Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn bằng phương pháp sinh học

LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chƣơng trình đào tạo khóa học 2013- 2017, đƣợc đồng ý trƣờng Đại học Lâm nghiệp – Khoa Quản lý Tài nguyên rừng Mơi trƣờng, sau q trình thực nghiêm túc tơi hồn thành khóa luận: “Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn phương pháp sinh học ” Nhân dịp này, tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến giáo Th.S Nguyễn Thị Ngọc Bích, Th.S Nguyễn Thị Bích Hảo ngƣời hƣớng dẫn, định hƣớng, khuyến khích giúp đỡ tơi suốt q trình làm khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Quản lý tài nguyên rừng môi trƣờng trang bị cho kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trƣờng, cảm ơn Trung tâm Phân tích mơi trƣờng Ứng dụng công nghệ địa không gian trƣờng Đại học Lâm nghiệp tạo điều kiện sở vật chất để tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới cán bộ, nhân viên Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phú Mỹ tạo điều kiện giúp đỡ Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ tơi suốt thời gian thực khóa luận tốt nghiệp Trong q trình thực khóa luận, thân nỗ lực cố gắng song cịn nhiều hạn chế chun mơn thời gian hồn thành khóa luận nên khơng tránh khỏi sai sót Kính mong thầy bạn góp ý để khóa luận đƣợc hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2017 Sinh viên Bùi Thị Hiệp TÓM TẮT KHÓA LUẬN Tên khóa luận: “Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn phương pháp sinh học” Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Hiệp Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Bích Hảo Th.S Nguyễn Thị Ngọc Bích Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu chung: Đề tài góp phần nâng cao chất lƣợng nguồn nƣớc, hạn chế tác động nƣớc thải sản xuất công nghiệp đến sống ngƣời môi trƣờng - Mục tiêu cụ thể: Đánh giá mức độ ô nhiễm nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn sử dụng để nghiên cứu thông qua số tiêu PH, BOD5, COD, TSS, P tổng, NNH4+, Xianua Xây dựng quy trình xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn phƣơng pháp yếm khí kết hợp với hiếu khí sử dụng thực vật (cây môn nƣớc Colocasia esculenta) Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phú Mỹ, xã Phong Phú, huyện Tân Lạc, tỉnh Hịa Bình - Cây mơn nƣớc - Khóa luận nghiên cứu khả xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn bể lọc sinh học kỵ khí dịng chảy xi kết hợp bể hiếu khí sử dụng thực vật với quy mơ phịng thí nghiệm thơng qua số tiêu: PH, BOD5, COD, TSS, N-NH4+, PPO43-, Photpho tổng, Xianua Nội dung nghiên cứu - Đánh giá đặc trƣng nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn - Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn phƣơng pháp yếm khí sử dụng thực vật (cây môn nƣớc) - Đánh giá hiệu xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn quy trình vừa xây dựng Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp thu thập kế thừa tài liệu - Phƣơng pháp thực nghiệm - Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm - Phƣơng pháp xử lý số liệu nội nghiệp Những kết đạt đƣợc Sau trình nghiên cứu, khóa luận đạt đƣợc kết nhƣ sau: - Nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phú Mỹ có thông số vƣợt QCCP: BOD5 3889,5 mg/l cao gấp quy chuẩn 77,79 lần COD 5760 mg/l cao gấp quy chuẩn 38,4 lần TSS 1095 mg/l vƣợt quy chuẩn 10,95 lần Chỉ số N-NH4+ phân tích có hàm lƣợng cao 175,2 mg/l vƣợt quy chuẩn 17,52 lần Photpho tổng 87 mg/l cao gấp 14,5 lần so với quy chuẩn, cyanua phân tích 1,05 mg/l cao gấp 10,5 lần so với QCCP - Đề tài đề xuất giải pháp cơng nghệ với quy trình xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn nhƣ sau: Nƣớc thải từ bể điều hòa bể lắng đƣợc chuyển đến bể lọc sinh học kỵ khí sau đƣa qua bể hiếu khí để xử lý cuối chuyển qua bể thực vật Tại bể với thời gian lƣu nƣớc khác cho kết xử lý khác Cụ thể: + Bể lọc sinh học kỵ khí dịng chảy xi với vật liệu lọc đá thời gian lƣu nƣớc tốt 10h, hiệu suất xử lý chất ô nhiễm bể là: COD đạt 75%, BOD5 đạt 71,1%, N-NH4+ đạt 54,9%, Photpho tổng đạt 83,3%, tổng chất rắn lơ lửng đạt 26,5% xianua 28,6% + Bể hiếu khí (Aerotank) thời gian lƣu nƣớc tốt 8h, hiệu suất xử lý chất ô nhiễm lần lƣợt nhƣ sau: COD đạt 66,7%, BOD5 đạt 71,5%, N-NH4+ đạt 57% , Photpho tổng đạt 42,6%, tổng chất rắn lơ lửng đạt 47,2% xianua đạt 86,7% + Bể thực vật thời gian lƣu nƣớc tốt ngày Kết thúc bể thực vật toàn tiêu đạt đạt giới hạn cho phép xả thải theo cột B QCVN 40:2011/BTNMT với hiệu suất xử lý nhƣ sau: BOD5 đạt 87,1%, COD đạt 70%, N-NH4+ đạt 74% , Photpho tổng đạt 48,5%, tổng chất rắn lơ lửng đạt 78,8% Xianua đạt 50% Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2017 Sinh viên Bùi Thị Hiệp MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT KHÓA LUẬN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ……………………………… 1.1 Tổng quan ngành sản xuất tinh bột sắn…………………………………… … 1.1.1 Tổng quan ngành sản xuất tinh bột sắn giới…………………… … 1.1.2 Tổng quan ngành sản xuất tinh bột sắn Việt Nam…………………… …….4 1.1.3 Quy trình sản xuất tinh bột sắn………………………………………… ……… 1.2 Nguồn phát sinh đặc tính nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn………………….9 1.3 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn .11 1.3.1 Phƣơng pháp học 11 1.3.2 Phƣơng pháp xử lý hóa – lý 11 1.3.3 Phƣơng pháp xử lý hóa học…………………………………………………… 12 1.3.4 Phƣơng pháp xử lý sinh học…………………………………………………… 12 1.4 Một số dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn…………… 26 1.4.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải hồ sinh học…………………………… 26 1.4.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải kết hợp hóa lý sinh học hiếu khí………… 28 CHƢƠNG 2: MỤC TIÊU – ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………………………………………………………………… 31 2.1 Mục tiêu nghiên cứu…………………………………………………………… 31 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu……………………………………………… 31 2.3 Nội dung nghiên cứu…………………………………………………………… 31 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu………………………… ………………………………31 2.4.1 Phƣơng pháp thu thập kế thừa tài liệu……………… ………………………31 2.4.2 Phƣơng pháp thực nghiệm……………………………… …………………… 32 2.4.3 Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm…………………… ………….38 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN…… …… ………… 44 3.1 Đặc tính nƣớc thải nghiên cứu……………………………………………………44 3.2 Xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn bậc phƣơng pháp lọc sinh học kỵ khí … 45 3.2.1 Sự biến đổi pH bể lọc sinh học kỵ khí…………………………… ….45 3.2.2 Sự biến đổi hàm lƣợng chất hữu bể lọc sinh học kỵ khí………… … 46 3.2.3 Sự biến đổi Nitơ bể lọc sinh học kỵ khí………………………… … 48 3.2.4 Sự biến đổi Photpho bể lọc sinh học kỵ khí……………………… …51 3.2.5 Sự biến đổi Xianua bể lọc sinh học kỵ khí……………………… … 53 3.2.6 Sự biến đổi TSS bể lọc sinh học kỵ khí………………………… 53 3.3 Xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn bậc phƣơng pháp hiếu khí……… 54 3.3.1 Sự biến đổi chất hữu bể hiếu khí…………………………… ……54 3.3.2 Sự biến đổi Nitơ bể hiếu khí …………………………………… … 56 3.3.3 Sự biến đổi Photpho bể hiếu khí ……………………………… …….58 3.3.4 Sự biến đổi Xianua bể hiếu khí ……………………………… …… 59 3.3.5 Sự biến đổi chất rắn lơ lửng bể hiếu khí ……………………… …….60 3.4 Xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn bể thực vật có bổ sung vật liệu lọc ……60 3.4.1 Sự biến đổi chất hữu bể thực vật……………………………………… 60 3.4.2 Sự biến đổi Nitơ bể thực vật……………………………………… ……63 3.4.3 Sự biến đổi Photpho bể thực vật …………………………………… ….66 3.4.4 Sự biến đổi xianua bể thực vật ……………………………………… …68 3.4.5 Sự biến đổi chất rắn lơ lửng bể thực vật …………………………… ….68 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ …………………………………………… 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Đặc tính nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn 10 Bảng 1.2: Thống kê trạng áp dụng công nghệ xử lý nƣớc thải nhà máy chế biến tinh bột sắn 30 Bảng 3.1: Kết phân tích mẫu nƣớc Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phú Mỹ 44 Bảng 3.2: Xử lý BOD5 COD bể lọc sinh học kỵ khí 46 Bảng 3.3: Xử lý N-NH4+ N-NO3- bể lọc sinh học kỵ khí 49 Bảng 3.4: Xử lý P-PO43- Photpho tổng bể lọc sinh học kỵ khí 51 Bảng 3.5: Xử lý BOD5 COD bể hiếu khí (Aerotank) 54 Bảng 3.6: Xử lý N-NH4+ N-NO3- bể hiếu khí (Aerotank) 56 Bảng 3.7: Xử lý P-PO43- Photpho tổng sau bể Aerotank 58 Bảng 3.8: Xử lý COD bể thực vật 61 Bảng 3.9: Xử lý BOD5 bể thực vật 62 Bảng 3.10: Xử lý N-NH4+ bể thực vật 63 Bảng 3.11: Kết xử lý N-NO3- bể thực vật 65 Bảng 3.12: Xử lý P-PO43- bể thực vật 66 Bảng 3.13: Xử lý Photpho tổng bể thực vật 67 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Diễn biến sản lƣợng sắn giới giai đoạn 2005 – 2010 Hình 1.2: Diện tích sản lƣợng sắn năm 2011 số quốc gia Hình 1.3: Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột sắn kèm theo dòng thải Hình 1.4: Sơ đồ trình phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí 13 Hình 1.5: Sơ đồ chuyển hóa xảy q trình sinh học kỵ khí 15 Hình 1.6: Sơ đồ q trình phân hủy hiếu khí 21 Hình 1.7: Sơ đồ xử lý nƣớc thải hồ sinh học 27 Hình 1.8: Sơ đồ xử lý nƣớc thải kết hợp hóa lý sinh học hiếu khí 29 Hình 2.1: Hệ thống xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn quy mơ phịng thí nghiệm 32 Hình 2.2: Bể lọc sinh học kỵ khí với vật liệu lọc đá……………………………34 Hình 2.3: Bể hiếu khí ( Aerotank) 35 Hình 2.4: Bể thực vật 37 Hình 3.1: Sự biến đổi pH bể lọc sinh học kỵ khí ………………………… 45 Hình 3.2: Sự biến đổi BOD5 bể lọc sinh học kỵ khí 47 Hình 3.3: Sự biến đổi COD bể lọc sinh học kỵ khí 48 Hình 3.4: Sự biến đổi N-NH4+ bể lọc sinh học kỵ khí 49 Hình 3.5: Sự biến đổi N-NO3- bể lọc sinh học kỵ khí 50 Hình 3.6: Sự biến đổi P-PO43- bể lọc sinh học kỵ khí 52 Hình 3.7: Sự biến đổi Photpho tổng bể lọc sinh học kỵ khí 52 Hình 3.8: Sự biến đổi BOD5 bể hiếu khí (Aerotank) 54 Hình 3.9: Sự biến đổi COD bể hiếu khí (Aerotank) 55 Hình 3.10: Sự biến đổi N-NH4+ bể hiếu khí (Aerotank) 56 Hình 3.11: Sự biến đổi N-NO3- bể hiếu khí (Aerotank) 57 Hình 3.12: Sự biến đổi P-PO43- bể hiếu khí (Aerotank) 58 Hình 3.13: Sự biến đổi COD bể thực vật 61 Hình 3.14: Sự biến đổi BOD5 bể thực vật 62 Hình 3.15: Sự biến đổi N-NH4+ bể thực vật 64 Hình 3.16: Sự biến đổi N-NO3 bể thực vật 65 Hình 3.17: Sự biến đổi P-PO43- bể thực vật 66 Hình 3.18: Sự biến đổi Photpho tổng bể thực vật 67 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tên Tiếng anh Tiếng việt DO Oxy hòa tan Dissolved Oxygen BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng STT Số thứ tự QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCCP Quy chuẩn cho phép BTNMT Bộ tài nguyên môi trƣờng NXB Nhà xuất TNHH Trách nhiệm hữu hạn ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc nhƣ nay, mơi trƣờng vấn đề bất cập không riêng quốc gia mà vấn đề toàn cầu Phát triển kinh tế xã hội nhu cầu quốc gia nhƣng cần phải có phát triển bền vững, phát triển cân ba yếu tố: Kinh tế - môi trƣờng – xã hội Trong ngành công nghiệp trọng điểm nƣớc ta sản xuất tinh bột sắn ngành kinh tế đƣợc thu hút trọng đầu tƣ nhà sản xuất Tinh bột sắn thành phần quan trọng bậc chế độ dinh dƣỡng loài ngƣời nhƣ động vật khác Ngoài sử dụng làm thực phẩm, tinh bột sắn nguyên liệu sản xuất cho nhiều sản phẩm khác nhƣ công nghệ mỹ phẩm, sản xuất giấy, rƣợu, băng bó xƣơng… nhà máy sở sản xuất tinh bột sắn đƣợc mở rộng phát triển Nhu cầu sử dụng nƣớc sản xuất tinh bột sắn lớn nên sau sử dụng thải môi trƣờng lƣợng nƣớc thải tƣơng đƣơng Nếu khơng có biện pháp xử lý trƣớc thải bỏ, hàm lƣợng chất hữu nƣớc thải gây ô nhiễm đến nguồn nƣớc mặt diện tích đất đai xung quanh vùng xả thải Nghiêm trọng chất hữu ngấm xuống mạch nƣớc ngầm, chúng phá hủy chất lƣợng nguồn nƣớc ảnh hƣởng đến chất lƣợng sống ngƣời dân khu vực Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững xã hội việc nghiên cứu biện pháp xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn vô cần thiết Công nghệ xử lý nƣớc thải nói chung nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn nói riêng ngày sâu vào áp dụng công nghệ sinh học Hơn đặc trƣng nƣớc thải tinh bột sắn có hàm lƣợng chất hữu cao dễ phân hủy, giá trị BOD, COD cao việc áp dụng phƣơng pháp sinh học giai đoạn thiếu hệ thống xử lý Hiện phƣơng pháp lọc sinh học kỵ khí kết hợp hiếu khí thực vật thủy sinh lựa chọn chiếm ƣu việc xử lý nƣớc thải hiệu cao Xuất phát từ nhu cầu trên, đề tài tơi chọn khóa luận “Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn phương pháp sinh học” với mong muốn góp phần công đoạn xử lý nƣớc thải trƣớc xả nguồn tiếp nhận nhằm nâng cao chất lƣợng nguồn nƣớc, hạn chế tác động nƣớc thải đến sống ngƣời môi trƣờng CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan ngành sản xuất tinh bột sắn 1.1.1 Tổng quan ngành sản xuất tinh bột sắn giới Sắn loại lƣơng thực quan trọng nhiều nƣớc giới Sắn có xuất xứ từ Trung – Nam Mỹ Sau phát triển sang Châu Phi, Châu Á với phát triển nhiều ngành công nghiệp sắn ngày trở nên có giá trị kinh tế cao Hiện nay, sắn đƣợc trồng 100 quốc gia giới với diện tích khoảng 18,96 triệu ha, sản lƣợng sắn toàn giới nhiều năm trở lại trì tƣơng đối ổn định mức sản lƣợng 230 triệu sắn Hình 1.1: Diễn biến sản lƣợng sắn giới giai đoạn 2005 – 2010 (Nguồn: FAO, năm 2011) Năm 2006 sản lƣợng sắn giới đạt 211,26 triệu củ tƣơi, nhƣng đến năm 2007 sản lƣợng sắn giới đạt 226,34 triệu Nhƣ sản lƣợng sắn giới tăng 15,08 triệu Năm 2011, tổng sản lƣợng sắn giới đạt 250,2 triệu củ tƣơi, tăng 6% so với năm trƣớc Sự gia tăng sản lƣợng mạnh mẽ ngành chế biến công nghiệp nhiên liệu sinh học ethanol sử dụng sắn làm nguyên liệu đầu vào quốc gia Đông Nam Á với nhu cầu lƣơng thực tăng Châu Phi Trong đó, Nigeria quốc gia sản xuất sắn hàng đầu giới với sản lƣợng hai năm gần (2009 - 2010) có xu hƣớng giảm xuống đạt khoảng 37 triệu so với giai đoạn 2006 2008 liên tục đạt dƣới 45 triệu Năm 2011, sản lƣợng sắn Nigeria Bảng 3.11: Kết xử lý N-NO3- bể thực vật Bể trồng (có cát) Thời gian ( ngày) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) 3,2 1,1 2,7 3,1 64,1 14,4 Bể trồng (có cát) Bể cát (không trồng cây) Nồng Hiệu suất độ (%) (mg/l) 3,2 3,2 3,8 3,3 Bể cát (không trồng cây) Bể đối chứng Nồng độ (mg/l) 3,2 2,9 2,7 2,2 Hiệu suất (%) 10,6 14,7 30,5 Bể đối chứng Nồng độ (mg/l) 3,5 2,5 1,5 0,5 0 Thời gian (ngày) Hình 3.16: Sự biến đổi N-NO3 bể thực vật Qua bảng 3.11 hình 3.16 ta thấy: Với đầu vào khơng q cao 3,2 mg/l bể khác cho kết xử lý khác Cụ thể: Tại bể thực vật: Sau ngày thí nghiệm nồng độ có xu hƣớng giảm 2,7 mg/l, nhƣng đến ngày thứ lại tăng lên với giá trị 3,1 mg/l Hiệu suất xử lý cao với NNO3- vào ngày thứ đạt 64,1% Quá trình giảm do: Trong bể thực vật có phần kỵ khí, lƣợng NO3- khơng bị hấp thụ khuếch tán vào phần thiếu khí làm tăng q trình khử nitrat lúc NO3- tạo thành N2 bay vào khí Duới đáy bể tồn tạo mơi trƣờng yếm khí làm cho q trình đenitrat mạnh q trình nitrat hóa 65 Tại bể cát: Lƣợng NO3- có gia tăng rõ rệt, đến ngày thứ nồng độ tăng lên 3,8 mg/l, sau lại giảm xuống cịn 3,3 mg/l Bể đối chứng: Nồng độ NO3- giảm ngày thứ nhƣng nồng độ cao so với bể thực vật 3.4.3 Sự biến đổi Photpho bể thực vật Sau ngày lƣu nƣớc bể thực vật, photpho đƣợc xử lý cách triệt để Kết xử lý thể bảng 3.12 bảng 3.13 Bảng 3.12: Xử lý P-PO43- bể thực vật Thời gian ( ngày) Bể cát (Không trồng cây) Bể trồng (có cát) Nồng độ Hiệu (mg/l) suất (%) 6,7 4,4 34,0 1,9 71,9 0,7 89,9 Bể trồng (có cát) Nồng độ (mg/l) 6,7 5,3 2,7 2,3 Bể đối chứng Hiệu suất (%) 20,8 60,1 66,5 Nồng độ (mg/l) 6,7 6,5 5,8 5,3 Bể cát (không trồng cây) Hiệu suất (%) 0 0 Bể đối chứng Nồng độ (mg/l) 0 Thời gian (ngày) Hình 3.17: Sự biến đổi P-PO43- bể thực vật Nhận xét: Từ bảng 3.12 hình 3.17 ta thấy: Với đầu vào 6.7 mg/l sau bể trồng thực vật nồng độ P-PO43- giảm nhanh từ ngày thứ 5, ngày thứ nồng độ giảm xuống 0.7 mg/l với hiệu suất lớn 89,9% 66 Bể cát có xu hƣớng giảm nhƣng giảm từ 6,7 mg/l 2,3 mg/l, hiệu suất xử lý cao 66,5%, nhiên thấp bể thực vật Tại bể đối chứng lƣợng P-PO43- có xu hƣớng giảm nhƣng giảm do: Sau chuyển sang bể đối chứng phần vi sinh vật bể hiếu khí tồn tại, nhiên chúng khơng đủ điều kiện để sinh sống xác vi sinh vật bị phân hủy với bùn cặn làm cho lƣợng photphat tăng lên Bảng 3.13: Xử lý Photpho tổng bể thực vật Thời gian ( ngày) QCVN 40:2011/BTNMT Cột B Bể cát (không trồng cây) Bể trồng (có cát) Nồng Hiệu độ suất (mg/l) (%) 8,3 7,1 15,1 5,9 28,4 4,3 48,5 Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) 11,3 21,5 26,4 8,3 7,4 6,5 6,1 6 Bể đối chứng Nồng độ (mg/l) 8,3 7,6 6,7 6,3 Hiệu suất (%) 8,9 19,9 24,0 Bể trồng Nồng độ (mg/l) Bể không trồng (Bể cát) Bể đối chứng QCVN 40:2011/BTNM T Cột B) 0 Thời gian (ngày) Hình 3.18: Quá trình biến đổi Photpho tổng bể thực vật Nhận xét: Qua bảng 3.13, hình 3.18 ta thấy: Nồng độ Photpho tổng bể có suy giảm đáng kể Đặc biệt, bể trồng thực vật nồng độ giảm đạt quy chuẩn 67 ngày thứ với nồng độ 5,9 mg/l, hiệu suất xử lý đạt 28,4%, sau nồng độ tiếp tục giảm đạt hiệu suất cao ngày thứ đạt 48,5% Tại hai bể cịn lại nồng độ Photpho tổng có xu hƣớng giảm nhƣng chƣa đạt quy chuẩn Sự suy giảm do: Thực vật có khả hấp thụ, hấp phụ chất dinh dƣỡng nhƣ N, P để tạo mơi trƣờng sống cho sinh vật Ngồi lớp vật liệu không làm giá đỡ cho thực vật phát triển mà cịn giúp giữ cặn có chứa photpho lắng – lọc cịn hấp phụ P-PO43- lên lớp vật liệu Nhờ mà bể có trồng mơn nƣớc cho hiệu suất xử lý cao bể lại 3.4.4 Sự biến đổi xianua bể thực vật Với thời gian lƣu nƣớc ngày, hàm lƣợng xianua giảm rõ rệt từ 0,1 mg/l 0,05 mg/l, hiệu xử lý đạt 50% Kết xử lý cho thấy bể thực vật có khả xử lý xianua tốt 3.4.5 Sự biến đổi chất rắn lơ lửng bể thực vật Sau ngày tổng chất rắn lơ lửng bể thực vật giảm rõ rệt ngày thứ 7, từ 425 mg/l 90 mg/l đảm bảo quy chuẩn cho phép xả thải với hiệu suất đạt lên tới 78,8% Lƣợng TSS đƣợc loại bỏ nhờ vào phát triển rễ, chúng giống nhƣ lớp đệm đóng vai trị nhƣ lớp lọc, nƣớc thải qua lớp đệm đƣợc lọc chất cặn lơ lửng Ngoài ra, với giá thể cát ngồi giúp sinh trƣởng chúng cịn tham gia vào q trình loại bỏ chất nhiễm nƣớc thải Các chất keo đƣợc loại bỏ thông qua việc lọc, lắng, phân hủy sinh học (do phát triển vi sinh vật) Nhờ đó, nồng độ chất rắn lơ lửng giảm nhanh chóng Đánh giá chung: Sau ngày tiến hành lƣu nƣớc bể cho thấy bể thực vật cho hiệu xử lý tốt Một số tiêu giảm nhanh ngày lƣu nƣớc, đặc biệt tiêu đảm bảo QCVN 40:2011/BTNMT vào ngày thứ Kết cho thấy hoàn toàn theo lý thuyết phần tổng quan chế xử lý chất ô nhiễm thực vật Khóa luận có thực phân tích tiêu NO2- nhiên nồng độ nƣớc thải không đáng kể 68 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ Kết luận Nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phú Mỹ có thơng số vƣợt q QCCP: BOD5 3889,5 mg/l cao gấp quy chuẩn 77,79 lần COD 5760 mg/l cao gấp quy chuẩn 38,4 lần TSS 1095 mg/l vƣợt quy chuẩn 10,95 lần Chỉ số N-NH4+ phân tích có hàm lƣợng cao 175,2 mg/l vƣợt quy chuẩn 17,52 lần Photpho tổng 87 mg/l cao gấp 14,5 lần so với quy chuẩn, cyanua phân tích 1,05 mg/l cao gấp 10,5 lần so với QCCP - Đề tài đề xuất giải pháp công nghệ với quy trình xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn nhƣ sau: Nƣớc thải từ bể điều hòa bể lắng đƣợc chuyển đến bể lọc sinh học kỵ khí sau đƣa qua bể hiếu khí để xử lý cuối chuyển qua bể thực vật Tại bể với thời gian lƣu nƣớc khác cho kết xử lý khác Cụ thể: + Bể lọc sinh học kỵ khí dịng chảy xi với vật liệu lọc đá thời gian lƣu nƣớc tốt 10h, hiệu suất xử lý chất ô nhiễm bể là: COD đạt 75%, BOD5 đạt 71,1%, N-NH4+ đạt 54,9%, Photpho tổng đạt 83,3%, tổng chất rắn lơ lửng đạt 26,5% xianua 28,6% + Bể hiếu khí (Aerotank) thời gian lƣu nƣớc tốt 8h, hiệu suất xử lý chất ô nhiễm lần lƣợt nhƣ sau: COD đạt 66,7%, BOD5 đạt 71,5%, N-NH4+ đạt 57% , Photpho tổng đạt 42,6%, tổng chất rắn lơ lửng đạt 47,2% xianua đạt 86,7% + Bể thực vật thời gian lƣu nƣớc tốt ngày Kết thúc bể thực vật toàn tiêu đạt đạt giới hạn cho phép xả thải theo cột B QCVN 40:2011/BTNMT với hiệu suất xử lý nhƣ sau: BOD5 đạt 87,1%, COD đạt 70%, N-NH4+ đạt 74% , Photpho tổng đạt 48,5%, tổng chất rắn lơ lửng đạt 78,8% Xianua đạt 50% Tồn Do thời gian thực khóa luận cịn hạn chế, việc tiến hành thí nghiệm địi hỏi nhiều thời gian, khóa luận cịn số tồn sau: - Tại bể thực vật chƣa tính tốn đƣợc mật độ che phủ thực vật - Chƣa thực đƣợc phép lặp trình vận hành hệ thống - Hệ thống chƣa áp dụng thực tiễn nên việc triển khai tƣơng đối khó khăn 69 - Chƣa tính tốn đƣợc cơng trình xử lý nƣớc thải, tính tốn chi phí xây dựng, chi phí vận hành nhƣ thiết bị phụ trợ cho hệ thống xử lý nƣớc thải đƣợc đề xuất Kiến nghị Để khắc phục tồn khóa luận đạt đƣợc kết tốt hơn, khóa luận có kiến nghị sau: - Đầu tƣ nhiều thời gian, kinh phí, nhân lực nghiên cứu - Cần thực phép lặp nhiều lần để thu đƣợc kết có độ xác cao 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, TCVN 6001: 1995 (ISO 5815: 1989) – Chất lƣợng nƣớc – Xác định nhu cầu oxy hóa sau ngày (BOD5), phƣơng pháp cấy pha lỗng, Bộ tài ngun mơi trƣờng Bộ Tài ngun Môi trƣờng, TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989)- Chất lƣợng nƣớc- Xác định nhu cầu oxy sinh hóa (COD), Bộ tài nguyên môi trƣờng Bộ tài nguyên Môi trƣờng, TCVN 6202 : 2008(ISO 6878 : 2004)- Chất lƣợng nƣớc- Xác định Phospho- phƣơng pháp đo phổ dùng Amoni Molipdat, Bộ tài nguyên môi trƣờng Bộ tài nguyên môi trƣờng, TCVN 6181:1996(ISO 6703-1:1984)- Chất lƣợng nƣớc- Xác định xianua tổng, Bộ tài nguyên môi trƣờng Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2011): QCVN 40: 2011/ BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng Nguyễn Đình Diệp (2013), Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy tinh bột sắn Hải Lăng, Quảng Trị, Đại học Bách khoa Hà Nội Lê Doãn Dƣơng cộng (2013), Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải Nhà máy chế biến tinh bột sắn, Đại học Bách khoa Hà Nội Đoàn Thị Hảo (2011), Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học, khóa luận tốt nghiệp - Đại học dân lập Hải Phòng Lò Thị Hằng (2015), Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột sắn Chi nhánh công ty Cổ phần tinh bột sắn Fococev –Nhà máy tinh bột sắn Sơn La”, khóa luận tốt nghiệp Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 10 Nguyễn Thị Xuân Hòe, Đồ án tốt nghiệp Hiện trạng môi trường thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội 11 Nguyễn Thị Hƣờng (2010), giảng môn Xử lý nước thải, Đại học Sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng 12 Trịnh Xn Lai (2000), giáo trình tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nƣớc thải, NXB Xây dựng 13 Ngơ Thị Vũ Lệ (2013), Thiết kế hồn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi, đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội 14 Vũ Thị Linh (2012), Đánh giá chất lượng đề xuất, tính tốn mơ hình xử lý nước thải Nhà máy tinh bột sắn Bá Thước, tỉnh Thanh Hóa, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 15 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002): Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật 16 Nguyễn Văn Nghĩa, Nguyễn Văn Phƣớc (2007), Nghiên cứu triển khai công nghệ xử lý nước thải chế biến tiêu sọ, Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh 17 Nguyễn Văn Phƣớc nhóm nghiên cứu (2009), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải chế biến kẹo dừa, Trƣờng Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh 18 PGS.TS Nguyễn Văn Phƣớc (2013), Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học, NXB Xây dựng 19 Dƣ Ngọc Thành (2014), Nghiên cứu phát triển công nghệ bãi lọc ngầm trồng để xử lý nước thải chăn nuôi phù hợp với điều kiện tỉnh Thái Nguyên, Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên 20 Vũ Đức Thắng (2013), Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý sản xuất tinh bột sắn Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Yên Bình – Yên Bái, nghiên cứu khoa học Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội 21 Huỳnh Thị Thuận (2013), Đồ án xử lý nước thải tinh bột khoai mì bèo lục bình, Trƣờng Đại học Kỹ thuật TP.HCM 22 Dƣơng Hồng Thủy nhóm nghiên cứu (2011), Nghiên cứu khả sử dụng phát lộc để cải tạo bùn đô thị thu sinh khối cho mục đích kinh tế, Trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng 23 Viện môi trƣờng nông nghiệp (2011), Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nguồn nước nhiễm chế biến tinh bột sắn để tái sử dụng sản xuất nơng nghiệp tỉnh Kontum 24 Đặng Hồng Vƣơng (2013), Nghiên cứu khả xử lý nước thải Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Long Giang – Quảng Bình bèo lục bình (Eichhornia crassipes Solms) rong đuôi chồn (Ceratophyllum demersum), Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 25 Nguyễn Phú Xuyên, Đinh Thế Ngữ Tôn, Nguyễn Thị Mai Nga, Phùng Thị Hƣơng (2015), Nghiên cứu khả xử lý nước rỉ rác nước thải chăn nuôi phát lộc (Dracaena sanderiana), Nghiên cứu khoa học sinh viên Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 26 Vũ Hải Yến (2013), Nghiên cứu xử lý nước thải thạch dừa môn nước (Colocasia esculenta), Trƣờng Đại học kỹ thuật cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh Tài liệu tiếng anh 27 Dr Bhojraj panta (2013), A Comparative study using Ventiver (Chrysopogon Zizanioides) and Narkot (Phragmites karka) 28 Hossein Farraji (2016), Wastewater Engineering: Types, Characteristics and Treatment Technologie 29 Saiyood S, Vangnai As, Thiravetyan P, Inthom D, 2010, Nationnal Center for Biotechnology Information, U.S National Libray of Medicine, Bisphenol A removal by the Dracaena plant and the role of plant – associating bacteria Trang Web 30 http://iasvn.org/chuyen-muc/San-xuat-San-tren-the-gioi-&-Viet-Nam4373.html 31 http://www.vaas.org.vn/cay-san-viet-nam-hien-trang-va-phat-trien- a15438.html 32 https://vi.scribd.com/doc/97364337/X%C6%B0-ly-xianua-trongn%C6%B0%C6%A1-c-tha-i-nha-ma-y-sa-n-xua-t-tinh-bo-t-s%C4%83-n 33 http://faunaandfloraofvietnam.blogspot.com/2014/07/khoai-nuoc-hay-monnuoc-colocasia.html 34 http://westerntechvn.com.vn/tinh-toan-thiet-ke-be-loc-ky-khi.htm 35 http://luanvan.net.vn/luan-van/qua-trinh-xu-ly-sinh-hoc-ky-khi-59546/ PHỤ LỤC PHỤ LỤC I QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp Bảng 1: Giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp TT Thông số Đơn vị Giá trị C A B ˚C 40 40 Pt/Co 50 150 Nhiệt độ Màu pH BOD5 (20 oC) mg/l 30 50 COD mg/l 75 150 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 Asen mg/l 0,05 0,1 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 Chì mg/l 0,1 0,5 10 Cadimi mg/l 0,05 0,1 11 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 12 Crom (III) mg/l 0,2 13 Đồng mg/l 2 14 Kẽm mg/l 3 15 Niken mg/l 0,2 0,5 16 Mangan mg/l 0,5 17 Sắt mg/l 18 Tổng xianua mg/l 0,07 0,1 19 Tổng phenol mg/l 0,1 0,5 20 Tổng dầu mỡ khoáng mg/l 10 21 Sunfua mg/l 0,2 0,5 22 Florua mg/l 10 23 Amoni (tính theo N) mg/l 10 24 Tổng Nitơ mg/l 20 40 25 Tổng phốt (tính theo P) mg/l mg/l 500 1000 26 Clorua (không áp dụng xả vào nguồn nƣớc mặn, nƣớc lợ) - đến 5,5 đến 27 Clo dƣ mg/l 28 Tổng hóa chất bảo vệ thực vật clo hữu mg/l 0,05 0,1 mg/l 0,3 mg/l 0,003 0,001 3000 5000 29 Tổng hóa chất bảo vệ thực vật phốt hữu 30 Tổng PCB 31 Coliform Vi khuẩn/100ml 32 Tổng hoạt động phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 33 Tổng hoạt động phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 - Cột A Bảng quy định giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp xả vào nguồn nƣớc đƣợc dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt; - Cột B Bảng quy định giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp xả vào nguồn nƣớc không dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt Bảng 2: Thơng số điển hình tính tốn thiết kế bể thổi khí Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000 Loại chức Aerotank Thời Thời gian lƣu bùn F/M Tải trọng (kg BOD5/m3.ngđ) (ngày) Nồng độ gian bùn lƣu bể (mg/L) nƣớc Tỷ lệ tuần hồn (giờ) Có dịng chảy (plug 3-15 0,2-0,6 0,32-0,64 1000-3000 4-8 0,25-0,75 0,75-15 0,2-1,0 0,80-1,90 800-4000 3-5 0,25-1,00 3-15 0,2-0,5 0,64-0,96 1500-3500 3-5 0,25-0,75 8-20 0,1-0,2 0,08-0,32 1500-3000 6-15 0,50-1,50 15-100 0,05-0,2 0,048-0,140 1500-3000 3-6 0,50-2,00 10-30 0,04-0,1 0,08-0,24 2000-5000 12-50 aerotank) Khuấy trộn hoàn toàn Nạp nƣớc thải theo cấp Khử BOD5 kết hợp nitrate hóa Nitrate hóa bể riêng biệt Xử lý theo mẻ PHỤ LỤC II Hình 1: Cây mơn nƣớc Hình 2: Hệ thống xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn Hình 3: Nƣớc thải sản xuất tinh bột Hình 4: Nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn sắn trƣớc xử lý sau xử lý