Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ hybrid kết hợp bùn hoạt tính và bentonite

Luận văn nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì sau phân hủy kị khí trên mô hình sinh học hiếu khí có sự kết hợp giữa bùn hoạt tính với Bentonite trong cùng một bể phản ứn

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

- o0o -

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS LÊ HOÀNG NGHIÊM

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC

SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày tháng năm 2009

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp.HCM, ngày 10 tháng 12 năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: ĐẶNG LÊ HIỀN Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 10/07/1982 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường MSHV: 02505557

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ BẰNG

CÔNG NGHỆ HYBRID KẾT HỢP BÙN HOẠT TÍNH VÀ BENTONITE

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

- Nhiệm vụ:

Nghiên cứu khả năng xử lý COD, N trong nước thải tinh bột mì của công nghệ Hybrid kết hợp bùn hoạt tính và Bentonite

- Nội dung:

+ Xác định hàm lượng bentonite tối ưu

+ Xác định hiệu quả xử lý COD, N

+ Chọn thông số tối ưu cho việc thiết kế và vận hành mô hình

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25 / 01 / 2009

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 / 7 / 2009

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của Quý thầy

cô khoa Môi trường, trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh và các bạn

bè, sinh viên cùng làm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Phước; cô Nguyễn Thị Thanh Phượng đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Cảm ơn các bạn học viên khóa 2006 và các bạn sinh viên cùng làm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm đã giúp tôi trong quá trình vận hành mô hình Cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong chặng đường học tập và nghiên cứu

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2008

Học viên

Đặng Lê Hiền

TÓM TẮT

Trong những năm gần đây, ngành sản xuất tinh bột khoai mì ở nước ta trên đà phát triển mạnh Song đi đôi với việc mang lại nhiều lợi ích kinh tế, ngành công nghiệp này đã và đang gây ra những tác động to lớn đối với môi trường Đặc biệt nước thải khoai mì với hàm lượng nitơ cao và lưu lượng lớn đang trở thành một nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng Tuy nhiên, hiện nay các công nghệ xử lý tinh bột khoai mì hoạt động khá phức tạp và chưa hoạt động có hiệu quả Thúc đẩy hơn nữa sự phát triển của ngành sản xuất tinh bột khoai mì, đồng thời bảo vệ hoàn cảnh sống của con người đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu để tìm ra công nghệ xử lý nước thải tinh bột khoai mì phù hợp và kinh tế nhất Luận văn nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì sau phân hủy

kị khí trên mô hình sinh học hiếu khí có sự kết hợp giữa bùn hoạt tính với Bentonite trong cùng một bể phản ứng và đối chứng với mô hình chỉ chứa bùn hoạt tính

Kết quả cho thấy mô hình có sự kết hợp giữa bùn hoạt tính với Bentonite có hiệu quả cao hơn mô hình chỉ chứa bùn hoạt tính khoảng 11% Tại các tải trọng hiệu quả xử lý nitơ tổng của mô hình kết hợp bùn hoạt tính và Bentonite cao hơn mô hình bùn hoạt tính từ 17% đến 33.3% Hiệu quả xử lý COD, Nitơ của các mô hình kết hợp bùn hoạt tính và Bentonite tăng dần theo nồng độ mô hình nghiên cứu từ 500 – 4.000 mg/l nhưng không đáng kể, nồng độ Bentonite thích hợp từ 500 -1.000 mg/l

Từ kết quả trên đã tiến hành nghiên cứu trên mô hình động, kết qua cho thấy

hiệu suất xứ lý COD, TNK, N-NH3 tương ứng là 95.7%, 84.6%, 89.2% (ứng với tải trọng 1,8 kgCOD/m3.d, HRT = 22h)

ABSTRACT

In recent years, cassava processing industry in our country is on the strong

development momentum Beside bringing many economic benefits, the

industry has been causing great impact on the environment Especially, cassava

wastewater with high nitrogen concentration and the flow rate are becoming a

major source of pollution seriously However, at the present time, tapioca

wastewater treatment technologies really complicate and not operating

effectively Further promoting the development of cassava production and

protection of human life circumstances require researched to find the cassava

wastewater treatment technology and the best appropriate economic

This thesis studied the efficiency of removing tapioca wastewater after

anaerobic decomposition on aerobic biological model which connect with

active sludge and Bentonite in the same tank and the blank reaction containing

only activated sludge

Results showed that the model with combination of active sludge and Bentonite

has higher efficiency than model containing only active sludge about 11% At

the organic loading rates, the performance of removing nitrogen in hybrid

model higher from 17% to 33.3% than other Effective removing of COD,

nitrogen of models combining active sludge and bentonite are increasing with

the concentration of study models from 500-4000 mg/L but not significant,

concentrations of Bentonite appropriate from 500 -1000 mg/L

From the above results, researching on the models, the results showed that the

COD treatment efficiency, TNK, N-NH3 95.7%, 84.6%, 89.2%, respectively

(1.8 kgCOD/m3.d, HRT = 22h)

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I

TÓM TẮT ii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT x

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN VÀ SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ .3

1.1.1 Các giai đoạn chế biến tinh bột mì 3

1.1.2 Một số quy trình chế biến và sản xuất tinh bột khoai mì 4

1.2 CÁC CHẤT THẢI PHÁT SINH DO CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI M 12

1.2.1 Ô nhiễm nước thải 13

1.2.2 Ô nhiễm chất thải rắn 15

1.2.3 Ô nhiễm khí thải 16

1.3 MỘT SỐ QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ Ở VIỆT NAM 16

1.3.1 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Phước Long 16

1.3.2 Quy trình xử lý nước thải tinh bột mì quy mô hộ gia đình ở Bình Định .17

1.3.3 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Hoàng Minh 17

1.3.4 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Tân Châu – Tây Ninh 18

1.3.5 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Vedan Hàm Thuận Nam – Bình Thuận 19

1.3.6 Trạm XLNT Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Vedan ở Phước Long, Bình Phước 20

1.3.7 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Trường Hưng – huyện Tân Biên – tỉnh Tây Ninh Q = 1000 m3/ngày 21

1.3.8 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Thừa Thiên Huế 22

1.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÃ ĐƯỢC ỨNG DỤNG Ở NƯỚC NGOÀI 23

Chương 2 : CÔNG NGHỆ HYBRID HIẾU KHÍ KẾT HỢP BÙN HOẠT TÍNH VÀ BENTONITE 25

2.1 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG LƠ LỬNG VÀ DÍNH BÁM 25

2.1.1 Quá trình sinh trưởng lơ lửng 25

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vi sinh vật trong quá trình bùn hoạt tính 25

2.1.3 Các thông số kiểm soát quá trình 26

2.2 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG BÁM DÍNH .27

2.2.1 Cấu tạo màng vi sinh vật 27

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến màng sinh học .28

2.3 TỔNG QUAN VỀ ZEOLITE 28

2.3.1 Khái niệm 29

2.3.2 Cấu trúc của zeolite 30

2.3.3 Phân loại 31

2.3.5 Ứng dụng 32

2.4 CÔNG NGHỆ HYBRID HIẾU KHÍ KẾT HỢP BÙN HOẠT TÍNH VỚI BENTONITE 36

2.4.1 Công nghệ Hybrid 36

2.4.2 Công nghệ hybrid sử dụng bột khoáng trong bể bùn hoạt tính 37

2.4.3 Cơ sở lựa chọn công nghệ 38

2.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ HYBIRD 38

2.5.1 Hệ hybrid kị khí sinh trưởng lơ lững .38

2.5.2 Hệ hybrid kị khí tăng trưởng bám dính kết hợp lơ lững 40

2.5.3 Công nghệ hybrid hiếu khí 42

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .46

3.1.1 Zeolite 46

3.1.2 Nước thải tinh bột mì .46

3.2 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU .48

3.2.1 Mô hình tỉnh 48

3.2.2 Mô hình động 49

3.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 50

Chương 4 : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 52

4.1 TẢI TRỌNG 0.5 KGCOD/M3.NGĐ .52

4.1.1 Kết quả theo dõi ngày .52

4.1.2 Kết quả khảo sát tốc độ tiêu thụ cơ chất theo thời gian .57

4.2 TẢI TRỌNG 1 KGCOD/M3.NGĐ .61

4.2.1 Kết quả theo dõi ngày .61

3.1.2 Kết quả khảo sát tốc độ tiêu thụ cơ chất theo thời gian .66

4.3 TẢI TRỌNG THEO DÕI 1.5 KGCOD/M3.NGĐ .70

4.3.1 Kết quả theo dõi ngày .70

4.3.2 Kết quả khảo sát tốc độ tiêu thụ cơ chất theo thời gian .75

4.4 KẾT LUẬN TẢI TRỌNG VÀ NỒNG ĐỘ 80

4.5 Mô hình động ……… 83

Chương 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87

5.1 KẾT LUẬN 87

5.2 KIẾN NGHỊ .87

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột khoai mì quy mô hộ gia đình ở quận

Thủ Đức, TP.HCM (Số 5 - Đường số 9 – KP4 – phường Bình Chiểu) 5

Hình 1.3 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại nhà máy Hoàng Minh 6

Hình 1.4 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại Công ty VEDAN 7

Hình 1.5 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại nhà máy Phước Long 7

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì kiểu Thái Lan 9

Hình 1.7 Quy trình sản xuất tinh bột mì quy mô lớn tại công ty TNHH Phước Long Tapioca 10

Hình 1.8: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Phước Long 15

Hình 1.9: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì ở Bình Định 15

Hình 1.10: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Hoàng Minh 16

Hình 1.11: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Tân Châu – Tây Ninh 17

Hình 1.12: Sơ đồ công nghệ XLNT Nhà máy Vedan – Tỉnh Bình thuận 18

Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ trạm XLNT Nhà máy Vedan Phước Long 18

Hình 1.14: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Nhà máy Trường Hưng 20

Hình 1.15: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy Thừa Thiên Huế 24

Hình 2.1 Cấu tạo lớp màng vi sinh vật 25

Hình 2.2: Cấu trúc của zeolite 28

Hình 1.3: Một số zeolite tự nhiên và zeolite tổng hợp 29

Hình 2.4: Khả năng trao đổi ion của zeolite .31

Hình 2.5: Các vị trí cation trong zeolite A 31

Hình 2.6: Khả năng làm mềm nước của zeolite 31

Hình 2.7: Khả năng sàng lọc phân tử của zeolite 31

Hình 3.1: Bentonite 32

Hình 3.2: Mô hình thí nghiệm 44

Hình 4.1: Đồ thị biến thiên COD và HQXL ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ .46

Hình 4.2: Đồ thị biến thiên pH ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 50

Hình 4.3: Đồ thị biến thiên NH3 và HQXL ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 50

Hình 4.4: Đồ thị biến thiên NO3- ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 50

Hình 3.4: Đồ thị biến thiên NO2- ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 51

Hình 4.5: Đồ thị biến thiên TNK và HQXL ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 51

Bảng 4.2: Bảng theo dõi MLVSS ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 51

Hình 4.6 Đồ thị MLVSS ở mổi tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ .52

Hình 4.7: Đồ thị biến thiên pH theo thời gian ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 52 Hình 4.8: Đồ thị biến thiên HQXL COD theo thời gian ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 54

Hình 4.9: Đồ thị biến thiên COD theo thời gian tải trọng 0.5kgCODm3.ngđ .54

Hình 4.10: Đồ thị biến thiên NH3 theo thời gian tải trọng 0.5kgCODm3.ngđ 55

Hình 4.11: Đồ thị biến thiên hiệu quả xử lý NH3 theo thời gian ở tải trọng 0.5kgCODm3.ngđ 55

Hình 4.12: Đồ thị biến NO3- theo thời gian ở tải trọng 0.5kgCODm3.ngđ 56

Hình 4.13: Đồ thị biến thiên pH ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 56

Hình 4.15: Đồ thị biến thiên NH3 và HQXL ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 59

Hình 4.16: Đồ thị biến thiên NO3 ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 59

Hình 4.17: Đồ thị biến thiên NO2 ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 60

Hình 3.18: Đồ thị biến thiên TNK và HQXL ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 60

Hình 4.19 Đồ thị MLVSS của các mô hình ở i tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ .61

Hình 4.20: Đồ thị biến thiên pH theo thời gian ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 61

Hình 4.21: Đồ thị biến thiên COD theo thời gian tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ .63

Hình 4.22: Đồ thị biến thiên hiêu quả xử lý COD theo thời gian ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 63

Hình 4.23: Đồ thị biến thiên NH3 theo thời gian ở tải trọng 1kgCODm3.ngđ 64

Hình 4.24: Đồ thị biến thiên HQXL NH3 theo thời gian ở tải trọng 1kgCODm3.ngđ 64

Hình 4.25: Đồ thị biến thiên NO3- theo thời gian ở tải trọng 1kgCODm3.ngđ 65

Hình 4.26: Đồ thị biến thiên pH ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ 65

Hình 4.27: Đồ thị biến thiên COD và HQXL ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ .68

Hình 4.28: Đồ thị biến thiên NH3 và HQXL ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ 68

Hình 4.29: Đồ thị biến thiên NO3- ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ 69

Hình 4.31: Đồ thị biến thiên TNK và HQXL ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ 69

Hình 4.32 Đồ thị SS của các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ 70

Hình 4.33: Đồ thị biến thiên pH theo thời gian ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ 71

Hình 4.34: Đồ thị biến thiên CODtheothời gian tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ .72

Hình 4.35: Đồ thị biến thiên hiêu quả xử lý COD theo thời gian ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ 73

Hình 4.37: Đồ thị biến thiên NH3 theo thời gian ở tải trọng 1kgCODm3.ngđ 73

Hình 4.38: Đồ thị biến thiên NO3- theo thời gian ở tải trọng 1kgCODm3.ngđ 74

Hình 4.39: Đồ thị so sánh HQXL ý COD qua các tải trọng của các mô hình .75

Hình 4.40: Đồ thị so sánh HQXL TNK qua các tải trọng của các mô hình .77

Hình 4.41: Đồ thị so sánh NO3- đầu ra qua các tải trọng của các mô hình 77

Hình 4.42: Đồ thị so sánh NO3- đầu ra qua các tải trọng của các mô hình 78

Hình 4.43: Hiệu quả xử lý COD theo tải trọng 78

Hình 4.44: Hiệu quả xử lý NH3 theo tải trọng .81

Hình 4.45: Hiệu quả xử lý TNK theo tải trọng .81

Hình 4.46: So sánh NO3- đầu vào, ra tại các tải trọng 82

Hình 4.47: So sánh NO2- đầu vào, ra tại các tải trọng 83

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Số huyện có cơ sở sản xuất tinh bột khoai mì quy mô hộ gia đình 5

Bảng 1.2 : Thành phần nước thải tinh bột khoai mì 13

Bảng 2.1 Đặc trưng chính của kỹ thuật tổ hợp hiếu khí 44

Bảng 3.1: Thành phần nước thải tinh bột mì 49

Bảng 3.2: Thành phần nước thải tinh bột mì sau phân hủy kị khi 49

Bảng 4.1 : Kết quả theo ngày ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 51

Bảng 4.3 : Kết quả ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 52

Bảng 4.4: Bảng theo dõi MLVSS ở g 1kgCOD/m3.ngđ .56

Bảng 4.5 : Kết quả theo ngày ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ .61

Bảng 4.6: Bảng theo dõi MLVSS ở trọng 1.5 kgCOD/m3.ngđ 62

Bảng 4.7: So sánh hiệu quả xử lý COD (%) theo tải trọng giữa các mô hình 76

Bảng 4.9: So sánh NO3- đầu ra theo tải trọng giữa các mô hình 86

Bảng 4.10: So sánh NO2- đầu ra theo tải trọng giữa các mô hình 86

Bảng 4.11: So sánh Nitơ tổng đầu ra theo tải trọng giữa các mô hình .87

Bảng 4.12: Kết quả COD mô hình động 89

Bảng P.1: Bảng theo dõi pH của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 89

Bảng P.2: Bảng theo dõi COD của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 90

Bảng P.3: Bảng theo dõi NH3 của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 91

Bảng P.4: Bảng theo dõi NO3- của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 92

Bảng P.5: Bảng theo dõi NO2- của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 93

Bảng P.6: Bảng theo dõi biến thiên pH theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ 94

Bảng P.7: Bảng theo dõi biến thiên COD theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ .94

Bảng P.8: Bảng theo dõi biến thiên NH3 theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ .95

Bảng P.9: Bảng theo dõi biến thiên NO3- theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngđ .95

Bảng P.10: Bảng theo dõi pH của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 96

Bảng P.11: Bảng theo dõi COD của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 97 Bảng P.12: Bảng theo dõi NH3 của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 98

Bảng P.13: Bảng theo dõi NO3- của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 99

Bảng P.14: Bảng theo dõi NO2- của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ 100

Bảng P.15: Bảng theo dõi NH3 của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ .101

Bảng P.16: Bảng theo dõi biến thiên pH theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ .101

Bảng P.17: Bảng theo dõi biến thiên COD theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ .102

Bảng P.18: Bảng theo dõi biến thiên NO3- theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngđ .102

Bảng P.19: Bảng theo dõi pH của các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ 103

Bảng P.20: Bảng theo dõi COD các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ng 104

Bảng P.21: Bảng theo dõi NH3 của các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ng 105

Bảng P.23: Bảng theo dõi NO2- của các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.n 107

Bảng P.24: Bảng theo dõi biến thiên pH theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ .108

Bảng P.25: Bảng theo dõi biến thiên COD theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ .108

Bảng P.26: Bảng theo dõi biến thiên NH3 theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ .109

Bảng P.27: Bảng theo dõi biến thiên NO3- theo thời gian của các mô hình ở tải trọng 1.5kgCOD/m3.ngđ .109

Bảng P28: Hiệu quả xử lý COD ở tải trọng 1.51 kgCOD/m3.ngđ 110

Bảng P29: Hiệu quả xử lý Nitơ ở tải trọng 1.51 kgCOD/m3.ngđ .110

Bảng P30: Hiệu quả xử lý COD ở tải trọng 1.7 kgCOD/m3.ngđ 110

Bảng P31: Hiệu quả xử lý Nitơ ở tải trọng 1.7 kgCOD/m3.ngđ .111 Bảng P32: Hiệu quả xử lý COD ở tải trọng 1.8 kgCOD/m3.ngđ 111

Bảng P33: Hiệu quả xử lý Nitơ ở tải trọng 1.7 kgCOD/m3.ngđ .111

Bảng P34: Hiệu quả xử lý COD ở tải trọng 2.3 kgCOD/m3.ngđ 112

Bảng P35: Hiệu quả xử lý Nitơ ở tải trọng 2.3 kgCOD/m3.ngđ .112

Bảng P36: Hiệu quả xử lý COD ở tải trọng 3 kgCOD/m3.ngđ 112

Bảng P37: Hiệu quả xử lý Nitơ ở tải trọng 3 kgCOD/m3.ngđ .113

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

BAS (Biofilm Airlift Suspension Reactor) Bể phản ứng màng sinh học lơ lửng sử

dụng khí nâng BOD (Biological oxygen demand) Nhu cầu oxi hóa sinh học

COD (Chemical oxygen demand) Nhu cầu oxi hóa hóa học

CSTR (Continously Stirred Tank Reactor) Bể phản ứng khuấy trộn liên tục

E (COD) % (COD removal efficiency) Hiệu quả xử lý COD

EPS (Extracell polymeric substances) Hợp chất polymer ngoại bào

HRT (Hydraulic retention time) Thời gian lưu nước

MLSS (Mixed liquid suspended solid) Chất rắn lơ lửng trong chất lỏng

MLVSS (Mixed liquid volatiled suspended solid) Chất rắn lơ lửng bay hơi trong chất lỏng OLR (Organic loading rate) Tải trọng chất hữu cơ

PAO (Phosphate – accumulating organism) Vi khuẩn tích lũy photphat

PS (Polysaccharides) Polysaccarit ngoại bào

SBAR (Sequencing batch airlift reactor) Bể phản ứng khí nâng từng mẽ

SBBC (Sequencing Batch Bubble Column) Cột thổi khí theo mẽ

SBR (Sequencing batch reactor) Bể phản ứng theo mẽ

SRT (Sludge retention time) Thời gian lưu bùn

SOUR (Specific oxygen ultilization rate) Tốc độ tiêu thụ oxi riêng

SVI (Sludge volume index) Chỉ số thể tích bùn

UAF (Upflow Anaerobic filter) Lọc kị khí dòng chảy ngược

UASB (Upflow anaerobic suspended blanket) Bể kị khí bằng bùn sinh trưởng lơ lửng VSS (Volatiled suspended solid) Chất rắn lơ lửng bay hơi

HQXl Hiệu quả xử lý

MỞ ĐẦU

Ô nhiễm môi trường đang là mối quan tâm hàng đầu đối với các nước đang phát triển như Việt Nam Đặc biệt trong giai đoạn đổi mới hiện nay, các khu công nghiệp, các nhà máy và cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp phát triển

ồ ạt kéo theo lượng chất ô nhiễm xả thải vào môi trường ngày càng gia tăng

Ngành công nghiệp tinh bột Việt Nam là đại diện tiêu biểu cho khu vực công nghiệp ở nông thôn và khoai mì là nguồn trích xuất tinh bột chủ yếu và kinh tế nhất Nhiều ngành công nghiệp và chế biến thực phẩm có sử dụng tinh bột khoai mì cũng rất phát triển dẫn đến nhu cầu tinh bột tăng nhanh chóng Đồng thời với nhu cầu trong nước gia tăng là nhu cầu của thế giới cũng gia tăng Đó là lý do cho sự xuất hiện ồ ạt của những nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì nhằm đáp ứng nhu cầu nói trên Ngoài ra diện tích trồng khoai mì, sản lượng khoai mì và năng suất khoai mì của nước ta cũng phát triển những năm gần đây Sản xuất tinh bột khoai mì từ bất kì cấp độ nào cũng thải ra lượng nước thải lớn chứa nhiều chất hữu cơ, N, P, SS và CN khá cao, mùi nước chua nồng, pH thấp, nước thải sản xuất tinh bột mì được đánh giá là một trong số các nguồn thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, nếu không được xử lý sẽ gây nhiều tác động trực tiếp đến môi trường, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và

ô nhiễm nguồn nước ngầm

Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải tinh bột khoai mì Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học đang được sử dụng phổ biến nhất trong hầu hết các hệ thống xử lý 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, phương pháp hoá lý kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí, hồ sinh học Tuy nhiên, để đạt tiêu chuẩn xả thải còn gặp nhiều khó khăn, thực tế cho thấy các hệ thống hoạt động không hiệu quả và khá phức tạp, nhược điểm của các hệ thống: dể bị sốc tải do lưu lượng, tính chất nước thải không ổn định, hệ thống chiếm diện tích lớn, chi phí đầu tư cao Do

đó, cần phải có một công nghệ mới phù hợp, kinh tế và xử lý hiệu quả hơn

9 Xác định hàm lượng bentonite tối ưu

9 Xác định hiệu quả xử lý COD, N

9 Chọn thông số tối ưu cho việc thiết kế và vận hành mô hình

• Tính mới của đề tài

Hiện nay, ở Việt Nam, việc áp dụng các loại bột khoáng cho xử lý nước thải dưới dạng chất mang tham gia quá trình hấp phụ, trao đổi ion và khoáng hóa cơ chất vẫn còn khá mới, đặc biệt là các hệ thống hybrid kết hợp quá trình

xử lý sinh học và hóa lý hầu như chưa được nghiên cứu và triển khai rộng rãi

Vì thế, việc nghiên cứu đề tài trên có ý nghĩa quan trọng cho thấy tính ưu việt

và tính mới của hệ thống

• Tính khoa học của đề tài.

Toàn bộ kết quả của đề tài được rút ra từ những thí nghiệm có căn cứ khoa học rõ ràng; việc tính toán, xử lý số liệu thông qua quy hoạch thực nghiệm và các phương pháp thống kê toán học nên đảm bảo tính khoa học của

đề tài

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN VÀ SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ

1.1.1 Các giai đoạn chế biến tinh bột mì

a Chuẩn bị nguyên liệu

Khoai mì tươi tối đa trong vòng 3 ngày sau khi thu hoạch phải đưa vào chế biến 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 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

b 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 H

2SO

3 để tẩy trắng bột Sau công đoạn bóc vỏ và rửa kết hợp ở trên, khoai mì được đưa tiếp vào thiết bị mài (xay) nhuyễn nối tiếp với các thùng khuấy để tách tinh bột và bã

c Tách tinh bột

Từ thùng chứa sữa bột được bơm vào máy bơm ly tâm sau đó lại được trộn với dung dịch tẩy 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 bôt, sản phẩm sau khi qua ly tâm có độ trắng đạt yêu cầu Hiệu suất thi 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

Bột sau khuấy và lắng còn lớp bột mủ trên bề mặt vì vậy cần phải đánh lại bề mật bột nhằm loại bỏ phần bột mủ kém chất lượng để thu được bột có chất lượng tốt Công đoạn này được thực hiện hai lần để loại bỏ hoàn toàn phần bột

mủ không tốt

Bột tinh sau khi đã loại bỏ bột mủ được làm ráo nước, sau đó đóng vào bao bán cho các cơ sở sấy khô sản xuất bột khoai mì khô Đây là công đoạn cuối cùng

trong dây chuyền sản xuất tinh bột ướt Sau đó tinh bột ướt sẽ được làm khô bằng dòng khí nóng để tạo sản phẩm cuối cùng là tinh bột khô

1.1.2 Một số quy trình chế biến và sản xuất tinh bột khoai mì

Tùy thuộc vào năng suất và công nghệ sản xuất, các nhà máy chế biến tinh bột

mì ở Việt Nam có thể được phân loại thành quy mô hộ gia đình (quy mô nhỏ), quy mô vừa, và quy mô lớn Quy mô hộ gia đình sử dụng các công nghệ truyền thống rất đơn giản với công suất sản xuất nhỏ hơn 50 tấn củ mì tươi mỗi ngày Các doanh nghiệp quy mô trung bình có năng suất hơn 50-200 tấn củ mì tươi/ngày và quá trình sản xuất tự động hơn Các nhà máy sản xuất quy mô lớn ứng dụng các công nghệ hiện đại và có một quá trình tự động với năng suất sản xuất của hơn 200 tấn củ mì tươi mỗi ngày

1.1.1.1 Qui trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì quy mô hộ gia đình

Theo Khoa (1998), các đơn vị chế biến tinh bột mì quy mô hộ gia đình, tập trung ở tám tỉnh Việt Nam (Bảng 1.8) Nghiên cứu được thực hiện ở khu công nghiệp Bình Chiểu (thành phố Hồ Chí Minh), Làng Bình Minh và Tân Bình (Tây Ninh) và làng Trà Cổ (Đồng Nai) Quan sát các lĩnh vực liên quan đến quy mô sản xuất hộ gia đình được trình bày dưới đây đã được thực hiện trong làng Bình Chiểu, Quận Thủ Đức, và Thành phố Hồ Chí Minh Năng suất sản xuất trung bình đối với quy mô sản xuất hộ gia đình khoảng 4-5 tấn củ tươi mỗi ngày, tương ứng 1,0 - 1,4 tấn tinh bột ướt mỗi ngày Trong quy trình sản xuất này, quá trình bóc vỏ được thực hiện bằng thủ công Nước thải sinh ra hiện tại được thải trực tiếp vào hệ thống thoát nước của thành phố, và các bán sản phẩm

ở dạng rắn đều được sử dụng cho mục đích mua bán

Bảng 1.1 Số huyện có cơ sở sản xuất tinh bột khoai mì quy mô hộ gia đình

Các quy trình sản xuất tinh bột mì ở quy mô hộ gia đình nhìn chung thì giống nhau Sơ đồ của các quy trình sản xuất được mô tả trong Hình 1.5

Công suất trung bình đối với quy mô nhỏ khoảng 4-5 tấn củ cho mỗi hộ gia đình mỗi ngày Vỏ của củ sắn tươi được bóc bằng tay trước khi củ được ngâm

và rửa trong bể nước Bước này là cần thiết để giảm lượng đất bùn cát dơ, cũng như để đảm bảo chất lượng của tinh bột Củ được rửa sẽ được chuyển sang

công đoạn mài trước khi được lọc Hỗn hợp bột mì và nước được chuyển vào

bể lắng 1 Bã thải được lấy ra và dùng cho thức ăn gia súc

Hỗn hợp bột mì và nước lưu trong bể lắng 1 khoảng 7-10 h Sau đó, chúng được trộn kỹ với nước và hóa chất tẩy rửa (10g/tấn củ mì tươi), và để lắng lần 2 khoảng 12-14 h (trong bể lắng 2) Sau khi tách chất nổi bề mặt, tinh bột còn chất bẩn được chuyển đến một bể khác và trộn lẫn với nước sạch để lắng các chất dơ và tinh bột không đạt chất lượng Hỗn hợp này được chuyển từ bể trộn đến bể lắng thứ 3, với mục đích là tuần hoàn Nó cũng mất khoảng 12-14 h để hoàn thành quá trình lắng thứ 3

Tinh bột chất lượng tốt từ bể lắng thứ hai và thứ ba được trữ lại để trao đổi mua bán Vỏ củ từ quá trình bóc vỏ, bã thu được từ quá trình lọc, dịch bã từ quá trình lắng thứ 1, và bột thải từ quá trình lắng thứ 2 được trữ lại như là nguyên liệu thô cho ngành sản xuất thức ăn gia súc Tất cả nước thải sản xuất được thải vào mương hiện có mà không có biện pháp xử lý

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột khoai mì quy mô hộ gia đình ở

quận Thủ Đức, TP.HCM (Số 5 - Đường số 9 – KP4 – phường Bình Chiểu)

1.1.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì quy mô vừa

Một số nhà máy sản xuất tinh bột mì quy mô trung bình có thể được tìm thấy ở tỉnh Bình Phước và tỉnh Tây Ninh Hai quy trình đại diện cho các quy trình quy

mô trung bình là sản xuất tinh bột ẩm và khô (Khoa (1998))

So với quy mô hộ gia đình, các quá trình sản xuất quy mô vừa đã tự động hơn Kết quả là hiệu quả tốt hơn của các giai đoạn lọc, hiệu quả sản xuất là cao hơn

và tạo ra các sản phẩm trung gian thấp hơn các sản xuất quy mô hộ gia đình

Nướ

Vỏ

Củ mì tươi

“Tapioca

Composti

NướcTinh bột không đạt chất lượng

ăn gia

Nước

Hệ thống thoát nước của thành phố

Tuy nhiên, mức tiêu thụ năng lượng và vốn đầu tư trong quá trình sản xuất quy

mô trung bình là cao hơn

Doanh nghiệp tư nhân Hoàng Minh – Long Phước, Long Thành,

Đồng Nai

Hoàng Minh là một doanh nghiệp tư nhân chuyên kinh doanh sản xuất tinh bột từ củ khoai mì Sản phẩm của nhà máy là bột thô dùng để cung cấp cho nhà máy sản xuất bột gọt VEDAN

Hình 1.3 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại nhà máy Hoàng Minh

Công ty VEDAN Việt Nam – Đồng Nai

Củ tươi

Lắng

Bóc vỏ, Rửa

Mài, â

ủ

Phơi Bột tốt

Tinh bột

Bột xấu Phơi Bột mủ

Vỏ Nước

Nước

Hình 1.4 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại Công ty VEDAN

Nhà máy sản xuất tinh bột mì 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, được thành lập năm 1996 nhằm đáp ứng nguồn nguyên liệu cho sản xuất của công ty VEDAN

Hình 1.5 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại nhà máy Phước Long

1.1.1.3 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì quy mô lớn

Băng tải

Nhiều công ty tinh bột mì quy mô lớn hình thành tại khu vực phía Nam Việt Nam từ năm 1990, nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp như sản xuất bột ngọt, dệt may, giấy, Một số công ty điển hình được đề cập ở đây bao gồm Công ty TNHH Tây Ninh Tapioca, Công ty TNHH Tân Châu Tapioca (Tây Ninh), Công ty TNHH KMC Tapioca, Công ty TNHH Phước Long Tapioca (tỉnh Bình Phước ), Và Công ty VEDAN Việt Nam (Đồng Nai) Dưới đây là sự mô tả quy trình sản xuất tinh bột mì quy mô lớn được thực hiện tại Công ty TNHH Phước Long Tapioca Trong trường hợp này, củ tươi đặt ở gần khu vực sản xuất được một xe tải chuyển vào nơi chứa vật liệu (phễu) Sau khi đi qua các phễu, củ tươi sẽ được đưa xuống một Băng tải, sau đó sẽ được nhân viên loại bỏ đá, sắt miếng, gỗ từ củ mì bằng biện pháp thủ công trước khi bước vào sàng Cát và vỏ được tách ra rồi được chuyển tới bồn rửa Nước thải trong giai đoạn này được thu lại và dẫn trực tiếp đến bể lắng

để loại bỏ cát và bụi trước khi được thải vào nguồn tiếp nhận

Củ sau khi rửa được cắt thành những miếng nhỏ và được chuyển sang giai đoạn mài Sau đó, từ thiết bị mài củ mì được cho vào máy lọc để tách tinh bột và xơ sợi Trong trường hợp này, lọc là một quá trình gồm có 3 bước: lọc thô, lọc tinh

1, và lọc tinh 2 Trong mỗi bước, SO2 được sử dụng để tẩy trắng, và sau đó dịch bã được khử nước trong máy li tâm Tinh bột ướt được làm khô bằng dòng không khí nóng Nước thải tạo ra từ giai đoạn ly tâm được thải ra và xơ sợi được bán để làm thức ăn gia súc Quá trình sản xuất tinh bột mì của công ty Phước Long Tapioca (Bình Phước) được mô tả trong Hình 1.8

So với quy mô hộ gia đình và quy mô vừa, quy trình sản xuất của một công ty quy mô lớn rõ ràng là hiện đại nhiều hơn và có hiệu quả sản xuất cao hơn, nhưng mặt khác, nó cần vốn đầu tư cao hơn và tiêu thụ năng lượng cũng cao hơn Với công nghệ lọc ba-giai đoạn, có thể nói rằng hầu như tất cả tinh bột trong củ sắn tươi đều được trích xuất hết Do phải tẩy trắng bằng SO2, sản phẩm tinh bột từ công ty này luôn cao hơn so với các sản phẩm từ nhà máy sản xuất quy mô nhỏ và vừa Trong trường hợp này, Nước thải được xử lý bằng cách sử dụng các quá trình sinh học bao gồm một UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) và hệ thống ao Nước thải từ giai đoạn rửa và ly tâm được tách riêng để xử lý Đây là một giải pháp tốt, vì các đặc tính của loại nước thải này rất khác nhau Nước thải từ giai đoạn rửa chủ yếu chứa chất rắn lơ lửng vô cơ, còn trong giai đoạn ly tâm nước thải có chứa một nồng độ chất rắn hòa tan và chất rắn lơ lửng ở dạng hữu cơ cao Hiện nay, xử lý nước thải bằng bể lắng, nước đầu ra không tái sử dụng lại cho quá trình rửa Tuy nhiên, nếu lượng nước này được tận dụng triệt để, tái sử dụng nước thải từ quá trình rửa sẽ rất hữu ích trong việc giảm lượng nước sạch cần thiết

Hình 1.6 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất tinh bột khoai mì kiểu Thái Lan

Cơng ty TNHH Phước Long Tropioca

Tinh bột ướt

Quậy, pha loãng

Tách tạp chất

Quậy

Ly tâm Tẩy chua, tẩy trắng

Làm nguội

Đóng gói Sấy khô

Hình 1.7 Quy trình sản xuất tinh bột mì quy mô lớn tại công ty TNHH

Phước Long Tapioca

1.2 CÁC CHẤT THẢI PHÁT SINH DO CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ

Bã, xơ

Bã, xơ

Bã, xơ

Thức ăn gia súc

Nước hải

Phần củ cứng Vỏ

Compostin

Củ mì

Loại bỏ cát, củ

Chất thải từ cơng nghệ chế biến nước thải tinh bột mì bao gồm: nước thải, khí thải và chất thải rắn

1.2.1 Ơ nhiễm nước thải

Sản xuất, chế biến tinh bột khoai mì tạo ra một lượng lớn nước thải bị ơ nhiễm chất hữu cớ cao Hai nguồn ơ nhiễm chính từ quá trình sản xuất tinh bột khoai mì là chất thải rắn và nước thải, với nước thải quá trình ly tâm và lắng đang là mối quan tâm lớn Với khoảng 12 m3 nước thải cho 1 tấn tinh bột được sản xuất, các ngành cơng nghiệp chế biến tinh bột khoai mì rõ ràng cĩ thể gây

ra ơ nhiễm vơ cùng nặng nề đến nguồn nước mặt và khơng khí

Trong cơng nghiệp chế biến tinh bột khoai mì, nước được sử dụng chủ yếu ở các cơng đoạn rửa củ, ly tâm, sàng loại xơ và khử nước

• Trong cơng đoạn rửa củ: nước được sử dụng để rửa củ, loại bỏ phần rễ, lớp vỏ gỗ và đất cát bám trên bề mặt củ trước khi đưa vào nghiền Nước này chỉ ơ nhiễm bởi đất cát, vỏ gỗ, ít ơ nhiễm các chất hữu cơ hịa tan, do

đĩ nên tách riêng nhằm giảm lượng nước thải và xử lý đơn giản cĩ thể tận dụng cho khâu rửa củ

• Trong cơng đoạn ly tâm và sàng loại xơ: nước được sử dụng nhằm mục đích rửa và tách tinh bột từ xơ củ mì Nước thải trong các cơng đoạn này chứa lượng cặn lơ lửng và chất hữu cơ rất cao Thành phần nước thải chế biến gồm: tinh bột, đường, protein, cellulose, các khống chất và độc tố CN-

Ngồi ra, nước cịn được sử dụng trong quá trình nghiền củ mì nhưng khối lượng khơng đáng kể

Bảng 1.2 : Thành phần nước thải tinh bột khoai mì

Nước thải tổng hợp (cống chung)

Tùy 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: 5.000 – 20.000mg/l), nước trắng ngà, đục, bốc mùi chua nồng đã và đang gây ô nhiễm đáng kể đến môi trường

• Độ pH thấp:

Nước thải khoai mì có độ pH thấp do trong thành phần của nó có chứa axit cyanhydric HCN Khi ngân khoai mì vào nước, một phần HCN (có trong thành phần khoai mì) sẽ vữa ra, tan vào trong nước và theo nước thải ra ngoài Ngoài ra, trong quá trình chế biến (công đoạn trích ly) có sục khí SO2, khi SO2gặp nước sẽ chuyển hóa thành axit sulfurơ H2SO3 làm cho pH trong nước giảm xuống nhiều Độ pH của nước thải quá thấp sẽ làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước tiếp nhận do các loại vi sinh vật có tự nhiên trong nước bị kìm hãm phát triển Ngoài ra, khi nước thải có tính axít sẽ có tính ăn mòn, làm mất cân bằng trao đổi chất tế bào, ức chế sự phát triển bình thường của quá trình sống

• Hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao:

Nước thải chế biến tinh bột có hàm lượng chất hữu cơ cao, khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng

tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt

và công nghiệp

• Hàm lượng chất lơ lững cao:

Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải tinh bột mì cũng khá cao, SS có thể lên tới vài ngàn mg/l (phụ thuộc vào công nghệ sản xuất) do xác mì mịn, khó lắng, bị cuốn theo khi xả nước thải từ bể ngân Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, không những làm mất vẻ mỹ quan mà quan trọng

nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu giảm quá trình trao đổi oxy và truyền sáng, dẫn nước đến tình trạng kỵ khí Mặt khác một phần cặn lắng xuống đáy gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè đồng thời thực hiện

quá trình phân hủy kỵ khí giải phóng ra mùi hôi thối gây ô nhiễm cho khu vực xung quanh

• Hàm lượng chất dinh dưỡng cao:

Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy Nếu nồng độ oxy giảm tới 0 gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước của thủy vực Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới không có ánh sáng Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sản, du lịch và cấp nước Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ Nồng độ làm chết tôm,

cá từ 1,2 – 3 mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l

• Độc tố CN-:

Đặc biệt trong nước thải tinh bột khoai mì có chứa axit cyanhydric HCN

là một chất cực độc Ngoài các đường hô hấp và tiêu hóa, HCN có thể đi vào

cơ thể người bằng cách ngấm qua da Khi bị nhiễm đuộc nhẹ, người cảm thấy nhức đầu, nôn mửa, tim đập mạnh Khi bị nhiễm độc nặng, người bị mất cảm giác, ngạt thở, có thể đi đến ngừng hô hấp và tim ngừng đập Đã có trường hợp

bị say hoặc tử vong khi ăn khoai mì là do trong khoai mì có chứa HCN Càng nguy hiểm hơn khi HCN là một chất dễ bay hơi (nhiệt độ nóng chảy là -150C, nhiệt độ sôi là 25,60C), do đó khi trong nước thải tinh bột khoai mì có chứa HCN sẽ dễ dàng hóa h ơi và gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe và đời sống con người

1.2.2 Ô nhiễm chất thải rắn

Sau nước thải, chất thải rắn là cũng là một nguồn gây ô nhiễm môi trường đáng quan tâm tại các cơ sở sản xuất tinh bột khoai mì, cả về 2 yếu tố: khối lượng và nồng độ chất bẩn Các dự toán cho thấy một nhà máy sản xuất với công suất 400 tấn khoai mì tươi phát sinh khoảng 80 tấn chất thải rắn mỗi ngày Các loại chất thải rắn phát sinh trong quá trình chế biến tinh bột khoai mì gồm có:

• Vỏ gỗ củ mì và đất cát: khối lượng chiếm tỷ lệ 3% nguyên liệu, chứa rất ít nước, thành phần chủ yếu là đất cát và các chất khó bị phân huỷ khác

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

ẩm 78 – 80%, lượng tinh bột còn lại 5 – 7%, sản phẩm có dạng bột nhão

và ngậm nước Phần tinh bột còn lại trong xơ bã rất dễ bị phân huỷ gây mùi chua và hôi thối

Sự phát sinh mùi độc hại trong quá trình làm khô và trong giai đoạn bảo quản dễ bị lên men trong trường hợp bảo quản kém và tiếp xúc với mưa, đặc biệt là trong các mùa ẩm ướt Một phần chất thải rắn bị thải bỏ hoặc làm phân bón và trở thành nguồn gây ô nhiễm mùi và ô nhiễm môi trường

1.2.3 Ô nhiễm khí thải

Tuỳ thuộc vào quy mô công nghệ sản xuất, loại nhiên liệu, các loại máy móc thiết bị được sử dụng, và hoạt động tổng thể của nhà máy sản xuất Một số ước tính cho một nhà máy sản xuất với một công suất 100 tấn sản phẩm tinh bột sẽ tiêu thụ khoảng 3.500L dầu FO mỗi ngày, phát sinh khoảng 71kg SOx, 35kg NOx, và 9,9kg bụi mỗi ngày Các nguồn ô nhiễm không khí tại các cơ sở sản xuất tinh bột khoai mì có thể là:

• Khí thải ra từ nguồn 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 (lấy nhiệt cho vào lò sấy tinh bột) và máy phát điện

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

• Quá trình vận chuyển một khối lượng lớn nguyên liệu để sản xuất và thành phẩm của nhà máy bằng các phương tiện giao thông vận tải cũng sẽ phát sinh một lượng khí thải tương đối lớn

• Mùi hôi thối sinh ra trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp ao sinh học, hoặc từ sự phân huỷ các chất thải rắn thu được không kịp thời, hoặc từ sự lên men chất hữu cơ có trong nước thải

1.3 MỘT SỐ QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ Ở VIỆT NAM

Nước thải tinh bột mì chứa thành phần ô nhiễm chất hữu cơ BOD, COD vượt tiêu chuẩn thải đến 1.500 lần, tuy nhiên tỉ lệ BOD/COD cao khoảng 70% nên áp dụng công nghệ sinh học cho xử lý hàm lượng các chất ô nhiễm vẫn là 1 giải pháp tối ưu

Hiện nay , ở nước ta và cả trên thế giới đã đưa ra nhiều công trình xử lý nước thải tinh bột mì Tuy nhiên các công nghệ áp dụng trên thực tế vẫn chỉ là các công nghệ truyền thống như UASB, aerotank, lọc sinh học và các hồ sinh học …

1.3.1 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Phước Long

Nước thải sau khi lọc cát được tách protein để làm giảm hàm lượng chất

lơ lửng trong nước thải Sau đó, nước thải được dẫn qua các bể yếm khí và hiếu khí để xử lý bằng phương pháp sinh học

Ưu điểm: vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp

Khuyết điểm: chiếm diện tích lớn, dễ phát sinh ra mùi hôi thối, cần phải chống thấm cho các hồ, tốn kinh phí lớn Nước thải đầu ra không ổn định, có thể không đạt tiêu chuẩn

Hình 1.8: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Phước Long

1.3.2 Quy trình xử lý nước thải tinh bột mì quy mô hộ gia đình ở Bình Định

Hình 1.9: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì ở Bình Định 1.3.3 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Hoàng Minh

Nước thải

Buồng lọc cát

Bể đánh bóng

Bể phân hủy tự nhiên

Gas (khí đốt)

Hóa chất

Hình 1.10: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Hoàng Minh

Nước thải sau khi được trung hòa để nâng nồng độ pH sẽ được dẫn đến

bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ đồng thời xử lý một phần chất thải Sau đó, nước thải sẽ được xử lý kỵ khí bằng UASB và hiếu khí bằng Aerotank Bùn sau lắng được đưa qua máy nén bùn và sân phơi bùn

Ưu điểm: Hệ thống vận hành đơn giản, không chiếm nhiều diện tích

Khuyết điểm: Không xử lý triệt để lượng CN- trong nước thải khoai mì,

để đạt tiêu chuẩn xả loại A hệ thống phải xử lý với tải lượng lớn dẫn đến khó kiểm soát

1.3.4 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Tân Châu – Tây Ninh

Bùn tuần hoàn Bùn

Quy trình công nghệ xử lý nước thải bao gồm: Lắng loại cát, tạp chất sau đó trung hòa nâng pH lên giá trị trung tính Kế tiếp nước thải được xử lý qua hệ thống hồ sinh học gồm 3 hồ kỵ khí và 2 hồ tùy tiện

Nước thải được thu gom từ các phân xưởng sẽ qua bể lắng chảy vào bể trung hòa Ở bể trung hòa, dung dịch xút sẽ được đưa vào bể nhằm trung hòa các axit có trong nước thải Sau đó, nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học tại các bể kỵ khí và bể tùy tiện

Để hiệu quả xử lý được nâng cao, hệ hồ phải được nạo vét thường xuyên cũng như tăng độ sâu của hai hồ đầu tiên nhằm tạo điều kiện tốt cho hoạt động yếm khí của vi khuẩn

Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B trước khi thải ra nguồn Nhưng theo kết quả kiểm nghiệm thì chất lượng nước thải ra nguồn tiếp nhận cao hơn tiêu chuẩn cho phép (BOD là 240 mg/l, COD là 336 mg/l), tuy nhiên nước thải sau xử lý có thể dùng để tưới tiêu

Hình 1.11: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Tân Châu – Tây Ninh

Ưu điểm: vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp

Khuyết điểm: đòi hỏi diện tích xây dựng lớn, ngoài ra việc chống thấm ở các hồ đầu tiên (các hồ kỵ khí và tùy tiện) là rất quan trọng nhằm tránh hiện tượng ngấm nước thải vào đất, ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ngầm của khu vực

1.3.5 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Vedan Hàm Thuận Nam – Bình Thuận

Công nghệ xử lý nước thải bao gồm lắng và một chuỗi 6 hồ sinh học Tuy nhiên hệ thống xử lý của nhà máy Vedan hiện vẫn chưa đạt tiêu chuẩn cho phép, COD vượt chuẩn gấp 3 lần

Hình 1.12: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Nhà máy Vedan – Tỉnh Bình

thuận 1.3.6 Trạm XLNT Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Vedan ở Phước Long, Bình Phước

Trạm XLNT Nhà mày sản xuất tinh bột mì Vedan Phước Long được thiết kế để xử lý nước thải trong quy trình sản xuất tinh bột của nhà máy với lưu lượng 150m3/h Lượng nước thải củ yếu từ quá trình rửa củ (được xử lý riêng) và nước thải chứa hợp chất hữu cơ trong sản xuất

Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải Nhà máy Vedan Phước

Hình 1.14: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Nhà máy Trường Hưng 1.3.8 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Thừa Thiên Huế

Công nghệ xử lý bao gồm: sinh học kị khí (bể acid, UASB); hóa lý (tuyển nổi) và sinh học hiếu khí (aerotank) Tuy nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép nhưng hệ thống xử lý quá phức tạp, chi phí cao, không phù hợp với các hộ gia đình có quy mô sản xuất nhỏ

Hình 1.15: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy Thừa Thiên Huế

Nước

thải

Song chắn rác thô

Bể khử trùng

Bể tách

mủ

Bể lắng cát Hầm bơm

Bể lắng ly tâm

và tiếp xúc

Bể Aerotank

Bể bơm nước thải khử trùng

Nguồn tiếp nhận

Hầm xử lý bùn tuần hoàn

Hầm chứa bùn cặn

Bùn dư

Bùn

dư Bùn tuần hoàn

Nước thải Song chắn

rác thô

Bể tuyển nổi Máy sàn

Bể lắng cát Hố gom

Bể acid Trộn tĩnh

Nguồn tiếp nhận

Bể chứa bùn

Máy lọc ép băng tải

Bể UASB Bể Aerotank Bể lắng Hồ hoàn thiện

1.4 CÁC NGHIÊN CỨU ĐÃ ĐƯỢC ỨNG DỤNG Ở NƯỚC NGOÀI

• Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì, áp dụng kết hợp quá trình xử lý kị khí hai giai đoạn (theo F.M

da Silva, C.R.G Tavares, 1999) Trong đó, giai đoạn axit hóa sử dụng

mô hình bùn kị khí có khuấy trộn liên tục kết hợp với mô hình UASB

và lọc sinh học với thời gian lưu nước khoảng 4 ngày cho hiệu quả xử

lý COD đạt 85%

• Nghiên cứu xử lý nước thải bằng UASB (theo Ajiit p Annachatre and Prasanna L.Amatya, 2000) hoặc AFB (theo Adi Mulianto and Titiresmi) có khả năng xử lý 85-95% COD

• Nghiên cứu xử lý BOD của nước thải tinh bột mì ở Indonesia bằng quá trình lên men kị khí, đạt hiệu quả xử lý BOD từ 40-70% (Mohammad Razif, 2006)

• Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì bằng bể lọc đứng kị khí (anaerobic horizontal flow filter) sử dụng tre làm vật liệu lọc kết hợp với

bùn hạt trong bể UASB xử lý COD đạt 87%, TSS là 67% (bCIRAD – CA;

cIRD, 2006)

• Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì sử dụng quá trình phân hủy kị khí 2 pha (A Two-Phase Anaerobic Biodigestor) Pha axit hóa được tiến hành theo mẻ còn pha metan hóa được tiến hành trong bể phản ứng liên tục UAFBR (up-flow anaerobic fixed bed reactor) Hiệu quả

xử lý COD đạt 54.95-88.89% (Ana Cláudia BARANA; Marney Pascoli CEREDA)

• Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến tinh bột mì bằng quá trình kị khí trong bể phản ứng khuấy trộn liên tục CSTR (Continously Stirred Tank Reactor) Bể phản ứng hoạt động ổn định với hiệu quả xử lý TCOD đạt 90% và sản sinh 18L/ngày khí biogas, trong đó metan chiếm

60% (Li Xie; Gang Luo; Qi Zhou; Wenjing Sang; Jiawei Sun, 2008)

Phần lớn các nhà máy chế biến tinh bột mì quy mô lớn đã áp dụng công nghệ UASB, bùn hoạt tính và hồ sinh học điển hình như sau:

Các nhà máy tinh bột mì Phước Long, Tân Châu, Ve Dan … đang áp dụng hệ thống các hồ sinh học bao gồm 5 – 7 hồ theo trình tự kị khí, tùy nghi

và hiếu khí với yêu cầu xử lý hiệu quả các chất hữu cơ, đặc biệt là N, P Công nghệ trên đòi hỏi diện tích đất rộng nhưng cho phép tiết kiệm năng lượng Tuy vậy, thực tế hiện nay, các hệ thống xử lý nước thải dạng hồ hầu như xử lý không đạt tiêu chuẩn thải thể hiện qua các chỉ tiêu: COD, BOD, N Trong đó,

COD dao động từ 88 – 312 mg/l; BOD dao động từ 40 – 174 mg/l Nguyên nhân ô nhiễm chính là do tải lượng thải biến động, các hệ thống xử lý thiết kế không phù hợp, Ngoài ra, các hồ sinh học không chống thấm nên lượng nước thấm từ các hồ kị khí qua hồ hiếu khí làm thay đổi COD, ảnh hưởng đến tải trọng vận hành và hiệu suất xử lý Điểm cần quan tâm là hồ kị khí thường sinh

ra mùi hôi nồng nặc gây ô nhiễm đáng kể đến không khí xung quanh Thêm vào đó, nước thải với hàm lượng ô nhiễm cao thấm vào đất gây nhiễm bẩn nghiêm trọng nguồn nước ngầm

Một số các nhà máy khác như: Nhà máy sản xuất tinh bột mì Hoàng Minh, Trường Hưng, Thừa thiên Huế, Vedan Bình Phước… đã áp dụng công nghệ UASB kết hợp bùn hoạt tính và hồ hoàn thiện Hệ thống UASB riêng biệt hoạt động với tải trọng vận hành và hiệu quả xử lý cao nhưng cần thời gian khởi động dài Hơn nữa trong trường hợp bị xốc tải, bùn nổi lên bề mặt và tràn

ra ngoài gây thất thoát bùn, giảm hiệu quả xử lý của công trình, ảnh hưởng nghiệm trọng đến hệ sinh học hiếu khí nối tiếp Điểm đáng chú ý là bể UASB không hoạt động ổn định và cần thời gian hồi phục dài trong trường hợp hệ thống hoạt động gián đoạn Đây chính là khuyết điểm chính của công nghệ trên Kết quả là gần như toàn bộ các hệ thống xử lý nước thải tinh bột mì áp dụng hệ sinh học kị khí UASB kết hợp bùn hoạt tính không thể xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn thải 5945:2005 loại B

Nhìn chung

• Nguồn chính của nước thải quá trình sản xuất tinh bột khoai mì là từ quá trình lắng hoặc ly tâm

• Nước thải sản xuất quy mô hộ gia đình nằm trong khoảng 3,5 - 12,0

m3/tấn củ tươi, trong khi các nhà máy sản xuất với quy mô lớn từ 3,0 - 5,0 m3/tấn củ tươi

• Ô nhiễm nước thải của quá trình sản xuất thường rất cao, COD (7.000

- 41.000 mg/L), BOD (6.200 - 23.000 mg/L), SS (500 - 8.600 mg/L),

pH thấp (4,2 - 5,7), CN- (19 - 96 mg/L)

• Các nhà máy quy mô lớn xử lý nước thải bằng công nghệ chuỗi hệ thống ao kị khí và tùy nghi hoặc UASB kết hợp bùn hoạt tính không thể xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn thải cho phép

Chương 2 : CÔNG NGHỆ HYBRID HIẾU KHÍ KẾT HỢP BÙN HOẠT TÍNH VÀ BENTONITE

2.1 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG LƠ LỬNG VÀ DÍNH BÁM

2.1.1 Quá trình sinh trưởng lơ lửng

Quá trình vi sinh vật lơ lửng là sử dụng các vi sinh vật hữu ích tồn tại ở trạng thái lơ lửng để xử lý các hợp phần ô nhiễm có trong nước Dạng tồn tại của các vi sinh vật lơ lửng được gọi chung là bùn hoạt tính hiếu khí hoặc kị khí Phạm vi đề tài chỉ đề cập đến quá trình sinh trưởng lơ lửng hiếu khí

Để đảm bảo cho các vi sinh vật tồn tại ở dạng lơ lửng, người ta sử dụng các tác động từ bên ngoài như sục khí, khuấy trộn (Aeroten),… Các vi sinh vật

sử dụng chất hữu cơ để tổng hợp tế bào hoặc phân huỷ để tạo năng lượng hoạt động; thông qua đó, chất hữu cơ được chuyển hoá thành các hợp phần ít hoặc không ô nhiễm đối với môi trường

Bùn hoạt tính là khối quần thể vi sinh có khả năng ổn định chất hữu cơ hiếu khí: nấm, vi khuẩn, protozoa, rotifer….trong đó hàm lượng vi sinh chiếm

65 – 75% sinh khối của bùn

Trong điều kiện có oxy, các vi khuẩn hiếu khí tiêu thụ chất hữu cơ để tồn tại, sinh trưởng, và hô hấp nội bào Đồng thời các loại vi sinh vật trong bùn

sử dụng oxy để tạo ra một lượng cơ thể sống và chất trơ (bùn dư)

Quá trình phân huỷ các chất bẩn hữu cơ được biểu diễn tổng quát như sau:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào VSV

Chất dinh dưỡng

Nếu trong nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học, cần thời gian để chuyển hoá thì phần bùn hoạt tính tần hoàn cần phải tách riêng và sục khí oxy cho chúng tiêu hoá thức ăn đã hấp thụ (quá trình tái sinh bùn hoạt tính) Lượng bùn dư sinh ra do:

Lượng vi khuẩn sản sinh ở các phản ứng tổng hợp

Lượng vi khan mất đi ở các phản ứng hô hấp nội bào

Sinh khối dư sẽ được lấy ra khỏi hệ thống theo định kỳ

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vi sinh vật trong quá trình bùn hoạt tính

Vi khuẩn

a Ảnh hưởng của pH

pH là một yếu tố chính trong sự phát triển của vi sinh vật pH ảnh hưởng nhiều đến quá trình sinh hoá của vi sinh, quá trình tạo bùn và lắng Khoảng pH thích hợp cho xử lý nước thải từ 6.5 – 8.5

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ của nước thải có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của vi sinh vật, duy trì nhiệt độ khoảng 15 – 350C là tốt nhất

Nếu nhiệt độ quá cao, sẽ gay biến tính protein, đặc biệt là enzim Nếu nhiệt độ thấp, tốc độ làm sạch và thích nghi của vi sinh vật chậm lại

c Hàm lượng oxy hoà tan

Khi oxy bị hạn chế , những vi sinh vật dạng sợi chiếm ưu thế, bùn hoạt tính trở nên khó lắng và tạo khối bùn

DO trong bể nên duy trì khoảng 1.5 – 2 mg/l Nếu DO > 4 mg/l, không cải thiện hoạt động đáng kể, chi phí làm thoáng tăng

d Ảnh hưởng của kim loại năng và muối khoáng

Muối của các kim loại nặng làm giảm tốc độ làm sạch của bể Mức độ độc hại được sắp xếp:

Sb > Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr3+ > V > Cd > Zn > Fe Nồng độ các loại muối khoáng không vượt quá 10 g/l

f Chế độ thuỷ động

Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân huỷ chất hữu cơ, phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể hoạt động, cần khuấy đảo hoặc thổi khí hợp lý nhằm tránh bùn hoạt tính lắng xuống đáy

2.1.3 Các thông số kiểm soát quá trình

Hàm lượng chất rắn MLVSS: MLVSS = (0.7 – 0.8) MLSS

Tỷ số thức ăn / vi sinh vật (F/M): F/M = QS0/VX

F/M = 0.1 – 0.5 kgBOD/kg MLVSS/ngày

Thời gian lưu bùn SRT = VX/[ (Q – Qw)Xe + QwXr]

Chỉ số SVI là số ml bùn lắng trên 1g chất khô sau 30 phút lắng

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Nhằm duy trì đủ nồng độ bùn hoạt tính trong bể làm thoáng Lưu lượng tuần hoàn khoảng 50 đến 70% của lưu lượng nước thải trung bình Nồng độ bùn tuần hoàn từ bể lắng 2 khoảng 4000 – 12000 mg/l

2.2 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG BÁM DÍNH

Quá trình sinh trưởng dính bám là quá trình xử lý sinh học trong đó vi sinh vật chuyển hóa chất thải tồn tại dưới dạng bám dính trên bề mặt vật mang

2.2.1 Cấu tạo màng vi sinh vật

Màng vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm và các động vật bậc thấp liên kết trong ma trận bởi các polymer ngoại bào do vi sinh vật sản sinh trong quá trình trao đổi chất, quá trình phân huỷ tế bào và do có sẵn trong nước Thành phần cơ bản của các polymer ngoại bào là polysacharic, protein

Lớp màng vi sinh vật chia làm hai lớp: lớp màng kỵ khí bên trong và lớp màng hiếu khí bên ngoài Trong màng luôn tồn tại đồng thời vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí Do chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với đường kính của khối vi sinh vật nên oxy hoà tan trong nước chỉ khuếch tán vào gần bề mặt màng và làm cho lớp màng phía ngoài trở thành hiếu khí, lớp màng bên trong không tiếp xúc với oxy trở thành kỵ khí

Màng vi sinh vật có cấu trúc phức tạp, cấu trúc cơ bản của một hệ thống màng vi sinh vật bao gồm:

Hình 2.1 Cấu tạo lớp màng vi sinh vật

Vi sinh vật cố định dính bám và phát triển trên bề mặt vật liệu đệm dạng rắn, tạo thành lớp màng, vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và sử dụng cơ chất (chất hữu cơ, dinh dưỡng, khoáng chất) làm sạch nước