Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột sắn tại chi nhánh công ty cổ phần tinh bột sắn FOCOCEV nhà máy tinh bột sắn sơn la

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đào tạo khóa học 2011- 2015, được sự đồng ý của trường Đại học Lâm nghiệp – Khoa Quản lý Tài nguyên rừng và Môi trường, sau quá trình thực hiện nghi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MÔI TRƯỜNG

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT SẮN TẠI CHI NHÁNH CÔNG TY CỔ PHẦN TINH BỘT SẮN FOCOCEV – NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN SƠN LA

(Analyse wastewater treatment starch cassava in Agency Joint Stock

company Starch cassava Fococev – Establishment starch cassava

Son La)

NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ NGÀNH: 306

Giáo viên hướng dẫn: ThS Bùi Văn Năng

Sinh viên thực hiện: Lò Thị Hằng

Mã sinh viên: 1153060305 Lớp: 56A - KHMT

Khoá học: 2011 - 2015

Hà Nội, 2015

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình đào tạo khóa học 2011- 2015, được sự đồng

ý của trường Đại học Lâm nghiệp – Khoa Quản lý Tài nguyên rừng và Môi trường, sau quá trình thực hiện nghiêm túc tôi đã hoàn thành khóa luận:

“Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột sắn tại Chi nhánh công ty Cổ phần tinh bột sắn Fococev –Nhà máy tinh bột sắn Sơn La”

Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Th.S Bùi Văn Năng, người đã hướng dẫn, định hướng, khuyến khích và giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình làm khóa luận

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường, trường Đại học Lâm nghiệp đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường

Xin được gửi lời cảm ơn tới các cán bộ, nhân viên của Nhà máy tinh bột sắn Sơn La đã tạo điều kiện để tôi thu thập số liệu và cung cấp các thông tin cần thiết cho khóa luận

Cuối cùng, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện khóa luận, mặc dù bản thân đã nỗ lực cố gắng song do còn nhiều hạn chế về chuyên môn và thời gian hoàn thành khóa luận nên không tránh khỏi những sai sót Kính mong thầy cô cùng các bạn góp ý

để khóa luận được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày 5 tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Lò Thị Hằng

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD Biochemical oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh

hóa) BIO - EM Biological – Effective Microorganisms

BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường

COD Chemical oxygen demand (Nhu cầu oxy hóa học) CHDCND Cộng hòa dân chủ nhân dân

NXB Nhà xuất bản

PAC Poly Aluminum choloride

QCCP Quy chuẩn cho phép

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH Trách nhiệm hữu hạn

TSS Total Soilds (Tổng chất rắn lơ lửng)

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ quá trình phân hủy yếm khí 12

Hình 1.2: Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí 13

Hình 2.1 Sơ đồ lấy mẫu nước 20

Hình 2.2: Bố trí thí nghiệm xử lý bằng phương pháp yếm khí với chế phẩm BiO-EM 22

Hình 2.3: Hệ thống chưng cất Cyanua 28

Hình 4.1: Quy trình sản xuất của nhà máy tinh bột sắn Sơn La 36

Hình 4.2: Sơ đồ quy trình xử lý nước thải tại nhà máy tinh bột sắn Sơn La 39

Hình 4.3.Hàm lượng COD, BOD5, TSS, NH4 + trong nước thải 42

Hình 4.4.Hàm lượng BOD 45

Hình 4.5.Hàm lượng COD 45

Hình 4.6 Hàm lượng TSS 45

Hình 4.7 Hàm lượng NH4+ 45

Hình 4.8.Hàm lượng COD trong nước ngầm 48

Hình 4.9.Hàm lượng NH4+ trong nước ngầm 48

Hình 4.10 Hiệu suất xử lý các mẫu 53

Hình 4.11 Quy trình xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn 57

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Nồng độ chế phẩm BiO- EM sử dụng 21

Bảng 4.1: Kết quả phân tích mẫu nước của nhà máy tinh bột sắn Sơn La 42

Bảng 4.2: Kết quả phân tích nước mặt 44

Bảng 4.3 Kết quả phân tích nước ngầm 47

Bảng 4.4 Kết quả phân tích thông số sau hai đợt xử lý 50

Bảng 4.5 Hiệu suất xử lý sau hai lần phân tích 51

Bảng 4.6 Kết quả phân tích Cyanua 54

Bảng 4.7 Kết quả phân tích thông số trước khi xử lý kết hợp với PAC 54

Bảng 4.8 Kết quả phân tích thông số sau xử lý yếm khí kết hợp với PAC 55

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn của thế giới và Việt Nam 3

1.1.1 Trên thế giới 3

1.1.2 Ở Việt Nam 4

1.2 Đặc tính của nước thải tinh bột sắn và các ảnh hưởng tới môi trường 6

1.2.1 Đặc tính của nước thải tinh bột sắn 6

1.2.2 Ảnh hưởng của nước thải tinh bột sắn tới môi trường 8

1.3 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn 8

1.3.1 Phương pháp cơ học 8

1.3.2 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý 9

1.3.3 Phương pháp xử lý sinh học 10

1.4 Tổng quan về chế phẩm sinh học BiO - EM 14

1.5 Tổng quan về chất keo tụ PAC (Poly Aluminium choloride) 15

CHƯƠNG II: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 18

2.3 Nội dung nghiên cứu 18

2.4 Phương pháp nghiên cứu 18

2.4.1 Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu 18

2.4.2 Phương pháp khảo sát thực địa 19

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển mẫu 19

2.4.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 21

2.4.5 Phương pháp phân tích các thông số trong phòng thí nghiệm 24

2.4.6 Phương pháp xử lý số liệu, đánh giá kết quả nghiên cứu 29

CHƯƠNG III: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 30

3.1 Điều kiện tự nhiên của khu vực 30

3.1.1 Vị trí địa lý 30

3.1.2 Diện tích đất và tiềm năng sử dụng 31

3.1.3 Điều kiện khí hậu 33

3.1.4 Thủy văn 33

3.2 Điều kiện kinh tế -xã hội 34

3.2.1 Nông nghiệp 34

3.2.2 Công nghiệp 34

3.3 Giới thiệu chung về Nhà máy tinh bột sắn Sơn La 35

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36

4.1 Quy trình, công nghệ sản xuất của nhà máy tinh bột sắn Sơn La 36

4.2 Thực trạng công tác xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn Sơn La 38

4.3 Đánh giá mức độ ảnh hưởng của nước thải nhà máy tinh bột sắn Sơn La tới môi trường nước xung quanh 41

4.3.1 Kết quả phân tích mẫu nước thải tại nhà máy 41

4.3.2 Kết quả phân tích mẫu nước mặt tại khu vực 44

4.3.3 Kết quả phân tích nước ngầm tại khu vực nghiên cứu 47

4.4 Hiệu quả xử lý nước thải tinh bột sắn 49

4.4.1 Hiệu quả xử lý bằng chế phẩm BiO – EM trong điều kiện yếm khí 49

4.3.2 Hiệu quả xử lý bằng phương pháp keo tụ sau xử lý yếm khí 55

4.4 Đề xuất hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy tinh bột sắn Sơn La 56

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Tồn tại 62

5.3 Khuyến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MÔI TRƯỜNG

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Tên khóa luận: “Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột sắn tại Chi nhánh

công ty Cổ phần tinh bột sắn Fococev –Nhà máy tinh bột sắn Sơn La”

2 Sinh viên thực hiện: Lò Thị Hằng

3 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Bùi Văn Năng

4 Mục tiêu nghiên cứu:

- Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải tinh bột sắn tại Công ty Cổ phần tinh bột sắn Sơn La bằng biện pháp hóa lý

- Đề xuất được mô hình xử lý nước thải cho Công ty Cổ phần tinh bột sắn Sơn La

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nước thải tại nhà máy tinh bột sắn Sơn La thuộc xã Mường Bon, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La

- Khóa luận nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột tại nhà máy tinh bột sắn Sơn La thông qua các thông số ô nhiễm: pH, TDS, BOD5, COD, TSS, NH4+, Cyanua

6 Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất của Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Sơn La

- Đánh giá ảnh hưởng của nước thải sản xuất tới môi trường nước khu vực xung quanh nhà máy

- Nghiên cứu thử nghiệm biện pháp xử lý nước thải của Nhà máy bằng phương pháp hóa lý và sinh học

- Đề xuất mô hình xử lý nước thải cho nhà máy

7 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu

- Phương pháp khảo sát thực địa

- Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

- Phương pháp bố trí thí nghiệm

- Phương pháp phân tích các thông số trong phòng thí nghiệm

- Phương pháp xử lý số liệu, đánh giá kết quả nghiên cứu

8 Những kết quả đạt được:

Sau các tiến trình nghiên cứu, khóa luận đã đạt được những kết quả như sau:

- Nhà máy tinh bột sắn Sơn La, xã Mường Bon, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La mới đi vào hoạt động trong khoảng thời gian gần đây, công suất đạt sản phẩm lớn 100 tấn sản phẩm/ ngày Trong quá trình sản xuất, dòng thải tạo

ra khá lớn khoảng 2000 – 2500 m3 nước thải Nhà máy có đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhưng không hoạt động thường xuyên

- Lượng nước thải tạo ra không được xử lý triệt để gây ra ô nhiễm môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến chất lượng nước và chất lượng cuộc sống của người dân khu vực nhà máy

- Nước thải tinh bột sắn có thông số ô nhiễm cao hầu hết đều vượt QCCP: BOD5 là 2055 mg/l cao gấp quy chuẩn 22,8 lần COD là 8640 mg/l cao gấp quy chuẩn 64 lần TSS là 2610 mg/l vượt quy chuẩn 64,4 lần Chỉ số

NH4+ phân tích có hàm lượng cao 312 mg/l vượt quy chuẩn 34,67 lần Cyanua phân tích là 27,34 mg/l gấp QCCP 273,4 lần

- Nước thải tinh bột sắn đã ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt, nước ngầm, các thông số đo được cao vượt QCCP

- Phương pháp xử lý nước thải bằng chế phẩm sinh học trong điều kiện yếm khí bước đầu có những hiệu quả nhất định, các chỉ số ô nhiễm giảm nhiều lần so với trước khi xử lý, tuy nhiên vẫn vượt QCCP, chế phẩm BiO -

EM trong thí nghiệm khảo sát ở nồng độ 0,02 g/l xử lý hiệu quả nhất

- Phương pháp kết hợp keo tụ sau xử lý yếm khí xử lý được tiếp các thông số ô nhiễm giảm xuống Mức tối ưu của PAC trong thí nghiệm là 15 ml tương ứng với nồng độ keo tụ là 7,5 g/l

- Khóa luận đã đề xuất được mô hình xử lý nước thải cho nhà máy tinh bột sắn Sơn La

Hà Nội, ngày 5 tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Lò Thị Hằng

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ở nước ta các ngành sản xuất công nghiệp đang là ngành quan trọng và được đầu tư phát triển mạnh, nhất là trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay Nhiều khu công nghiệp, nhà máy sản xuất được xây dựng hàng loạt và phân bố rộng trên khắp cả nước, hoạt động sản xuất với công nghệ hiện đại, ổn định tăng tốc độ và chất lượng sản phẩm, tạo được nguồn doanh thu lớn cho đất nước

Ngành sản xuất tinh bột sắn là một trong những ngành công nghiệp trọng điểm và đang ngày càng phát triển Tinh bột sắn là một thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của loài người cũng như các động vật khác Ngoài sử dụng làm thực phẩm, tinh bột sắn còn là nguyên liệu sản xuất cho nhiều sản phẩm khác như trong công nghệ mỹ phẩm, sản xuất giấy, rượu, băng bó xương [19] do vậy các nhà máy và các cơ sở sản xuất tinh bột sắn được mở rộng và phát triển

Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt được thì ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn gây nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt

là làm ô nhiễm nguồn nước và môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường, sức khỏe và cuộc sống sinh hoạt của người dân Nguyên nhân do các công nghệ sử dụng còn lạc hậu, các hệ thống xử lý nước thải

đã có nhưng không hiệu quả hoặc chưa có đầu tư xây dựng, hơn nữa nhiều khu công nghiệp sản xuất còn chưa thực hiện đúng các cam kết về bảo vệ môi trường

Nhà máy tinh bột sắn Sơn La công suất là 100 tấn/ngày, được xây dựng tại xã Mường Bon, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La Nhà máy mới được đưa vào sản xuất thời gian gần đây, đã tận thu được sản phẩm sắn của địa phương tăng thu nhập và việc làm cho người dân, nhưng cũng đã gây tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng tại khu vực, dù nhà máy cũng có đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải

Trước tình trạng đó, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải

tinh bột sắn tại Chi nhánh công ty Cổ phần tinh bột sắn Fococev –Nhà máy tinh bột sắn Sơn La” để góp phần xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn, hạn

chế các tác động của nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn tới con người và môi trường khu vực, góp phần phát triển bền vững kinh tế xã hội ở địa phương

3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn của thế giới và Việt Nam

Cây lương thực sắn là loại thực phẩm được sử dụng phổ biến để sản xuất tinh bột, đây là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành sản xuất công nghiệp như công nghiệp dệt, thực phẩm, sản xuất bánh kẹo, sản xuất lên men, sản xuất acid hữu cơ [19]

1.1.1 Trên thế giới [20], [6]

Trên thế giới, sắn là cây lương thực quan trọng được trồng ở những nước đang phát triển và nước nghèo, kỹ thuật canh tác truyền thống Sắn được dùng

để làm lương thực - thực phẩm, thức ăn gia súc và để bán

Hiện nay, sắn được trồng tại trên dưới 100 quốc gia trên toàn thế giới có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục như: châu Á, châu Phi, châu Mỹ Latinh, với các quy mô canh tác rất khác nhau Sản lượng sắn toàn thế giới trong nhiều năm trở lại đây duy trì tương đối ổn định ở mức sản lượng 230 triệu tấn sắn

Năm 2011, tổng sản lượng sắn thế giới đạt 250,2 triệu tấn củ tươi, tăng 6% so với năm trước Sự gia tăng sản lượng mạnh mẽ này bởi ngành chế biến công nghiệp nhiên liệu sinh học ethanol sử dụng sắn làm nguyên liệu đầu vào tại các quốc gia Đông Nam Á cùng với nhu cầu lương thực tăng tại Châu Phi Trong đó, Nigeria là quốc gia sản xuất sắn hàng đầu thế giới với sản lượng hai năm gần đây (2009 - 2010) có xu hướng giảm xuống đạt khoảng 37 triệu tấn

so với giai đoạn 2006 - 2008 liên tục đạt trên dưới 45 triệu tấn Năm 2011, sản lượng sắn của Nigeria cũng đã hồi phục lên xấp xỉ 40 triệu tấn, tăng 4 %

so với năm trước Quốc gia có sản lượng sắn lớn thứ hai thế giới là Brazil với sản lượng thường niên trong giai đoạn 2009 - 2010 vào khoảng 24 triệu tấn sắn củ tươi, giảm khoảng 8 % so với giai đoạn 2 năm trước đó Năm 2011, sản lượng sắn của quốc gia này cũng đã hồi phục trở lại lên mức trên 26 triệu tấn, tăng 8 % so với năm trước đó Indonesia, Cộng hòa Công gô và Thái Lan

là ba quốc gia có sản lượng sắn lớn tiếp theo trên thế giới, với sản lượng hàng năm trong giai đoạn 2009 - 2011 vào khoảng 22 triệu tấn củ Các nước còn lại trong nhóm 10 quốc gia có sản lượng sắn hàng đầu thế giới bao gồm Angola, Ghana, Việt Nam, Ấn Độ, Mozambic Mười quốc gia sản xuất sắn hàng đầu chiếm 75 % tổng sản lượng sắn toàn thế giới Tại Thái Lan, Việt Nam và Indonesia, sắn trở thành một loại cây công nghiệp hàng năm quan trọng và được thu mua để chế biến thành các sản phẩm xuất khẩu

Thái Lan là nước mà toàn bộ sắn thu hoạch đều được sử dụng trong công nghiệp với các sản phẩm chính là sắn lát, sắn viên và tinh bột sắn Trên 55 % sản lượng sắn của Thái Lan được sử dụng dưới dạng sắn lát phơi khô làm thức ăn cho gia súc Trong đó 99 % trực tiếp được xuất khẩu vào các nước châu Á, chỉ có 10 % tiêu thụ trong nội địa, mặc dù sản lượng sắn củ tươi chiếm khoảng 18 triệu tấn trên sản lượng toàn cầu là 175 triệu tấn

Hiện nay, thế giới đang trong tình trạng thiếu lương thực nghiêm trọng thì các ngành sản xuất lương thực - thực phẩm của các nước, nhất là ngành sản xuất tinh bột sắn sẽ đem hiệu quả kinh tế cao cũng như giải quyết được vấn đề thiếu lương thực của thế giới Nhu cầu tiêu thụ tăng cao sẽ thúc đẩy sự phát triển của ngành sản xuất tinh bột sắn trên thế giới phát triển

1.1.2 Ở Việt Nam [23], [6]

Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực quan trọng đứng hàng thứ ba sau lúa

và ngô Cây sắn hiện nay đã chuyển đổi vai trò từ cây lương thực - thực phẩm truyền thống thành cây công nghiệp hàng hóa có lợi thế cạnh tranh cao, quá trình hội nhập đang mở rộng thị trường sắn tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột và các sản phẩm từ tinh bột khác góp phần vào sự phát triển của đất nước

Sản xuất sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo

do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh

tế nông hộ

5

Tại Việt Nam, cây lương thực sắn được canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh của các vùng sinh thái nông nghiệp Diện tích sắn trồng nhiều nhất ở vùng Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung (168,80 ngàn ha) Tây Nguyên

là vùng sản xuất lớn thứ hai của cả nước, tập trung chủ yếu ở bốn tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk và Đăk Nông Năm 2008, diện tích sắn của Tây Nguyên là 150,100 ha, năng suất bình quân đạt 15,7 tấn/ha, tổng sản lượng 2,35 triệu tấn thấp hơn nhiều so với năng suất và sản lượng sắn của vùng Đông Nam Bộ với năng suất là 23,74 tấn/ha, tổng sản lượng là 2,60 triệu tấn

(Tổng cục thống kê, 2009)

Việt Nam hiện được xem là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên

thế giới sau Thái Lan và Indonexia (Bộ NN & PTNT, 2002) Tinh bột sắn ở

Việt Nam đã trở thành một trong bảy mặt hàng xuất khẩu mới có triển vọng được Chính phủ và các địa phương quan tâm Hiện nay cả nước có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn ở quy mô lớn, công suất 50 – 200 tấn tinh bột sắn/ngày và trên 4000 cơ sở chế biến thủ công Tính cho đến hết tháng 11/2009 có khoảng 3 triệu tấn sắn và tinh bột được xuất khẩu với tổng trị giá gần 500 triệu USD Năm 2009, trong khi nhiều loại hàng hóa xuất khẩu chậm

và giảm mạnh về giá trị thì tinh bột sắn lên ngôi với mức xuất khẩu tăng hơn

4 lần về sản lượng và tăng 3 lần về kim ngạch Thị trường xuất khẩu chính vẫn là Trung Quốc, chiếm hơn 90 % kim ngạch Tiếp theo là Hàn Quốc chiếm 5,5 %; Đài Loan 2 %; châu Âu 1,7 % và một phần rất nhỏ bắt đầu đến được Nhật Bản Lượng sắn xuất khẩu năm 2010 giảm tới 48,8 % nhưng giá trị xuất khẩu chỉ giảm 2,6 % do giá xuất khẩu sắn tăng mạnh Theo số liệu của Tổng cục Hải quan, năm 2010 Việt Nam xuất khẩu được 1,677 nghìn tấn sắn

và các sản phẩm từ sắn, thu về 556 triệu USD

Sản xuất lương thực là ngành trọng tâm và có thế mạnh của Việt Nam tầm nhìn đến năm 2020 Chính phủ Việt Nam chủ trương đẩy mạnh sản xuất lúa, ngô và coi trọng việc sản xuất sắn, khoai lang ở những vùng, những vụ có điều kiện phát triển Thị trường xuất khẩu sắn lát và tinh bột sắn Việt Nam dự

báo thuận lợi và có lợi thế cạnh tranh cao do có nhu cầu cao về chế biến bioethanol, bột ngọt, thức ăn gia súc và những sản phẩm tinh bột biến tính Diện tích sắn của Việt Nam dự kiến ổn định khoảng 450 nghìn ha nhưng sẽ tăng năng suất và sản lượng sắn bằng cách chọn tạo và phát triển các giống sắn tốt có năng suất củ tươi và hàm lượng tinh bột cao, xây dựng và hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác sắn bền vững và thích hợp vùng sinh thái

1.2 Đặc tính của nước thải tinh bột sắn và các ảnh hưởng tới môi trường

1.2.1 Đặc tính của nước thải tinh bột sắn

Ngành sản xuất tinh bột sắn là ngành sản xuất thực phẩm tạo ra lượng chất thải ở cả ba dạng là khí thải, nước thải và chất thải rắn, đặc biệt gây bức xúc nhất chính là nước thải sản xuất gây ảnh hưởng khá nghiêm trọng đến môi trường

Quy trình sản xuất tinh bột sắn sử dụng một lượng nước khá lớn, khoảng

20 - 40 m3/tấn sản phẩm, tùy thuộc vào công nghệ khác nhau Dòng nước thải sản xuất tinh bột sắn chính các thành phần hữu cơ như tinh bột, protein, xenluloza, pectin, đường có trong nguyên liệu củ sắn tươi là nguyên nhân gây ô nhiễm cao cho các dòng nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn Trong quá trình sản xuất nước sản xuất được sử dụng nhiều nhất ở công đoạn rửa và ly tâm tách bã Lượng nước thải ra môi trường thường chiếm 80 -

90 % nước sử dụng

Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc trưng như: pH thấp, hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dưỡng chứa N, P, K, các chỉ

số về nhu cầu oxy sinh hoá học (BOD), nhu cầu oxy hoá học (COD), độ màu với nồng độ rất cao Đặc điểm của nước thải được sinh ra từ các công đoạn sản xuất chính như:

- Bóc vỏ, mài củ, ép bã: chứa một hàm lượng lớn cyanua, alcaloid, antoxian, protein, xenluloza, pectin, đường và tinh bột Đây là nguồn chính

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

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

- Nước mưa chảy tràn tại nhà máy cuốn theo các chất cặn bã, rác, bụi Ngoài ra, trong quá trình sản xuất, HCN hoà tan trong nước rửa bã, thoát khỏi dây chuyền sản xuất cũng góp phần gây ô nhiễm môi trường tạo màu sẫm của nước thải

- Axit hữu cơ cyanuahydric (HCN) là độc tố có trong vỏ sắn Khi chưa đào, trong củ sắn không có HCN tự do mà ở dạng liên kết glucozit gọi là phazeolutanin có công thức hóa học là C10H17NO6 Sau khi đào, dưới tác dụng của enzym cyanoaza hoặc trong môi trường axit thì phazeolutanin phân hủy tạo thành glucoza, axeton và axit cyanuahydric Axit này gây độc toàn thân cho người Cyanua ở dạng lỏng trong dung dịch là chất linh hoạt, khi vào cơ thể nó kết hợp với enzym trong xitochrom làm ức chế khả năng cấp ôxy cho hồng cầu Do đó, các cơ quan của cơ thể bị thiếu ôxy Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng, buồn nôn Nồng độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, da hồng, co giật, mê man, bất tỉnh, hoa mắt, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và gây tử vong Trong sản xuất sắn, HCN tồn tại trong nước thải, có phản ứng với sắt tạo thành sắt cyanua có màu xám Nếu không tách nhanh HCN sẽ ảnh hưởng tới màu của tinh bột và màu của nước thải Hàm lượng độc tố HCN trong củ sắn 0,001 - 0,04 % chủ yếu ở vỏ Lượng cyanhydric trong nước thải chế biến củ khoai mì có thể lên đến 3 – 5 mg/l, trong khi chỉ với hàm lượng dưới 0,3 mg/l đã gây chết cá hàng loạt Nước thải trong quá trình sản xuất thường chứa nhiều tạp chất cơ học (đất, cát, bùn, vỏ, xơ), một số tinh bột còn sót qua lọc, một ít đường hòa tan,

protein, lipit và enzim, nên rất dễ bị lên men rượu sinh ra mùi hôi chua, hôi thối, đặc trưng ở tải lượng BOD5 > 2000 mg/l, tải lượng COD > 4000 mg/l Nước thải của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn quy mô lớn có BOD 6200 -

23000 mg/ lít và khối lượng nước thải khá lớn 1500m3/ ngày đêm Nếu nước thải không được xử lý triệt để, không đạt tiêu chuẩn môi trường, sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước, đất và không khí [28]

1.2.2 Ảnh hưởng của nước thải tinh bột sắn tới môi trường

Trước các đặc tính của nước thải chế biến tinh bột sắn như đã nêu ở trên, nếu nước thải trước khi ra môi trường không được xử lý triệt để sẽ gây các tác động xấu trực tiếp đến sức khỏe con người và môi trường:

- Nước thải chế biến tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm oxy hòa tan trong nước, thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí, các vi sinh vật trong nước phát sinh mùi hôi thối ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và gây mất mĩ quan

- Quá trình chuyển hóa tinh bột thành axit hữu cơ cao làm cho pH trong nước thải giảm, pH thấp trong nước thải có tác dụng xấu tới các động vật thủy sinh, đặc biệt các loài vốn ưa môi trường kiềm, làm chết tảo, làm chua đất

- Hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước thải cao là nguyên nhân gây lắng đọng và thu hẹp diện tích các mương dẫn và các dòng tiếp nhận nước thải

- Hàm lượng Cyanua trong nước thải cao có thể gây ức chế các enzim oxy hóa trong cơ thể sinh vật, các enzim này đóng vai trò trung gian trong quá trình sử dụng oxy để sản xuất năng lượng

1.3 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn

Đối với nước thải tinh bột sắn có rất nhiều phương pháp xử lý khác nhau, tùy thuộc vào các công nghệ sản xuất và đặc tính nước thải cũng như mức độ cần làm sạch mà ta chọn các phương pháp xử lý phù hợp

1.3.1 Phương pháp cơ học

9

Quá trình xử lý cơ học được thực hiện ở giai đoạn đầu của quá trình xử

lý hay còn gọi là quá trình xử lý sơ bộ với mục đích loại bỏ các tạp chất không tan bao gồm các tạp chất vô cơ, hữu cơ, các chất lơ lửng trong nước như: các vật nổi lơ lửng có kích thước lớn như mảnh gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả, bao bì đựng hóa chất, những cặn sỏi đá, kim loại Phương pháp này thường được áp dụng đối với nước thải rửa củ sắn có chứa nhiều đất, cát, vỏ [25]

Các công đoạn xử lý cơ học bao gồm:

Song chắn rác → Bể điều hòa → Bể lắng sơ bộ

1.3.2 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý

Đây là phương pháp loại bỏ các chất rắn dạng huyền phù, các chất hoạt động bề mặt hay kim loại nặng trong nước Phương pháp này gồm có: quá trình đông tụ, keo tụ, trung hòa, khử trùng trong đó phương pháp keo tụ là phương pháp đơn giản, xử lý hiệu quả nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng lớn nên đối với nước thải trích ly của nhà máy chế biến tinh bột sắn được áp dụng xử lý

* Phương pháp trung hòa

Dòng nước thải ra sau sản xuất thường có các giá trị pH khác nhau Muốn nước thải xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa

và điều chỉnh pH đạt mức 6,5 - 8,5 Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau như trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm, bổ sung các tác nhân hóa học, lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa

* Phương pháp khử trùng

Phương pháp này thường được đặt ở cuối quá trình xử lý, dùng các hóa chất có tính độc với các vi sinh vật như vi khuẩn, giun sán để làm sạch nước Hóa chất khử khuẩn hay dùng nhất là khí hoặc clo, nước javel, vôi clora

* Phương pháp đông tụ keo tụ

Đây là phương pháp xử lý nước thải có sử dụng hóa chất, trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng

ra khỏi nước thải một cách dễ dàng bằng lắng lọc hay tuyển nổi Các chất đông keo tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt (FeSO4.7H2O, FeCl3.6H2O, Fe2(SO4).2H2O) hoặc muối nhôm (Al2(SO4).18H2O, NaAlO2,

Al2(OH)5Cl ) hay hỗn hợp của chúng, sử dụng các muối này làm chất đông keo tụ, chúng sẽ phân ly trong nước tạo thành các hydroxit ít tan, những hydroxit này sẽ hấp thụ các chất lơ lửng cũng như các chất keo, tạo thành những bông keo tụ lớn dễ dàng tách chúng ra khỏi nước

Al2(SO4) + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2SO4FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl FeSO4 + 2H2O Fe(OH)2 + H2SO4

H2SO4 và HCl tạo ra trong quá trình thủy phân có thể trung hòa bằng sữa vôi hay các bazo khác

Trong quá trình keo tụ, để đạt hiệu quả cao nhất thì các chất đông keo tụ phải có pH nằm trong khoảng: đối với Al2(SO4).18H2O [5 - 7,5]; FeCl3.6H2O [7 - 8,5]; FeSO4.7H2O [9 - 9,5]

Trong quá trình tạo thành bông keo, người ta thường cho thêm chất trợ đông tụ, các chất này thường là tinh bột, dextrin, xenlulozo, chất trợ đông tụ tổng hợp hay dùng nhất là polyacrylamit Dùng chất trợ đông tụ sẽ làm giảm liều lượng chất đông tụ, giảm thời gian quá trình đông tụ, nâng cao được tốc

độ lắng của các bông keo Đối với nước thải tinh bột sắn có pH = 5,6 nên sử dụng phèn nhôm để tiến hành đông keo tụ, không cần điều chỉnh pH mà vẫn đạt được hiệu quả xử lý cao [11], [26]

1.3.3 Phương pháp xử lý sinh học [8]

Phương pháp xử lý sinh học sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các hợp chất hữu cơ, làm keo tụ các chất keo lơ lửng không lắng được trong nước thải Các vi sinh vật dùng một số chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước:

- Bước 3: Loại các bông cặn ra khỏi nước bằng quá trình trọng lực

Quá trình xử lý sinh học các vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm có trong nước như nguồn dinh dưỡng để khai thác năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển Quá trình chuyển hóa các chất ô nhiễm có trong nước thải thực chất là quá trình oxi hóa khử sinh học, trong đó các vi sinh vật là tác nhân quyết định Vì vậy để quá trình xử lý hiệu quả thì nước thải phải:

+ Không có các chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vi sinh vật như các chất vô cơ, chất hữu cơ, các kim loại nặng

+ Các chất hữu cơ trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng cho vi sinh vật Các hợp chất hidratcacbon, protein, lipit hòa tan thường là cơ chất dinh dưỡng tốt cho vi sinh vật

+ Có hàm lượng chất hữu cơ BOD5/COD ≥ 0,5

+ Tổng lượng muối: ≤ 4 - 5 g/l

- Ưu điểm của phương pháp:

+ Khá đơn giản, rẻ tiền

+ Hiệu quả xử lý BOD, COD cao

+ Không gây ô nhiễm thứ cấp

+ Thu được khí sinh học trong quá trình phân hủy sinh học sử dụng làm nhiên liệu khí đốt

Phương pháp xử lý sinh học cho nước thải chủ yếu dựa vào phương thức

hô hấp của vi sinh vật Do đó xử lý nước thải có hai phương thức chủ yếu là:

xử lý sinh học hiếu khí và xử lý sinh học yếm khí

* Phương pháp yếm khí [8]

Các phương pháp xử lý yếm khí: Bể UASB, bể lọc yếm khí, hồ yếm khí Thực hiện trong điều kiện không có oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân

hủy nhờ vi sinh vật và sản phẩm cuối cùng của quá trình này là các chất khí như metan (CH4) và cacbonic (CO2) được tạo thành Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn yếm khí chủ yếu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước:

- Bước 1: Thủy phân các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản như monosacrit, axit amin hoặc các muối piruvat khác, đây là nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động Trong giai đoạn này, BOD của nước thải tăng lên, nghĩa là các sản phẩm của pha này có thể bị phân hủy dễ dàng hơn

- Bước 2: Các nhóm vi khuẩn yếm khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit axetic, glyxerin, axetat pH giai đoạn này giảm

- Bước 3: Các sản phẩm của giai đoạn lên men axit sẽ là cơ chất của giai đoạn lên men metan Quá trình diễn ra như sau:

Hình 1.1: Sơ đồ quá trình phân hủy yếm khí

- Ưu điểm của phương pháp:

CH4 + CO2

Các chất hữu cơ phức tạp

Vi khuẩn thủy phân

Axit hữu cơ PTL thấp và sản phẩm trung gian

CO2, H2

Vi khuẩn axetat

Vi khuẩn metan

sử dụng CO2, H2

Vi khuẩn metan sử dụng axetat và các hợp chất liên quan khác

CH4 + CO2

13

+ Xử lý được nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao và có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, cấu trúc phức tạp mà các phương pháp khác hầu như không xử lý được

+ Chi phí năng lượng cho xử lý thấp

+ Lượng bùn tạo thành nhỏ

+ Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu cơ trong quá trình xử

lý là khí sinh học chủ yếu là CH4 và CO2

Bên cạnh những ưu điểm phương pháp vẫn còn một số nhược điểm sau:

+ Thời gian lưu nước thải lâu nên chi phí cho xây dựng lớn

+ Thời gian ổn định công nghệ dài

- Giai đoạn 1: Khuếch tán, chuyển hóa và hấp thụ chất bẩn từ môi trường nước lên bề mặt tế bào vi khuẩn

- Giai đoạn 2: Oxy hóa ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp thụ được qua màng tế bào vi khuẩn

- Giai đoạn 3: Chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượng tổng hợp sinh khối từ các chất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khác bên trong tế bào vi khuẩn

Các chất bẩn hữu cơ và chất dinh dưỡng trong nước thải

Các quá trình sinh hóa của vi sinh vật

Oxy Sản phẩm của

H2O và CO2

Nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi các chỉ tiêu BOD và COD Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần không chứa chất độc, tạp chất, các muối của kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có

tỷ số BOD5/COD ≥ 0,5

- Ưu điểm của phương pháp:

+ Tốc độ oxy hóa nhanh

+ Thời gian lưu trong hệ thống ngắn

+ Không gây mùi như xử lý yếm khí

- Nhược điểm của phương pháp:

1.4 Tổng quan về chế phẩm sinh học BiO - EM

Chế phẩm sinh học BiO - EM là hỗn hợp của các vi sinh vật hữu hiệu

thuộc các chi Bacillus, Lactobacillus, Streptomyces, Sacharomyces,

Apergillus Vi sinh vật phân giải mạnh chất hữu cơ, vi sinh vật sinh chất

kháng sinh, chất ức chế tiêu diệt vi sinh vật có hại

Hình 1.2: Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí

+ Tạo chất kháng sinh hoặc chất ức chế các vi sinh vật có hại như: vi sinh vật gây bệnh, gây thối

+ Làm giảm thiểu mầm bệnh và làm giảm tối đa mùi hôi thối trong chất thải

+ BiO – EM gồm các vi sinh vật hữu hiệu đã qua phân lập và tuyển chọn

kỹ lưỡng có tác dụng phân hủy mạnh mẽ các chất có chứa trong nước như: xenluloz, tinh bột, protein, lipit, pectin, kitin có khả năng tiêu diệt vi trùng gây bệnh làm cho vi trùng gây bệnh không tồn tại lâu dài và phát triển trong môi trường nước

+ Dùng BiO – EM định kỳ giúp nguồn nước thải đầu ra luôn ổn định các chỉ tiêu và hạn chế tối đa sự ô nhiễm khi xả thải ra môi trường [18], [27]

1.5 Tổng quan về chất keo tụ PAC (Poly Aluminium choloride) [7]

Chất keo tụ PAC có công thức phân tử là: Al2(OH)nCl6.nxH2O]m (trong

đó m ≤ 10; n ≤ 5) Có công dụng là chất keo tụ trong xử lý nước thải

Chất keo tụ PAC là các Polyme có chứa Al, O, H, Cl, SO4

sử dụng trực tiếp cho quá trình keo tụ Nó được coi là sản phẩm thủy phân ở bước sát cuối cùng nếu nguyên liệu sử dụng là muối nhôm và tốc độ tạo thành là rất chậm PAC là loại phèn nhôm thế hệ mới tồn tại ở dạng cao phân tử (polyme) Hiện nay, PAC được sản xuất với số lượng lớn và được sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến để thay thế cho phèn nhôm sunfat trong quá trình xử lý nước sinh hoạt và nước thải

PAC sản xuất thành hai loại: dạng rắn và dạng lỏng Dạng rắn là bột màu trắng ngà ánh vàng, tan hoàn toàn trong nước Dạng lỏng có màu nâu vàng, có thể đựng trong chai hoặc can nhựa để bảo quản lâu dài Khi cho vào nước chúng phân ly thành các Al3+, sau đó các ion này bị thủy phân thành Al(OH)3:

Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+Trong phản ứng thủy phân trên, ngoài Al(OH)3 là nhân tố quyết định đến hiệu quả keo tụ được tạo thành, còn giải phóng các ion H+ Các ion H+ này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hòa ion H+

thì cần phải kiềm hóa bằng NaOH, CaO, Soda Na2CO3

Liều lượng PAC sử dụng cho 1 m3 nước sông, ao, hồ:

+ Hạn chế việc điều chỉnh pH do tiết kiệm liều lượng hóa chất và các thiết bị đi kèm như thùng hóa chất và bơm định lượng nên không phải dùng vôi, kiềm để xử lý và do đó hạn chế ăn mòn thiết bị hơn

+ Độ axit của nó thấp do quá trình thủy phân đã thực hiện trong quá trình polyme hóa

17

+ Do không phải trải qua các bước hình thành polyme hóa nên tốc độ keo tụ rất lớn và bước tạo ra kết tủa nhôm Al(OH)3 vô định hình cũng rất thuận lợi nhất là trong nhiệt độ không cao

+ Do quá trình keo tụ chậm nên lượng keo tụ tồn dư thấp phù hợp với tiêu chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt

+ Liều lượng sử dụng thấp, bông cặn to dễ lắng do vậy tiết kiệm được hóa chất Tốc độ trong nước sau lắng kéo dài chu kì lọc và tăng chất lượng nước sau lọc

+ Giảm thể tích bùn, không bị chảy nước hay vón cục sau khi mở cao bì + PAC không cần (hoặc dùng rất ít) chất trợ keo tụ

+ Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng tốt

+ Không phát sinh hàm lượng SO4

trong nước thải sau xử lý là loại có độc tính đối với vi sinh vật

2-Với những ưu điểm trên của PAC được sử dụng rộng rãi thay thế cho chất keo tụ khác như phèn nhôm, phèn sắt ở các nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam PAC làm giảm không đáng kể độ kiềm của nước, ít gây ăn mòn thiết bị hoặc tăng công suất cấp nước của các cơ sở sản xuất

CHƯƠNG II MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải tinh bột sắn tại Công ty Cổ phần tinh bột sắn Sơn La bằng biện pháp sinh học, hóa lý

- Đề xuất được mô hình xử lý nước thải cho Công ty Cổ phần tinh bột sắn Sơn La

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nước thải tại nhà máy tinh bột sắn Sơn La thuộc xã Mường Bon, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La

- Khóa luận nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột tại nhà máy tinh bột sắn Sơn La thông qua các thông số ô nhiễm: pH, TDS, BOD5, COD, TSS, NH4+, Cyanua

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất của Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Sơn La

- Đánh giá ảnh hưởng của nước thải sản xuất tới môi trường nước khu vực xung quanh nhà máy

- Nghiên cứu thử nghiệm biện pháp xử lý nước thải của Nhà máy bằng phương pháp hóa lý và sinh học

- Đề xuất mô hình xử lý nước thải cho Nhà máy

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện được các nội dung đã nêu trên, khóa luận đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

2.4.1 Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu

Dựa trên cơ sở những thừa kế có chọn lọc những tài liệu được công bố của các công trình nghiên cứu khoa học, những nghiên cứu có tính chất tương đương, các văn bản mang tính chất pháp lý, những giáo trình đã được in ấn,

19

những số liệu thống kê của cơ quan pháp lý đã thống kê có liên quan đến vấn đề nghiên cứu

Khóa luận đã thu thập những tài liệu sau:

- Các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tại huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La

- Các tài liệu liên quan đến ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn, đặc tính nước thải, tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn trên thế giới và tại Việt Nam

- Tài liệu về xử lý nước thải tinh bột sắn

- Các trang web, sách báo liên quan đến ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn

- Các đề tài nghiên cứu khoa học, khóa luận tốt nghiệp đã được thực hiện

2.4.2 Phương pháp khảo sát thực địa

Tiến hành đi thực tế, khảo sát khu vực các nghiên cứu nhằm mục đích:

- Tìm hiểu về quy hoạch bố trí khu vực trong Nhà máy tinh bột sắn Sơn La

- Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn của nhà máy

- Khảo sát tình hình ô nhiễm môi trường xung quanh nhà máy, các vùng lân cận

- Tìm hiểu hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy

- Lấy mẫu nước thải tại nhà máy, cống thải và các hộ gia đình sống xung quanh nhà máy

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển mẫu

Đây là phương pháp lấy và bảo quản mẫu với mục đích đảm bảo sự biến đổi thành phần nước thải ở mức tối thiểu, phục vụ quá trình phân tích cho kết quả chính xác

* Phương pháp lấy mẫu:

- Khóa luận tiến hành lấy chín mẫu nước, bao gồm các mẫu nước thải, nước mặt và nước ngầm xung quanh nhà máy để đánh giá ảnh hưởng của nước thải từ nhà máy tới môi trường nước

Nguyên tắc lấy mẫu:

+ Các mẫu nước được lấy phải có tính đại diện cao

+ Dụng cụ lấy mẫu và dụng cụ đựng mẫu phải đảm bảo sạch, phải áp dụng các biện pháp cần thiết bằng các chất tẩy rửa và bằng dung dịch axit để

vô trùng dụng cụ

+ Dụng cụ lấy mẫu bao gồm: bình polyetylen dung tích 500ml, băng dính, giấy, bút đánh dấu, dây nilon

- Vị trí lấy mẫu nước mặt, nước ngầm, nước thải sản xuất:

Các mẫu nước được lấy tại nhà máy được mô tả như sau:

M6: Hồ lưu (nước thải sau khi xử lý)

Hình 2.1 Sơ đồ lấy mẫu nước

M

M

M

M

21

M7: Nước thải trước khi xử lý

M8: Nước giếng khoan dưới nhà máy

M9: Nước giếng khoan trên nhà máy

- Tiếp theo, khóa luận tiến hành lấy mẫu nước thải sau quá trình sản xuất của nhà máy để tiến hành phân tích và xử lý Bao gồm:

+ Một mẫu nước thải trước khi xử lý (nước thải công nghệ) được lấy trực tiếp từ quá trình sản xuất, được đựng vào can nhựa thể tích 20 lít

+ Một mẫu nước sau khi xử lý qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy, đựng vào chai nhựa thể tích 1 lít

Mẫu nước sau khi được lấy, được bảo quản cẩn thận tại nơi thoáng mát

và vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm trường Đại học Lâm nghiệp để tiến hành phân tích

2.4.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn bằng phương pháp yếm khí kết hợp xử lý với chế phẩm sinh học BiO - EM, thì việc thiết kế

mô hình thí nghiệm rất quan trọng

Khóa luận tiến hành thí nghiệm như sau:

* Thí nghiệm 1: Sử dụng chế phẩm sinh học BiO- EM xử lý nước thải

trong điều kiệm yếm khí

Trước khi tiến hành thí nghiệm, khóa luận tiến hành đo các thông số của mẫu nước thải như: pH, độ đục, độ dẫn điện, TDS, độ muối, BOD5, COD,

NH4

+

Sau đó thiết kế thí nghiệm như sau:

+ Chuẩn bị 5 chai nhựa có thể tích đồng nhất (1,5 lít) chất liệu (polyetylen) làm dụng cụ chứa mẫu, cho mẫu nước thải vào 5 chai nhựa một lượng thể tích là 1 lít, được đánh dấu các nhãn từ Mđ/c, M1, M2, M3, M4 + Nồng độ chế phẩm BiO - EM được cho thêm vào mỗi mẫu như sau:

Bảng 2.1: Nồng độ chế phẩm BiO- EM sử dụng

CP BiO - EM (g/l) 0 0,007 0,01 0,02 0,04

Sau khi các mẫu được chuẩn bị như trên, tất cả các bình được đưa vào nơi thoáng mát, để hở nắp chai nhựa, để mẫu sau thời gian 9 ngày Cách 2 ngày kiểm tra mẫu 1 lần Sau thời gian 9 ngày đợi mẫu ổn định rồi đem đi phân tích lại các thông số pH, độ đục, độ dẫn điện, TDS, độ muối, BOD5, COD, NH4

+

và đưa ra các đánh giá chi tiết về hiệu quả xử lý

* Thí nghiệm 2: Mô hình thí nghiệm Jartest kết hợp với mô hình thí

nghiệm sử dụng chế phẩm sinh học xử lý nước thải tinh bột sắn

Sau thí nghiệm xử lý nước thải bằng phương pháp yếm khí sử dụng chế phẩm BiO – EM, khóa luận tiến hành tiếp thí nghiệm xử lý nước thải kết hợp chất keo tụ PAC

23

+ Máy khuấy Jartest của Đức có 4 cánh khuấy

+ Cốc đựng mẫu nước thải nghiên cứu của Đức có thể tích V = 500 ml, cốc miệng rộng

+ Cân phân tích có sai số 0,1 mg

+ Bước 1: Cân chính xác 0,05 g PAC cho vào bình định mức 100 ml, sau

đó định mức đến vạch bằng nước cất, khuấy cho PAC tan hết tạo thành dung dịch Như vậy nồng độ dung dịch PAC dùng cho thí nghiệm là 0,5 g/l Dùng pipet lấy thể tích dung dịch PAC là 15 ml cho vào cốc 500 ml đựng nước thải

ký hiệu tương ứng của cốc là Mđ/c, M1, M2, M3, M4, tương ứng với nồng độ keo tụ trên 1 lít nước thải là: 7,5 g/L

+ Bước 2: Đặt các cốc thí nghiệm vào thí nghiệm Jartest và điều chỉnh tốc độ khuấy ở tốc độ 140 vòng/phút trong 2 phút đầu Sau đó điều chỉnh tốc

2.4.5 Phương pháp phân tích các thông số trong phòng thí nghiệm

Khóa luận tiến hành phân tích các thông số: pH, độ đục, TDS, EC, chất rắn lơ lửng, BOD5, COD, NH4+, Cyanua để xác định được mức độ ô nhiễm và hiệu quả xử lý của các phương pháp đối với nước thải sản xuất tinh bột sắn Các thông số trên được tiến hành theo đúng quy chuẩn ban hành, tại phòng thí nghiệm – Khoa QLTNR & MT – Trường Đại học Lâm nghiệp

* Phương pháp đo pH, TDS, độ dẫn điện, độ muối

Mẫu được đo bằng máy đo nhanh Exstick III – Extech Intrucment

* Phương pháp đo độ đục

Mẫu được đo trực tiếp bằng máy LOVIBIOND

* Phương pháp xác định tổng chất rắn lơ lửng (Suspended Soilds)- TSS

Chuẩn bị giấy lọc sợi thủy tinh (giấy lọc Wath Man) đã sấy khô ở nhiệt

* Phương pháp xác định nhu cầu oxy hóa (BOD 5 ) [4]

Nhu cầu oxy hóa là lượng oxy sử dụng trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí Khóa luận sử dụng phương pháp cấy và pha lấy mẫu theo TCVN 6000: 1995, ISO 5851: 1989 để xác định

Tiến hành thí nghiệm:

- Chuẩn bị dung dịch pha loãng: nước dùng để pha loãng mẫu nước thải nghiên cứu được chuẩn bị ở chai miệng rộng bằng cách thổi không khí sạch vào nước cất và lắc đều nhiều lần cho tới khi bão hòa oxy khoảng 8 mg/l

m 2 –m 1

V mẫu

x 10 6 (mg/l)

đo DO, đậy nút chai lại và đem ủ ở nhiệt độ 200C trong 5 ngày Sau đó đo lại giá trị oxy hòa tan (DO5)

Công thức xác định hàm lượng oxi hòa tan như sau:

BOD 5 (Mẫu phân tích) = (DO 0 – DO 5 )* F

 Hàm lượng BOD5 của mẫu nước được tính theo công thức:

BOD 5 = BOD 5 (Mẫu phân tích) - BOD 5 (Mẫu trắng)

Với:

+ BOD5 : giá trị BOD sau 5 ngày ủ

+ DO0: giá trị DO đo được ở 200C sau khi pha loãng (mg/l)

+ DO5: giá trị DO đo được ở 200C sau 5 ngày ủ (mg/l)

+ F: hệ số pha loãng, được tính bằng tỷ số thể tích dung dịch mang đi ủ 300ml trên thể tích dung dịch mẫu phân tích

* Phương pháp xác định nhu cầu oxy hóa học (COD) [5]

Nhu cầu oxy hóa học được xác định khi oxy hóa các chất hữu cơ ở nhiệt

độ cao bằng các chất oxi hóa mạnh (thường là K2Cr2O7) trong môi trường axit với xúc tác Ag2SO4, đồng thời sử dụng H2SO4 để loại bỏ ảnh hưởng của Cl-

có trong mẫu

Phương trình phản ứng:

Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+ CO2+ H2O+ 2Cr3++ 2K+

Ag 2 SO 4 , to, H 2 SO 4

Lượng dư Cr2O72- dư được chuẩn độ bằng dung dịch muối Fe2+ với chỉ thị feroin, màu chỉ thị chuyển từ xanh lá cây sang đỏ nâu

Các bước tiến hành:

- Lấy 2 ml mẫu cho vào ống nung COD, thêm 1 ml K2Cr2O7, 3 ml

Ag2SO4 trong H2SO4, lắc đều dung dịch

- Sau đó đặt ống nung vào máy nung COD, nung ống ở 105 oC trong 2h rồi để nguội

- Chuẩn độ: Tiến hành chuyển các dung dịch trong ống COD sang các bình tam giác 100ml, tráng ống bằng nước cất (mỗi lần 3ml nước cất) Thêm

2 - 3 giọt Feroin rồi chuẩn độ bằng dung dịch (NH4)2Fe(SO4)2 cho đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh lá cây sang nâu đỏ thì dừng

- Làm tương tự đối với mẫu trắng

Khi đó COD được xác định như sau:

COD = (mg/l)

Trong đó:

+ a: Thể tích Fe2+ dùng để chuẩn độ mẫu trắng

+ b: Thể tích Fe2+ dùng để chuẩn độ mẫu phân tích

+ N: Nồng độ của dung dịch Fe2+ dùng để chuẩn độ (mg/l)

+ F: Hệ số pha loãng

+ Vpt: Thể tích mẫu nước đem đi phân tích

* Phương pháp xác định nito dễ tiêu (NH4 + )

- Nguyên lý: NH4

+ trong nước phản ứng với thuốc thử Netle trong môi trường kiềm tạo phức chất màu vàng theo phản ứng:

(a -b)*N*8000*F

V pt

27

Đem đi so màu ở bước sóng 410 nm

+ Mẫu trắng tiến hành tương tự

- Cách tính toán kết quả:

Hàm lượng NH4

+ được xác định theo công thức sau:

* Phân tích hàm lượng Cyanua trong nước thải tinh bột sắn bằng phương pháp chưng cất

- Hóa chất sử dụng

+ Dung dịch NaOH 1 mol/L

+ Dung dịch CuSO4: Hòa tan 200g CuSO4.5H2O trong nước và pha loãng đến 1000 ml bằng nước chất

+ Dung dịch SnCl2: Hòa tan 50g SnCl2.2H2O trong 40 ml dung dịch axit Clohydric 1 mol/L và pha loãng với nước đến 100 ml

Hệ thống chưng cất bố trí như sau:

C*V

V pt

Thí nghiệm được thực hiện tại Phòng Phân tích môi trường – Trung tâm thí nghiệm thực hành Khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường

- Trình tự thí nghiệm:

Cho vào bình chưng cất theo thứ tự 30 ml nước cất; 10 ml dung dịch CuSO4; 2 ml dung dịch thiếc clorua, 100 ml mẫu thử và 10 ml dung dịch HCl 1,12 g/ml Hai bình hấp thụ, mỗi bình chưa 10 ml dung dịch NaOH 1 mol/L dùng để hấp thụ Sau đó bình chưng cất sẽ được gia nhiệt nhằm làm cho axit Cyahydric (tạo thành sau phản ứng giữa axit HCl và ion CN- có trong mẫu cùng sự có mặt của các chất xúc tác) bốc hơi bay lên, khí axit này sẽ được cuốn theo dòng khí của máy sục khí lên ống sinh hàn Tại đây ống sinh hàn có nhiệm vụ ngưng tụ hơi nước đã bốc hơi theo dòng khí, hơi nước sẽ được hồi lưu trở về bình chưng cất Còn dòng khí chỉ mang khí axit Cyahydric (HCN)

đi vào dung dịch hấp thụ Dung dịch hấp thụ NaOH được chứa trong 2 bình hấp thụ nối liên tiếp với nhau, sau đó được đem đi phân tích Hệ thống có các

bộ phận điều chỉnh áp suất nhằm tránh hiện tượng trào ngược xảy ra

Tốc độ dòng khí lôi cuốn (lưu tốc) là 1 lít/phút, tốc độ hồi lưu ở 1 - 2 giọt/ 1 giây Nhiệt độ chưng cất là 100 oC, đun trong 90 phút, sau khi tắt bếp

Chuẩn độ bằng dung dịch AgNO3 0,01 mol/L vào buret và bắt đầu chuẩn

độ cho đến khi dung dịch hấp thụ chuyển từ màu vàng sang màu nâu đỏ thì dừng lại, ghi lại thể tích dung dịch AgNO3 đã sử dụng

Thực hiện mẫu trắng bằng cách thay thế thể tích dung dịch mẫu chuẩn

độ bằng thể tích dung dịch NaOH 1mol/L và tiến hành chuẩn độ tương tự, dung dịch NaOH 1 mol/L cũng chính là dung dịch được sử dụng làm dung dịch hấp thụ [15]

Nồng độ CN- có trong mẫu phân tích được tính qua công thức sau:

Trong đó:

+ V0: Thể tích dung dịch AgNO3 chuẩn độ hết mẫu phân tích (ml)

+ V1: Thể tích dung dịch AgNO3 chuẩn độ hết mẫu trắng (ml)

+ Vmẫu: Thể tích mẫu chưng cất (100 ml)

+ N: Nồng độ đương lượng dung dịch chuẩn độ AgNO3 (0,01 N)

+ f: Phân tử khối của ion CN

-2.4.6 Phương pháp xử lý số liệu, đánh giá kết quả nghiên cứu

C CN- =

(V 1 – V 0 )*N*f*1000

V mẫu

(mg/L)

Các số liệu sau khi thu thập, phân tích được đánh giá tổng hợp, xử lý so sánh với quy chuẩn chất lượng nước, đánh giá và kết luận trình bày kết quả trong báo cáo

KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1 Điều kiện tự nhiên của khu vực

3.1.1 Vị trí địa lý

Mai Sơn là một huyện miền núi của tỉnh Sơn La, trung tâm huyện lỵ cách trung tâm tỉnh 30 km về phía Bắc Là trung tâm công nghiệp và là huyện trọng điểm kinh tế của Tỉnh nằm trong cụm tam giác kinh tế Thành phố Sơn La - Mai Sơn - Mường La

Địa hình bị chia cắt mạnh, phức tạp, núi đá cao xen lẫn đồi, thung lũng, lòng chảo và cao nguyên Độ cao trung bình so với mực nước biển, trung bình khoảng 800m - 850m, với 2 hệ thống núi chính là dãy núi Đông chính chạy dọc theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và dãy chạy theo hướng Tây Bắc - Tây Nam, tạo ra nhiều tiểu vùng với các ưu thế khác nhau cho phép phát triển nền kinh tế đa dạng; khu vực có nhiều núi cao, dốc, bị chia cắt mạnh bởi các con

31

sông, con suối lớn và các dãy núi cao, độ cao trung bình khu vực này là 1000m - 1200m so với mực nước biển, phân bố ở phía Đông Bắc và Tây Nam của huyện bao gồm các khu vực thuộc xã Tà Hộc, Chiềng Chăn, Phiêng Pằn,

Nà Ớt, Phiêng Cằm, Chiềng Nơi địa hình đồi núi trung bình, có độ cao trung bình 500m - 700m so với mực nước biển, phổ biến là các dãy núi cao trung bình, xen kẽ các phiêng bãi, lòng chảo, rất thuận lợi để phát triển nông nghiệp

và xây dựng các khu công nghiệp phân bố chủ yếu dọc trục Quốc lộ 6: xã

Cò Nòi thị trấn Hát Lót, xã Hát lót, xã Chiềng Mung, Nà Bó, Chiềng Sung Huyện Mai Sơn nằm trong toạ độ từ 20o52'30'' đến 21o20'50'' vĩ độ Bắc;

Phía Tây giáp huyện Sông Mã, huyện Thuận Châu Ranh giới chủ yếu là đồi núi, khe suối

Phía Nam giáp huyện Sông Mã, tỉnh Hủa Phăn (CHDCND Lào) Ranh giới chủ yếu là đồi núi, khe suối, với chiều dài đường biên giới 6,4 km

Huyện lỵ đóng tại thị trấn Hát Lót Từ Thành phố Sơn La đến huyện lỵ

đi theo đường Quốc lộ 6, dài khoảng 30 km Từ Hà Nội đến huyện lỵ có hai tuyến đường: Tuyến Quốc lộ 6 (đường 41 ngày xưa) dài khoảng 270 km, hướng về Hà Nội qua các huyện Yên Châu, Mộc Châu ; tuyến đường 113A (tức đường 13) đi qua huyện Bắc Yên, Phù Yên sang tỉnh Yên Bái về Hà Nội dài khoảng 370 km [17]

3.1.2 Diện tích đất và tiềm năng sử dụng

* Tổng diện tích tự nhiên là 143247,0 ha, trong đó:

- Tổng diện tích nhóm đất nông nghiệp đến ngày 1 tháng 1 năm 2010 là: 93687,01 ha chiếm 65,40 % so với tổng diện tích tự nhiên toàn huyện