành phần của các loại chất thải này chủ yếu là các hợp chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng khi thải ra môi trường _ trong điều kiện khí hậu của nước ta- nhanh chóng bị phân hủy gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường đất, nước, không khí, ảnh hưởng đến môi trường sống của cộng đồng dân cư trong khu vực

Hiện nay, ở một số nhà máy chế biến tinh bột nồng độ COD trong nước thải lên đến 13.000 mg/l, vượt gấp trăm lần so với chỉ tiêu cho phép Nguy hiểm hơn, các cơ sở sản xuất nằm sát hoặc ngay tại nhà dân và chất thải hoàn toàn chưa có biện pháp xử lý nên đã lan truyền và gây ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng Sự ô nhiễm môi trường không chỉ ảnh hưởng đến điều kiện sinh hoạt, sức khỏe của người dân mà còn ảnh hưởng đến các hoạt động sản xuất khác như trồng trọt, chăn nuôi Điều này cho thấy ngành tinh bột đang đứng trước nhu cầu phải phát triển nhưng môi trường khu vực hiện tại và tương lai lại phải đứng trước nguy

cơ gánh chịu hậu quả do chất thải tinh bột mang lại

Đứng trước thực trạng này, việc tìm ra công nghệ xử lý nước thải phù hợp có

ý nghĩa hết sức thiết thực nhằm cải thiện điều kiện môi trường sống, khắc phục hiện trạng ô nhiễm

2 Sự cần thiết của đề tài

Hiện nay, nhiều công nghệ xử lý nước thải tinh bột khoai mì đã được áp dụng

ở nước ta như: áp dụng phương pháp sinh học kị khí (UASB), phương pháp hoá lý (keo tụ)ï kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí (bùn hoạt tính), hồ sinh học (kị khí, tùy nghi, hiếu khí) Tuy nhiên, thực tế cho thấy các hệ thống hoạt động không hiệu quả và khá phức tạp Vấn đề đặt ra là phải nghiên cứu một công nghệ xử lý vừa có hiệu quả về mặt kinh tế và phù hợp với điều kiện sản xuất thủ công, quy mô nhỏ lẻ

ở nước ta Mô hình UASB kết hợp lọc sinh học kị khí (USBF) có thê đáp ứng được điều này, đặc biệt công nghệ trên chưa được nghiên cứu trên nước thải tinh bột mì

Chương mở đầu

3 Mục tiêu của đề tài

Xác định hiệu quả xử lý của nước thải tinh bột khoai mì trên mô hình USBF từ đó đề ra công nghệ thích hợp để xử lý nước thải tinh bột khoai mì

4 Phương pháp nghiên cứu

Tham khảo và tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước

Tiến hành thí nghiệm trên mô hình thực tế

Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu

ƒ Lấy mẫu theo thời gian và theo chiều cao mô hình

ƒ Phân tích các chỉ tiêu pH, COD, N- NH3, N- tổng… theo standard method for the examination of water and wastewater, 1994

Theo dõi, đánh giá, nhận xét các thông số thực nghiệm

Xử lý số liệu, tính toán, vẽ đồ thị trên Excel và viết báo cáo

5 Nội dung nghiên cứu

Tổng quan về công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì và một số công nghệ xử lý đang được áp dụng ở nước ta

Tổng quan về công nghệ USBF

Xác định thành phần, tính chất nước thải tinh bột khoai mì

Thiết lập và nghiên cứu mô hình USBF

Đề xuất quy trình xử lý phù hợp

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng áp dụng thực tiễn

Đề xuất phương án xử lý hữu hiệu cho nước thải sản xuất tinh bột với nhiều ưu điểm như đơn giản, chi phí thấp, tiết kiệm diện tích đất…

FDEG

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN TINH

BỘT KHOAI MÌ

Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì

1.1 TỔNG QUAN VỀ KHOAI MÌ

Khoai mì (Casava) hay còn gọi là củ sắn có tên khoa học là Manihotesculenta Crantz; là cây lương thực vùng nhiệt đới, được trồng nhiều ở các nước có khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới Nguồn gốc cây khoai mì từ khu lưu vực sông Amazone_ Châu Mỹ rồi sau đó phát triển đến các nước Châu Phi và khu vực Đông Nam Á Ở một số nước, khoai mì được dùng làm thực phẩm chính Khoai mì có thể được chế biến và sử dụng dưới dạng tươi hoặc chế biến dưới dạng lát khô, dạng bột hoặc tinh bột

Ở nước ta, từ thế kỉ 16, khoai mì đã là một trong những cây hoa màu được trồng và khai thác làm lương thực phổ biến và cho đến nay khoai mì đã trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của người dân Việt Nam Củ khoai mì được sử dụng làm một trong những nguồn cung cấp glucide trong thành phần thức ăn Nhưng khi dùng khoai mì làm lương thực phải bổ sung thêm protein và chất béo mới đáp ứng đủ nhu cầu dinh dưỡng cho con người và gia súc

Khoai mì có hàm lượng tinh bột lớn và cho năng suất thu hoạch cao Từ năm 80 đến nay, sản lượng khoai mì của nước ta đạt 3 triệu tấn một năm Trong những năm gần đây, do nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, chăn nuôi, nền công nghiệp trong cả nước phát triển mạnh trong đó có cây khoai mì với các giống mới có năng suất cao, hàm lượng tinh bột nhiều nên được nông dân ưa chuộng và trồng trên quy mô đại trà

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp nói chung, công nghiệp chế biến thực phẩm cũng đang trên đà phát triển mạnh và có nhu cầu lớn về tinh bột nhằm chế biến các sản phẩm như bánh kẹo, mạch nha, đường Glucoza, bột ngọt hay thực phẩm dưới dạng tinh bột qua chế biến như miến, mì tôm ….Chính vì thế ngày nay, công nghệ tách tinh bột cũng ngày càng phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội

Hiện nay ở phía nam, những vùng có diện tích trồng và thu hoạch khoai

mì có sản lượng cao như Quy Nhơn, Đồng Nai, Bình Phước, Tây Ninh đã và đang xây dựng nhà máy tinh bột khoai mì với năng suất và chất lượng cao

1.1.1 Cấu trúc củ khoai mì

Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, vót hai đầu, kích thước thì tuỳ thuộc vào điều kiện mà dao động trong khoảng 2 – 10 cm đường kính Cấu trúc gồm 4 phần chính như hình 1.1

Hình 1.1 Cấu trúc củ khoai mì theo lát cắt ngang

Vỏ gỗ gồm nhiều tế bào xếp sít, thành phần chủ yếu là cenlulose và hemi_cenlulose, không có tinh bột Vỏ gỗ thường chiếm 0.5 – 5% trọng lượng củ, khi chế biến vỏ gỗ thường kết dính với đất đá và các chất hữu cơ khác Lớp vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 5 – 20 % trọng lượng củ Cấu tạo gồm các tế bào thành dày, thành tế bào chủ yếu là cenlulose,bên trong tế bào là các hạt tinh bột, các chất chứa Nitrogen và dịch bào Trong dịch bào có Tanin,sắc tố, độc tố, enzyme … Vỏ cùi có nhiều tinh bột nên khi chế biến nếu tách bỏ thì sẽ tổn thất một phần tinh bột đáng kể còn nếu giữ lại thì nhiều chất trong dịch bào làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Thịt củ khoai mì là thành phần chủ yếu trong củ, bao gồm các tế bào nhu mô thành mỏng là chính, thành phần chủ yếu là cenlulose, pentosan Bên trong tế bào là các hạt tinh bột, nguyên sinh chất, glucose hoà tan và các nguyên tố vi lượng khác Những tế bào xơ bên ngoài thịt củ chứa nhiều tinh bột, càng vào sâu bên trong lượng tinh bột càng giảm dần Ngoài tế bào nhu mô còn có các tế bào thành cứng không chứa tinh bột, cấu tạo từ cenlulose nên cứng như gỗ gọi là xơ Lõi củ khoai mì nằm ở trung tâm dọc suốt theo thân củ, chiếm khoảng 0.3 – 1 % trọng lượng củ Thành phần chứa trong củ hầu như toàn bộ đều là cenlulose và hemi-cenlulose

Lớp vỏ gỗLớp vỏ cùiPhần thịt củPhần lõi

Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì

1.1.2 Thành phần hoá học

Thành phần hoá học trong củ khoai mì thay đổi tuỳ thuộc vào giống khoai, loại đất, cách trồng Thành phần thông thường của củ khoai mì như sau:

Bảng 1.1: Thành phần hoá học của khoai mì

THÀNH PHẦN (%TRỌNG LƯỢNG)

(theo Đoàn Dụ và các cộng sư, 1983)

Đường trong củ khoai mì chủ yếu là glucese, mantose, saccarose Khoai

mì càng già thì hàm lượng đường càng giảm, trong chế biến, đường hoà tan vào nước thải ra ngoài theo nước dịch

Ngoài các thành phần có giá trị dinh dưỡng, trong củ khoai mì còn có tanin, sắc tố và các hệ enzyme phức tạp Trong số các enzyme thì polyphenoloxydaza xúc tác quá trình oxy hoá polyphenol thành orthoquinol sau trùng hợp với các chất không có gốc phenol như acid_amine tạo thành các chất màu Những chất này gây khó khăn trong việc chế biến và chất lượng của sản phẩm

Phaseolutanin tập trung ở vỏ cùi, dễ tách trong quá trình chế biến, hoà tan trong nước Vì vậy khi chế biến, độc tố hoà tan theo nước thải ra ngoài Trong chế biến nếu không tách dịch bào nhanh thì acid cyanhydric sẽ tác dụng với sắt trong củ hoặc trong nước tạo thành ferroxy cyanate có màu xám làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Trong thành phần khoai mì có chứa độc tố chính là Cyanide ( CN ) Cyanide là nguyên tố chính gây độc tính cao đối với sức khoẻ con người CN ngăn cản quá trình chuyển hoá các ion vào da, túi mật, thận, ảnh hưởng đến quá trình phân hoá tế bào trong hệ thần kinh Ở hàm lượng cao, CN gây ảnh hưởng đến tim mạch, ảnh hưỡng đến mạch máu não Hàm lượng CN- trong nước thải tinh bột khoai mì trung bình khoảng 5 – 25 mg/l Trong điều kiện thông thường,

CN- thường tồn tại ở dạng linamarin và có khả năng tự phân huỷ ở pH thấp

1.1.3 Công dụng của khoai mì

Khoai mì là loại củ nhiều tinh bột cho nên được dùng làm lương thực, thực phẩm Một số nước Châu Phi có số dân khoảng 200 triệu người dùng khoai mì làm lương thực chính

Khoai mì có thể ăn tươi hoặc chế biến dạng lát, phơi khô, bột khô hoặc tinh bột Khi dùng khoai mì làm lương thực phải bổ sung thêm nhiều protein và chất béo mới đáp ứng đủ nhu cầu của con người và gia súc

Tinh bột khoai mì dùng làm nguyên liệu trong sản xuất, chế biến các sản phẩm bánh kẹo, mạch nha, đường glucoza, bột ngọt hay các thực phẩm dưới dạng tinh bột qua chế biến như bún, miến, …

1.2 CÁC CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ

Khoai mì là một trong những loại hoa màu có hàm lượng tinh bột tương đối cao (từ 62 đến 65% lượng chất khô) Mục đích chủ yếu của công nghệ là lấy tinh bột đến mức tối đa có thể bằng cách phá vỡ cấu trúc thực vật, giải phóng tinh bột Do tinh bột không hoà tan trong nước, kích thước hạt nhỏ, tỷ trọng hạt tinh bột chênh lệch nhiều so với nước, nên phương pháp chủ yếu trong sản xuất là nghiền, rây, rửa và lắng hoặc ly tâm Do đó, công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì cụ thể như sau:

1.2.1 Các công đoạn chủ yếu trong quy trình chế biến tinh bột khoai mì

Chuẩn bị nguyên liệu:

Công đoạn này bao gồm thao tác rửa, cắt khúc, loại bỏ phần rễ, lớp vỏ gỗ và đất cát bám trước khi đưa vào nghiền Nguyên liệu được đưa vào thùng rửa bằng tay hay băng chuyền Tại thùng rửa củ, đất cát và phần vỏ gỗ được chà

Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì

xát bằng lô cuốn có gắn các sợi kim loại trên bề mặt kết hợp với nước rửa được bơm vào liên tục Kết thúc công đoạn này, củ được tách ra khỏi lớp vỏ gỗ Các tạp chất theo nước thải ra ngoài và được thu gom ở lưới chắn rác

Nghiền nguyên liệu và tách bã:

Nguyên liệu sau khi rửa và cắt khúc qua máy mài chuyền thành dạng bột nhão, sau đó vào máy rây tách bã Ở máy rây, nước sạch cũng được bơm vào liên tục với mục đích rửa sạch lớp bột bám trên bã Nước dịch sữa bột sau khi qua máy rây được đưa về thùng chứa và trộn với dung dịch H2SO3 để tẩy trắng bột

Tách tinh bột:

Từ thùng chứa sữa bột được bơm vào máy bơm ly tâm sau đó lại được trộn với dung dịch tẩy H2SO3 hoặc được bơm vào máy ly tâm tách dịch lần 2 Máy ly tâm hoạt động liên tục, tinh bột được tháo ra liên tục Nước sau khi qua ly tâm tách dịch ra ngoài Lượng nước sạch được phun vào trong khi ly tâm dưới dạng tia nước áp lực cao để rửa bột Bể lắng cũng được dùng để lắng bột nhưng hiệu suất kém hơn chỉ phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ Qua giai đoạn ly tâm tách dịch đồng thời rửa sạch tinh bột, sản phẩm sau khi qua ly tâm có độ trắng đạt yêu cầu Hiệu suất thu hồi bột đạt xấp xỉ 90% Tinh bột ướt có độ ẩm khoảng 40% sau đó được ly tâm một lần nữa để tách bớt nước và được sấy khô, làm nguội, đóng bao

1.2.2 Quy trình chế biến tinh bột khoai mì trên thế giới

Khoai mì là thực phẩm cho hơn 500 triệu người trên Thế giới (theo Cock,1985,Jackson & Jackson, 1990) Tinh bột mì cung cấp 37% calories trong

thực phẩm của Châu Phi, 11% ở Mỹ Latinh và 60% ở các nước Châu Á

(Lancaster et al,1982)

Tinh bột khoai mì được các nước trên Thế giới sản xuất nhiều để tiêu thụ và xuất khẩu Brazil sản xuất khoảng 25 triệu tấn/năm Nigeria, Indonesia và

Thái Lan cũng sản xuất một lượng lớn chủ yếu 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 Latinh và Caribbean sản xuất (FAO,1998)

Băm nghiền

Sấy khô Vỏ cho cừu ăn

Lắng ly tâm Đóng gói

Nước

Quạt hút

Quạt hútLọc

Ép bãRửa

Chương1: Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì

1.2.3 Quy trình chế biến tinh bột khoai mì trong nước

Ở Việt Nam, do không có đủ điều kiện để xây dựng các nhà máy chế biến

nên ngành công nghiệp sản xuất tinh bột khoai mì trong nước bị hạn chế Các cơ sở

sản xuất gồm sản xuất theo quy mô hộ gia đình, sản xuất trung bình và sản xuất

lớn Sản xuất quy mô hộ gia đình sử dụng các kỹ thuật truyền thống đơn giản, sản

xuất dưới 50 tấn sắn mì tươi mỗi ngày Sản xuất quy mô trung bình từ 50 – 200 tấn

khoai mì tươi mỗi ngày, sản xuất bằng quy trình tự dộng Sản xuất quy mô lớn hơn

1000 tấn khoai mì tươi mỗi ngày

Ơû Việt Nam, tinh bột khoai mì được sản xuất theo quy trình chủ yếu như sau:

Hình 1.3 Quy trình chế biến tinh bột khoai mì tại Việt Nam

1.2.4 Một số quy trình sản xuất tinh bột khoai mì ở Việt Nam hiện nay:

Nhà máy sản xuất tinh bột Phước Long – Xã Bù Nho – Huyện Phước Long

– Tỉnh Bình Phước

Nhà máy Phước Long là một thành viên của công ty cổ phần trách nhiệm hữu

hạn Vedan Việt Nam, mới thành lập năm 1996 nhằm phát huy hơn nữa hiệu quả

kinh doanh của công ty Vedan Việt Nam Sự ra đời của công ty đòi hỏi sự nguyên

Bã

Củ mì tươi

Nước

Sấy

Tinh bột khô

Tinh bột ướt Nước

Mài

Rửa, phân ly, lắng,

Lột vỏ, cắt khúc,

cứu toàn diện, công phu về nhiều mặt đặc biệt là công nghệ sản xuất Sau đây là

công nghệ của nhà máy:

Đóng

Rửa

Khoai mì

Tinh bột

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột mì ở nhà máy Phước Long

Chương1: Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì

Doanh nghiệp tư nhân Hoàng Minh ở Long Phước - Long Thành - Đồng

Tinh bột

Bột xấu Phơi Bột mủ

Vỏ Nước

Nước thải

Các cơ sở thủ công ở Thủ Đức:

Các cơ sở sản xuất tinh bột khoai mì thủ công ở Thủ Đức công suất trung

bình, nhỏ, sản xuất theo công nghệ cổ điển như sau:

Củ mì tươiSàng, tách vỏRửa, cắt khúc

Tinh bột ướt

Lắng 1Lắng 2Vô bao

Nước, vỏ gỗ, cắtNước thải, vụn mì

Nước Nước

Nước Nước

Bã, nước thải

Chương1: Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì

1.3 TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH CHẾ BIẾN

TINH BỘT KHOAI MÌ

1.3.1 Ô nhiễm nước thải

1.3.1.1 Các công đoạn phát sinh nước thải

Trong công nghiệp chế biến tinh bột, nước được sử dụng trong quá trình sản

xuất chủ yếu ở các công đoạn rửa củ, ly tâm, sàng loại sơ, khử nước.Trong công

đoạn rửa, nước được sử dụng cho việc rửa củ mì trước khi lột vỏ để loại bỏ các chất

bẩn bám trên bề mặt Nếu rửa không sạch, bùn bám trên củ sẽ làm cho tinh bột có

màu rất xấu Trong công đoạn ly tâm và sàng loại xơ, nước được sử dụng nhằm mục

đích rửa và tách tinh bột từ bột xơ củ mì Ngoài ra, nước còn được sử dụng trong quá

trình nghiền củ mì nhưng với khối lượng không đáng kể Tóm lại, lượng nước thải

phát sinh dự kiến có 10% bắt nguồn từ nước rửa củ và 90% xả ra từ công đoạn ly

tâm, sàng lọc, khử nước

1.3.1.2 Lưu lượng

Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà lượng nước thải sinh ra nhiều ít khác nhau

Đối với công nghệ sản xuất của Indonesia, lưu lượng sử dụng 28m3/tấn sản phẩm

Công nghệ của Đức sử dụng 30-50m3/tấn sản phẩm

Ở Việt Nam quy trình sản xuất sử dụng 10-20m3/tấn sản phẩm 95% lượng

nước sử dụng được thải ra ngoài mang theo một phần tinh bột không thu hồi, các

protein, chất béo và các chất khoáng… trong dịch bào của củ và cả những thành

phần như SO32-, SO42- từ công đoạn tẩy trắng sản phẩm Nước thải tinh bột mì có lưu

lượng lớn, hàm lượng cặn lơ lững và nồng độ chất hữu cơ cao (COD : 5000 – 20000

mg/l), nước trắng đục, mùi chua nồng đã và đang gây ô nhiễm đáng kể đến môi

trường

1.3.1.3 Thành phần tính chất nước thải

Bảng 1.2 Thành phần tính chất nước thải tinh bột khoai mì phát sinh từ các

công đoạn chế biến

Nước thải Chỉ tiêu Đơn vị Từ công đoạn

rửa củ

Từ công đoạn

ly tâm, sàng lọc

Nước thải tổng hợp (cống chung)

4 – 4.5 1.300 – 1.800 3.500 – 4.500 4.000 – 4.800

70 – 75 5.5 – 10

4.5 – 5.0 1.100 – 1.500 3.500 – 4.000 4.000 – 4.400

60 – 70 5.5 – 10

5 – 25

(Nguồn Xí nghiệp môi trường – ECO)

Nước thải khoai mì được thải ra chủ yếu từ giai đoạn rửa củ và tách tinh bột

(ly tâm, sàng lọc) Loại nước thải này có đặc tính tương tự như đặc tính nước thải

các ngành thực phẩm khác Tức là trong thành phần của nước thải khoai mì chứa

hàm lượngchất hữu cơ rất cao, độ đục cao do ảnh hưởng của cặn lơ lửng nên có khả

năng gây ô nhiễm môi trường rất lớn

Đặc biệt, trong nước thải khoai mì có chứa HCN là một acid có tính chất độc

hại Đây là chất hóa học trong khoai mì gây nên trạng thái say, ngộ độc khi ăn phải

quá nhiều Khi ngâm khoai mì vào nước một phần HCN sẽ vữa ra tan vào trong

nước và theo nước thải ra ngoài Ngoài ra, trong quá trình hoạt động có sục khí SO2

vào ở công đoạn trích ly, SO2 khi gặp nước sẽ chuyển hóa thành acid H2SO3 làm

cho pH trong nước giảm xuống rất nhiều

Chương1: Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì

1.3.2 Ô nhiễm chất thải rắn

Sau nước thải, chất thải rắn là nguồn ô nhiễm đáng quan tâm tại các cơ sở sản

xuất tinh bột khoai mì Chất thải rắn gây ô nhiễm được đặc trưng bởi cả hai yếu tố:

khối lượng và nồng độ chất bẩn Các loại chất thải rắn phát sinh trong quá trình sản

xuất tinh bột khoai mì gồm có:

Vỏ gỗ củ mì và đất cát: chiếm 3% tỉ lệ nguyên liệu, chứa rất ít nước,

thành phần chủ yếu là đất cát và các yếu tố khó phân huỷ khác

Vỏ thịt và xơ bã: chiếm 24% nguyên liệu, chứa nhiều nước, độ ẩm

khoảng 78 – 80%, lượng tinh bột còn lại 5 – 7%, sản phẩm có dạng bột nhão và no

nước Lượng bột còn lại trong xơ bã rất dễ bị phân huỷ và gây mùi hôi thối

1.3.3 Ô nhiễm khí thải

Nguồn khí thải gây ô nhiễm tại các cơ sở sản xuất tinh bột mì phát sinh từ:

Khí thải từ buồng đốt lưu huỳnh (trong công đoạn tẩy trắng bột khoai

mì), thành phần chủ yếu là SO2 và lưu huỳnh không bị oxy hoá hết

Khí thải từ lò đốt dầu ( để lấy nhiệt cho vào khâu sấy tinh bột ) và máy

phát điện Cả hai thiết bị này đều dùng dầu FO Khí thải chứa NOx, SOx, CO, bụi

Mùi hôi thối sinh ra trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp

ao sinh học, hoặc từ sự phân hủy các chất thải rắn không được thu kịp thời hoặc từ

sự lên men các chất hữu vơ có trong nước thải

Quá trình vận chuyển nguyên liệu để sản xuất và vận chuyển thành

phẩm của nhà máy bằng các phương tiện vận tải cũng sẽ phát sinh một lượng khí

thải tương đối lớn

FDEG

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝÙ NƯỚC THẢI

TINH BỘT KHOAI MÌ

Chương2: Các phương pháp xử lýù nước thải tinh bột khoai mì

Việc lựa chọn phương pháp xử lý nước thải phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Đặc tính của nước thải: cần xác định thành phần cụ thể các chất ô

nhiễm trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, keo, hoà tan…) Khả năng

phân huỷ sinh học và độ độc các thành phần hữu cơ, vô cơ trong nước thải

Mức độ yêu cầu xử lý: chất lượng nước đầu ra thoả mãn yêu cầu hay

tiêu chuẩn cụ thể nào đó

Chi phí xử lý, điều kiện mặt bằng, địa hình tại nơi dự kiến xây dựng hệ

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌÙ

2.1.1 Phương pháp cơ học

Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, người ta thường dùng các phương

pháp cơ học như: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của

lực ly tâm, trọng lực Việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào kích thước

hạt, tính chất hoá lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch

cần thiết

Lọc qua song chắn rác, lưới chắn rác

Đây là bước xử lý sơ bộ, mục đích của quá trình là khử các tạp chất có thể gây

ra sự cố trong quá trình vận hành ở các công trình sau như làm tắc bơm, đường ống

dẫn Do đó bước này cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và

thuận lợi cho cả hệ thống

Lắng

Trong xử lý nước thải, quá trình lắng thường được sử dụng để loại tạp chất

dạng huyền phù thô ra khỏi nước Để tiến hành quá trình này người ta thường dùng

các dạng bể lắng ngang, bể lắng đứng

Trong nước thải sản xuất tinh bột luôn chứa một lượng tinh bột bị thất thoát do

không đủ thời gian lắng, sau khi thải bỏ chúng sẽ lắng tụ trong hệ thống cống rãnh

gây tắc nghẽn đường ống Ta có thể cho lắng tiếp một thời gin trước khi thải bỏ,

phần cặn lắng có thể làm thức ăn cho gia súc

2.1.2 Phương pháp hóa học

Trung hoà

Nước thải thường có chứa acid hoặc kiềm do đó có độ pH khác nhau Để đảm

bảo hiệu quả cho các công trình sinh học phía sau và tránh hiện tượng ăn mòn ta

cần phải đưa pH về 6.5 ÷8.5 trước khi khi thải vào nguồn tiếp nhận hay đến công

trình xử lý tiếp theo

Khử trùng

Phương pháp này dùng để khử khuẩn trong nước thải Thông thường nước thải

sau xử lý bằng phương pháp sinh học có thể chứa đến 106vi khuẩn trong 1ml nước

thải Thông thường người ta dùng các chất có tính oxy hoá cao để khử vi khuẩn

Oxy hóa

Phương pháp oxy hoá có tác dụng : khử trùng nước, chuyền một nguyên tố hoà

tan sang kết tủa, biến đổi các chất không phân huỷ sinh học thành nhiều chất đơn

giản hơn…

Các chất oxy hóa thông dụng : Ozon (O3), Chlorine (Cl2), Hydro peroxide

(H2O2), Kali permanganate (KMnO4)

2.1.3 Phương pháp hóa lý

Cơ sở của phương pháp này là dựa trên những phản ứng hoá học diễn ra giữa

các chất ô nhiễm và hoá chất thêm vào Những phản ứng diễn ra thường là phản

Chương2: Các phương pháp xử lýù nước thải tinh bột khoai mì

ứng oxy hoá khử, phản ứng trung hoà hay phản ứng phân huỷ Các phương pháp

hoá lý thông thường: phương pháp keo tụ, phương pháp tuyển nổi…

Keo tụ

Quá trình keo tụ tạo bông được áp dụng để khử màu, giảm lượng cặn lơ lửng

trong xử lý nước thải Chất keo tụ có tác dụng làm cho các hạt rất nhỏ trở thành các

hạt có kích thước lớn từ đó lắng dễ dàng hơn Các chất keo tụ thông thường là phèn

nhôm, phèn sắt… được kết hợp sử dụng với polymer trợ keo tụ để tăng hiệu quả xử

lý cho quá trình Các chất này trung hoà điện tích các hạt keo trong nước, ngăn cản

sự chuyển động hỗn loạn của các ion giúp việc liên kết tạo bông thuận lợi

Phương pháp này loại bỏ được hầu hết các chất bẩn lo lửng trong nước thải tuy

nhiên chi phí xử lý cao, do đó áp dụng phương pháp này không hiệu quả về mặt

kinh tế

Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi dùng để tách các hạt rắn hoặc các hạt lỏng ra khỏi

nước thải Trong nhiều trường hợp tuyển nổi còn được sử dụng để tách các tạp chất

tan như các chất hoạt động bề mặt Trong xử lý nước thải được dùng để loại bỏ dầu

mỡ, cặn lơ lửng, bùn hoạt tính…

Phương pháp tuyển nổi có ưu điểm là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng

rộng rãi, chi phí đầu tư và vận hành không lớn Có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ, hiệu

quả xử lý cao, có thể thu hồi tạp chất

Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ thường được áp dụng ở giai đoạn xử lý sau cùng để khử

triệt để các chất hữu cơ hoà tan sau xử lý sinh học Phương pháp này còn dùng để

xử lý cục bộ một lượng nhỏ các chất có độc tính cao và không thể phân huỷ bằng

con đường sinh học Ưu điểm của phương pháp là khả năng xử lý cao, có thể thu

hồi, tái sử dụng được chất thải Chất hấp phụ có thể là than hoạt tính ( phổ biến

nhất ), các chất tổng hợp, một số chất thải của sản xuất như : xỉ…

Các quá trình tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác

nhau Các pha này có thể là chất rắn, hoăïc một gel trương nở do dung môi hoăïc

thậm chí là một chất lỏng Việc ứng dụng màng để tách chất phụ thuộc vào độ

thấm của các hợp chất đó qua màng

Các phương pháp điện hoá

Người ta sử dụng các quá trình oxy hoá cực anot và khử của catot, đông tụ

điện để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hoà tan và phân tán Tất cả các quá

trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua nước

thải

2.1.4 Phương pháp sinh học

Nước thải khoai mì chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao (tỉ lệ BOD/COD =

0,87) nên dùng phương pháp sinh học để xử lý là hợp lý

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan hoặc

các chất phân tán nhỏ, chất keo cũng như một số chất vô cơ như : H2S, sulfide,

ammonia, … dựa trên hoạt động của vi sinh vật

Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn thức ăn và

tạo năng lượng để duy trì hoạt động sống Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân

hủy sinh học là: khí CO2, nitơ, H2O, ion sulfate, CH4, sinh khối vi sinh vật …

2.1.4.1 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí

Quá trình phân huỷ sinh học hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh vật nhằm

oxy hoá các hợp chất hữu cơ trong điều kiện có oxy

Quá trình xử lý hiếu khí gồm ba giai đoạn:

Oxy hoá các chất hữu cơ:

CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ΔH

Tổng hợp tế bào mới:

CxHyOz + O2 + NH3 → Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O - ΔH

Chương2: Các phương pháp xử lýù nước thải tinh bột khoai mì

Phân huỷ nội bào:

C5H7O2 + O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + ΔH

Trong 3 loại phản ứng ΔH là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào Các chỉ

số x, y, z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu cơ bị oxy hoá

Ngoài ra trong quá trình hiếu khí, NH4+ và H2S cũng bị loại trừ nhờ quá trình

ntrate hoá và quá trình sulphate hóa của sinh vật tự dưỡng

NH4+ + 2 O2 NO3- + 2 H+ + H2O + ΔH

H2S + 2 O2 SO42- + 2 H+ + ΔH

Aerotank

Là công trình xử lý nước thải có dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt tính và

được cung cấp oxy bằng khí nén hoặc làm thoáng, khuấy đảo liên tục Trong điều

kiện như thế bùn phát triển ở trạng thái lơ lửng và cho hiệu suất phân huỷ các chất

hữu cơ khá cao

Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật có trong nước thải kết cụm và tạo

thành các cụm bông bùn có khả năng hấp thụ và phân huỷ các chất hữu cơ khi có

mặt oxy hoà tan Các bông này có màu nâu, dễ lắng

Khi ứng dụng quá trình bùn hoạt tính cần chú ý các điểm sau:

Cần phải cân bằng dinh dưỡng trong nước thải theo tỉ lệ BOD5 :N :P bình thường là 100 :5:1; đối với xử lý kéo dài là 200:5:1

Chỉ số thể tích bùn SVI : là số ml nước thải đang xử lý lắng được 1g bùn sau 30 phút

Chỉ số MLSS: là chất rắn tổng hợp trong chất lỏng, rắn, huyền phù, gồm bùn hoạt tính và chất lơ lửng còn lại chưa được vi sinh kết bông

Lọc sinh học hiếu khí :

Cơ chế hoạt động nhờ quá trình dính bám của một số vi khuẩn hiếu khí lên

lớp vật liệu giá thể Do quá trình dính bám tốt nên lượng sinh khối tăng lên và thời

gian lưu bùn kéo dài nên có thể xử lý được nước thải có tải trọng cao Tuy nhiên hệ

thống dễ bị tắt do quá trình phát triển nhanh chóng của vi sinh hiếu khí nên thời

gian hoạt động dễ bị hạn chế

Lọc sinh học nhỏ giọt :

Là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước Các vật

liệu lọc có độ rỗng và diện tích tiếp trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong điều

kiện có thể Nước đến lớp vật liệu chia thành các dòng hoặc các hạt nhỏ chảy thành

lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề

mặt vật liệu và được làm sạch nhờ các vi sinh vật trên màng phân huỷ hiếu khí các

chất hữu cơ có trong nước

Đĩa quay sinh học :

Gồm các đĩa tròn, phẳng được lắp trên một trục Các đĩa này được đặt ngập

một phần trong nước và có tốc độ quay chậm khi làm việc Khi quay màng sinh học

bám dính trên bề mặt đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải sau đó tiếp xúc

với oxy khi ra khỏi nước Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa được tiếp xúc

với chất hữu cơ, vừa tiếp xúc với oxy vì vậy chất hữu cơ được phân huỷ nhanh

Chương2: Các phương pháp xử lýù nước thải tinh bột khoai mì

2.1.4.2 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí là quá trình phân huỷ sinh học các chất hữu cơ

thành sản phẩm cuối cùng là CH4 và CO2 nhờ vi sinh vật trong điều kiện không có

oxy

Các quá trình xử lý gồm:

Hình 2.1 Các công nghệ xử lý kỵ khí

Quá trình phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn

Đây là loại bể xáo trộn liên tục, không tuần hoàn bùn Bể thích hợp xử lý

nước thải có hàm lượng chất hữu cơ hoà tan dể phân hủy nồng độ cao hoặc xử lý

bùn hữu cơ Thiết bị xáo trộn có thể dùng hệ thống cánh khuấy cơ khí hoặc tuần

hoàn khí biogas ( đòi hỏi có máy nén khí biogas và phân phối khí nén ) Trong quá

trình phân hủy lượng sinh khối mới sinh ra và phân bố trong toàn bộ thể tích bể

Hàm lượng chất lơ lửng ở dòng ra phụ thuộc vào thành phần nước thải vào và

yêu cầu xử lý

Thời gian lưu sinh khối chính là thời gian lưu nước

Thời gian lưu bùn thông thường từ 12 - 30 ngày

Tải trọng đặc trưng cho bể này là 0.5 - 0.6 kgVS/m3.ngày

Công nghệ xử lý kỵ khí

Lọc

kỵ khí

Tầng

lơ lửng Vách

ngăn