KHOA MOI TRUONG VA TAI NGUYEN eels CONG NGHE SINH THAI DE TAI:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG XỬ LÝ NƯỚC THÁI TINH BỘT
KHOAI MÌ
GVHD: TS Lê Quốc Tuấn
Thực hiện: Lớp DHI0DL
Đoàn Văn Chiến 10157021
Trang 2MỤC LỤC TRANG
I7 vÀ⁄) 60107 3
II.1 Tổng quan về cây khoai mì:
HỊI.1 Phân loại Cây k]iOdi HÌÌ: << 5S +5 xxx *EEvErEkrrkrkrrrrkrkrkrkkrrrkrkrrrrerkrrre 5 1L1.2 Thành phân 8,220 nh 5
II.2 Tổng quan về công nghiệp sản xuất bột mì: 22-2 ©22£2++2EE+++zzzzzrx 7
TI2.1 Trén thé git: nngaa ,ÔỎ 7
1.2.2 Hiện trạng sGn xudt (rong NUGC? cscccsseesssessssessseessseessseessesssussssesssissssesesssessecsiessseessecs 8
12.3 Quy trình công H HỆ: - <5 << tt kh nh ngàng Tri 9 P8217 1,2 0SNỢgộ.a ẢẢẢ 10 II.3 Nước thái trong sản xuất tỉnh bột mì: 222-222 +£2SEE+2EE+t£E+EeEEEevrxrrrrxrrrrrcee 11 N8.) 1) 1, SNậặậộG ẢẢẢẢ 11 /EEã2,01./0 0 1 888666 a ,Ỏ 13 11.3.3 Tae AGNG CUA NUOC nan ố 14 THAL 16 So db xt ly tng ii :Œ::31 17 TIL1 Cac giai doan xứ lý nước thải tỉnh bột khoai mì - - 5-55 5+ s£+zx+ezexsxexe 18 JJNNấcC,.8 0 1.8 TỢNGgG ẢẢẢ 18
HỊ 1.2 Giai đoạn sơ cấp “7.5 19
THỊ 1.3 Giai đoạn xử lý cấp 2- hiếu khí ©22-©2+£222SE++SEE+2EEEEEEEEESEEErtExerrrresrrerrrrrrrrr 22
THỊ 1.4 Giai đoạn xứ lý cắp 3: Bể lắng -22 ©2222£222222E22++EEEEESEEEEErEEEEvrrrrrvrrrrrrrrrrree 26
Trang 3I DAT VAN DE
Tỉnh bột là san phẩm tồn tại dưới dạng Hydrat cacbon hữu cơ tự nhiên với
hàng ngàn công dụng khác nhau Các loại tỉnh bột tự nhiên được sử dụng phổ biến
và có giá trị thương mại chủ yếu bao gồm tỉnh bột sắn, tỉnh bột khoai tây, tinh bột
ngô và tinh bột lúa mì Từ sự so sánh các loại tinh bột này, chúng ta biết rằng thành
phần và đặc tính của tinh bột sắn là gần giống với tỉnh bột khoai tây và tốt hơn nhiều tinh bột ngô và tỉnh bột lúa mì Ngoài ra, về giá cả, tinh bột khoai tây có giá
cao hơn nhiễu tỉnh bột sắn Với các ưu điểm hấp dẫn về đặc tính và giá, vì thế nhu
cầu về tinh bột sắn tăng lên rõ rệt trên thế gidi
Để thể hiện đầy đủ tiềm năng của cây khoai mì thì phải chuyên đổi cây lương
thực này thành cây phục vụ cho công nghiệp Cuộc cách mạng này đã xảy ra tại
nhiều quốc gia ở Châu Á, Nam Mĩ và một vài khu vực ở Châu Phi Tại Việt Nam,
chế biến khoai mì đã được phổ biến ở nước ta từ thế kỷ 16 Những năm gần đây, do yêu cầu phát triển của ngành chăn nuôi và ngành chế biến thực phẩm từ khoai mì gia tăng Sản lượng khoai mì hằng năm đạt khoảng 3 triệu tan Vì sản xuất càng nhiều thì lượng chất thải càng lớn Ước tính trung bình hằng năm gần đây ngành
chế biến tinh bột khoai mì (bao gồm nhà máy chế biến và hộ gia đình) đã thải ra
môi trường 500.000 tân thải bã và 15 triệu m3 nước thải Trong đó phải kể đến hàm
lượng hữu cơ, dinh dưỡng và nồng độ COD, BOD, SS, vượt tiêu chuẩn cho phép
đến hàng trăm lần Điều này đã gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường đất, nước, không khí, ảnh hưởng đến môi trường sống của cộng đồng dân cư trong khu vực
Trước thực trạng trên, yêu cầu thực tiễn đặt ra là phải có một biện pháp cụ thể,
thích hợp và tiết kiệm kinh phí để xử lý nước thải nhằm làm giảm thiểu ô nhiễm do
nước thải ngành tỉnh bột khoai mì gây ra Dé tìm hiểu rõ hơn về hiệu quả xử lý nước thải của ngành này , nhóm đã chọn đề tài “ ứng dụng công nghệ sinh thái trong xứ lý nước thải tỉnh bột mì ” được thực hiện bằng phương pháp sinh học, áp
dụng mô hình phân hủy kị khí hiếu khí kết hợp với hệ thông trồng cây ngập nước
nhân tạo với mong muốn góp phần vào phát triển bền vững ngành chế biến tỉnh bột
khoai mì
Trang 4II TONG QUAN VE NUOC THAI TINH BOT Mi: I.1 Tổng quan về cây khoai mì:
Cây khoai mì còn gọi là cây sẵn có tên khoa học là Manihot esculenta Crantz, thuộc họ Đại kích (Euphorbiaceae) Khoai mì là một loại cây dễ trồng, thích nghỉ
với các loại đất và chịu hạn tốt Các giống khoai mỳ đang phổ biến hiện nay: KM 60, KM 94, có bồ sung một số giống khác như: HL20, HL 23, HL 24
Củ khoai mì tươi có tỷ lệ chất khô 38-40%, tỉnh bột 16-32% Lá khoai mì
trong nguyên liệu khô 100% chứa đựng đường + tỉnh bột 24,2%, protein 24%, chất
béo 6%, xơ 11%, chất khoáng 6,7%
Bang 1.M6t s6 giá trị các chất dinh dưỡng có trong 100g củ khoai mì:
/ Ham | Muối khoáng Vitamin
Protein Chât béo | Chât xơ
lượng tro | ca P |BI |B2 PP 18,8- 0,8- 2,5 1,1-1,7 | 0,6-0,9 0,02 | 0,02 | 0,5 0,2-0,3 g 22,5 | 25,4mg g g g mg | mg | mg mg
Trong củ khoai mì, hàm lượng các acid amin không được cân đối, thừa arginin
nhưng lại thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh Thành phần dinh dưỡng khác biệt tuỳ giống, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích
Trong lá và củ khoai mì ngoài các chất dinh dưỡng còn chứa một lượng độc tố (HCN) đáng kể Các giống khoai mì ngọt có 80-110 mg HCN/kg lá tươi và 20-
30 mg/kg củ tươi Các giống khoai mì đắng chứa 160-240 mg HCN/Eg lá tươi và
60-150 mg/kg củ tươi Liều gây độc cho một người lớn là 20 mg HCN, liều gây
chết người là 50 mg HCN cho mỗi 50 kg thể trọng Tuỳ theo giống, vỏ củ, lõi củ,
thịt củ, điều kiện đất đai, chế độ canh tác, thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN
Trang 5Hiện tại, khoai mì được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới,
tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam My
ILI.I Phân loại cây khoai mì:
Dựa theo đặc điểm thực vật của cây (xanh tía, lá 5 cánh, lá 7 cánh) Dựa theo đặc điểm củ( khoai mì trắng hay khoai mì vàng)
Dựa theo hàm lượng độc tố có trong khoai mì ( khoai mì đắng hay khoai mì ngọt, .).Đây là cách phân loại được sử dụng phố biến:
+ Khoai mì đắng (M.Utilissima ) có hàm lượng HCN hơn 50 mg/kg củ.Giống này thường có 7 lá cây thấp và nhỏ
+ Khoai mì ngọt (M Dulcis )có hàm lượng HCN dưới 50 mg/kg củ Giống này
thường có Š lá, mũi mác cây cao, thân to
Hình 1 Khoai mì đắng Khoai mì ngọt
1L1.2 Thành phân hóa học:
Thành phần các chất có trong khoai mì dao động trong khoảng khá lớn tùy
thuộc loại giống, chất đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch
Trang 6Bang 2.Thanh phan hoa hoc trong củ khoai mì Thành phần Tỷ trọng(% trọng lượng) Nước 70,25 Tinh bột 21,45 Chất đạm 1,12 Chat béo 5,13 Chat xo 5,13 Độc tổ (CN) 0,001-0,04
Ngn: Đồn Dụ và các cộng sự, I983
Trang 7Đường trong khoai mì chủ yếu là Glucose và một ít maltose Khoai càng già thì hàm lượng đường càng giảm Trong chế biến, đường hòa tan trong nước thải ra
ngoài theo nước dịch
Ngoài những thành phần có giá trị dinh dưỡng, trong củ khoai mì còn chứa độc tố, tanin, sắc tố và cả hệ enzim phức tạp.Độc tố trong củ khoai mì là CN, nhưng khi củ chưa đào nhóm này nằm ở dạng glucozite gọi là phaseolutanin ( C¡oH¡;NO; ) Dưới tác dụng của enzyme hay môi trường acid, chất này bị phân hủy tạo thành glucose, acetone và acid cyanhydric Như vậy, sau khi đào củ khoai mì mới xuất
hiện HCN tự do vì chỉ sau khi đào các enzyme trong củ mới bắt đầu hoạt động mạnh và đặc biệt xuất hiện nhiều trong khi chế biến và sau khi ăn vì trong dạ dày
người hay gia súc là môi trường acid và dịch trong chế bien] cũng là môi trường acid
Phaseolutanin tập trung ở vỏ củ, dé tach ra trong quá trình chế biến, hòa tan tốt trong nước, kém tan trong rượu etylic và metylic, rất ít hòa tan trong chlorofom Vì
hòa tan tốt trong nước nên khi chế biến, độc tố theo nước dịch ra ngoài, nên mặc dù
giống khoai mì đắng có hàm lượng độc tố CN cao nhưng tinh bột và khoai mì lát
chế biến từ khoai mì đắng vẫn sử dụng làm thức ăn được
I2 Tổng quan về công nghiệp sán xuất bột mì:
1L2.1 Trên thế giới:
Khoai mì là lượng lương thực cần thiết cho con người giải quyết vân đề về
năng lượng và dinh dưỡng, theo những số liệu thống kê thì tinh bột khoai mì cung
cấp thực phẩm cho hơn 500 triệu người trên thé gidi.(theo Cock, 1985; Jackson
&Fackson, 1990)
Hầu hết các nước trên thế giới đều có sản lượng khoai mì nhất định: Brazil san xuất khoảng 25 triệu tấn/năm, Nigeria, Indonesia cũng có một sản lượng lớn chủ
yếu đề xuất khẩu (4O, 1998)
Trang 81L2.2 Hiện trạng sản xuất trong nước:
Nước ta hiện nay là một trong những nước có sản lượng tinh bột mì đứng thứ 3 trên thế giới chỉ sau Indonesia và Thái Lan.Sản lượng xuất khẩu đạt khoảng 180-
350 tan/nam
Các nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì ở nước ta hiện nay khá nhiều, chủ yếu
tập trung nhiều ở 2 tỉnh như Bình Phước và Tây Ninh Bảng 4 Một số nhà máy sản xuất tỉnh bột mì Tên công ty Công suất Tỉnh „ ( tân tính bột/ngày) Phước Long (VEDAN) Bình Phước 600 Đức Liên Bình Phước 100
Tân Châu-Singapore Tây Ninh 120
Trường Thịnh Tây Ninh 80
Trang 912.3 Quy trình công nghệ: Đây là quy trình công nghệ chung của các nhà máy sản xuất tinh bột mì tại Việt Nam: Củ mì tươi Nước Tach tap chat, vỏ Nước thải Băm nhỏ và nghiền Dd SO; Tách bã Bã cát Tách dịch Nước Tách bột, vắt nước Nước Say khé Dong bao Thanh pham
Hình 1 Sơ đồ quy trình sản xuất tỉnh bột mì Thuyết minh quy trình:
Củ từ bãi nguyên liệu được chuyên lên khâu rửa
Khâu rửa có hai phần là rửa sơ bộ và rửa ướt Quá trình rửa sơ bộ đề tách lượng
đất cát trên củ, khâu rửa ướt sẻ tách hết phần đất còn lại và một phần lớn vỏ củ Sau đó củ được đưa vào máy cắt, cắt thành những lát nhỏ giúp cho quá trình
mài sát được nhanh hơn
Trang 10Tiếp đến chúng sẽ được đưa vào máy nghiền đề nghiền nhỏ tiến hành ly tâm để
lấy dịch bào Sau khi tách một lượng lớn dịch bào, hỗn hợp sệt được đưa vào ly tâm
tách bã với kích thước lỗ rây giảm dần từ khâu đầu đến khâu cuối Trong khâu này
có bổ sung vào SO; 0,05% khối lượng để kiềm chế các quá trình sinh hóa ( phân
hủy gây chua bột), đồng thời giữ màu trắng cho tinh bột
Sữa bột thu từ quá trình tách bã trên sẽ được đưa qua hệ ly tâm siêu tốc nhằm
tách hết lượng dịch bào còn lại và thu hồi tỉnh bột
Lượng sữa tinh bột thu được sẽ đưa qua hệ thống ly tâm tách nước, nhằm mục
đích giảm lượng nước để tăng cường hiệu quả cho quá trình sấy phía sau Lượng bột âm thu được sẽ đưa qua hệ thống sấy khô sau đó được làm mát, sàn và đóng bao
11.2.4 Hién trang 6 nhiém:
Hiện nay quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ, các ngành công nghiệp ngày một phát triển dẫn đến một thực trạng là ô nhiễm môi trừơng cũng ngày một tram trong hơn Có rất nhiều ngành công nghiệp gây nên hiện trạng này nhưng vấn đề muốn nhắc đến ở đây là ngành công nghiệp chế biến khoai mì, một trong những ngành gây nên sự ô nhiễm nặng nề nhất cho môi trường
Trang 11Theo những số liệu thống kê thì riêng ở khu vực miền Nam đã có đến 15-20 nhà máy chế biến tinh bột khoai mì, có thể kể đến những nhà máy lớn như là: nhà máy chế biến tinh bột khoai mì KMC ( Bình Phứơc), nhà máy chế biến tỉnh bột
khoai mì của công ty VEDAN ( Bình Phứơc), công ty liên doanh VINAFOOD-
Bảng 6 Tải lương 6 nhiễm do nước thải tỉnh bột khoai mì tại Việt Nam
Tải lượng ô nhiễm (kg/ngày )
STT Tên cơ sở công nghiệp ss BOD; COD 1 | Công ty cổ phần Vedan 15.600 30.060 38.700 Công ty khoai mì Tâ 2 Bờ › 7.800 15.030 19.350 Ninh Nhà máy chế biến tỉnh bột 3 3.900 7.515 9.675 Tan Chau-Singapore Phân xưởng xản suất tỉnh 4| bột khoai mì Phước Long( 46.800 90.180 116.100 VEDAN) Nhà máy chế biến tinh bột 5 109.200 210.420 270.900 khoai mì KMC
Hội thảo chuyên đề: “phát triển ngành chế biến tỉnh bột khoai mì
tại Việt Nam,2006 ” I3 Nước thai trong sản xuất tỉnh bột mì:
1L3.1 Nguồn phát sinh:
Quy trình sản xuất tỉnh bột khoai mì có nhu cầu sử dụng lượng nước rất lớn
(15-20m/tấn ).Do đó khi lượng nước thải ra mang theo một phần tỉnh bột không
Trang 12thu hồi hết trong quá trình sản xuất, các protein, chất béo, chất khoáng Trong
dịch bao của củ và các thanh phan SO3”, SO,” từ công đoạn tẩy trắng sản phẩm
Lưu lượng thải lớn và nồng độ chất hữu cơ rất cao (16-20 kg COD/mỶ nước thải), đây là một nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường
Trong quá trình sản xuất này, nguồn gây ô nhiễm nước gồm: nước thảy rửa củ,
nước thảy nghiền củ, ly tâm, sàn loại sơ, lọc thô Trong công đoạn rửa nước: nước sử dụng trong giai đoạn rửa củ mì trước khi lột vỏ để loại bỏ các chất bản bám trên bề mặt
Công đoạn bóc vỏ, mài củ, ép bã: chứa một hàm lượng lớn cyanua, alcaloid,
antoxian, protein, xenluloza, pectin, đường và tỉnh bột Đây là nguồn chính gây ô
nhiễm nước thải, thường dao động trong khoảng 20-25mỶ/ tắn nguyên liệu, có hàm lượng: SS (chất rắn lơ lửng), BOD (Phản ánh hàm lượng chất hữu cơ dé bị phân hủy
sinh học) rất cao
Nước thải trong quá trình nghiền củ, lọc thô có nhiều tỉnh bột, protein và khoáng chất tách ra trong quá trình nghiền thô Nước thải trong quá trình nghiền củ
mì với khối lượng không đáng kể
Nước thải trong quá trình tách dịch có nồng độ chất hữu cơ cao (BOD), chất rắn
lơ lửng nhiều (SS) Ngoài ra trong nước thải này còn chứa các dịch bào có Tanin,
men và nhiều chất vi lượng có mặt trong củ mì
Trong công đoạn ly tâm và sang loại xơ, nước được sử dụng nhằm mục đích rửa và tách tinh bột từ bột xơ củ mì
Nước thải trong quá trình lắng trích ly: chứa tinh bột, xenluloza, protein thực
vat, lignin và cyanua, do đó có hàm lượng _ SS, BOD, COD rat cao, pH thấp
Ở công đoạn rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: có chứa dầu máy, hàm lượng SS, BOD cao
Nước thải sinh hoạt (Nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa các chất
Trang 13Nước 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
Tóm lại, lượng nước thải ra môi trường thường chiếm 80- 90 % nước sử dụng, trong đó có 10% bắt nguồn từ nước rửa củ và 90% từ công đoạn ly tâm, sang lọc và khử nước và một số nguồn khác
11.3.2 Đặc tính nước thải:
Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất bột mì có các thông số đặc trưng: 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, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học (BOD;), nhu cầu oxy hoá học (COD), .với nồng độ rất cao Đặc biệt trong khoai mì có
chứa HCN là một acid có tính độc hại Khi ngâm khoai mì vào trong nước HCN sẽ
tan vào trong nước và theo nước thải ra ngoài
Nước thải trong quá trình sản xuất thường chứa nhiều tạp chất cơ học (đắt, cát,
bùn, vỏ, xơ), một số tỉnh 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 Trong nước thải chứa nhiêu cặn lơ lửng nên hàm lượng chât hữu cơ cao, nước có độ đục cao
Trang 14Nito mg/l 30 — 38 70 — 75 60 — 70 Phosphat mg/l 1-1,5 5,5— 10 5,5— 10 CN mg/l 5-25
Nguôn: Xí nghiệp công nghệ môi trường- ECO 1L3.3 Tác động của nước thải:
34t Ảnh hưởng của pH
Độ pH quá thấp sé lam mat kha năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận do các
loài vi sinh vật có trong tự nhiên trong nước bị kiềm hãm phát triển
Ngoài ra nước có tính axit sẽ gây ăn mòn hệ thống xử lý, làm mắt cân bằng trao đổi chất của tế bào, ức chế sự phát triển bình thường của quá trình sống trong nước
3+ Ảnh hưởng của các chất hữu cơ
Hàm lượng chất hữu cơ cao sẽ làm giảm nồng độ oxi hòa tan trong nước, làm ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật của nguồn tiếp nhận Ngoài ra, nó còn gây nên tình trạng ô nhiễm mùi
Nước thái chế biến tỉnh bột có hàm lượng chất hữu cơ cao, khi xả vào nguồn
nước sẽ làm giám nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng xy hòa tan đề phân hủy các chất hữu cơ
Nông độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng đến sự
phát triển của tôm, cá
Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khá năng tự làm sạch của nguồng nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp
3+ Ảnh hưởng của chat lơ lửng
Trang 15lượng oxy sinh ra, giảm quá trình trao đổi oxy và truyền sáng, dẫn nước đến tình trạng ky khí Mặt khác, phần cặn lắng xuống đáy sẽ gây bồi lắng lòng sông, cản trở
sự lưu thông và làm thay đôi dòng chảy Phan cặn này sẽ bị phân hủy kị khí gây nên
mùi hôi cho khu vực xung quanh
3È Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng
Hàm lượng chất dinh dưỡng (N, P) quá lớn sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, sự phát triển khó kiểm soát của rong và tảo Khiến môi trường sống của nguồn tiếp nhận bị thay đồi và xâu đi
Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ, nồng độ là chết tôm, cá từ
1,2 — 3 mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amonia không vượt quá I mg/1
3+ Ảnh hướng của Cyanua
Cyanua tồn tại trong nước ở dạng muối, CN' và HCN Nó gây ảnh hưởng độc trực đến hệ thủy sinh thực vật Nước ngắm xuống đất sẽ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm Tuy nhiên, ở điều kiện thích hợp HCN sẽ phân hủy tạo thành NH4” là chất dinh dưỡng cho các thực vật thủy sinh
Bảng 8 Thông số nước thải ngành sản xuất tỉnh bột khoai mì TCVN 5945-2005
Chi tiéu Don vi Kết quả
Trang 16Mg/l Nito 2 150-800 15 30 60 tong Mg/1 Photpho 2 p 4-91 4 6 8 tong Mg/1 4-75 0,07 0,1 0,2 Cyanua Mg/l II.XỬ LÝ NƯỚC THÁI TINH BOT KHOAI Mi BẰNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI:
Trang 18TH.1 Các giai đoạn xứ lý nước thải tỉnh bột khoai mì
THL.1.1 Giai đoạn tiền xử lý
Nước thải từ các quy trình công nghệ được dẫn qua song chắn rác đề loại bỏ các tạp chất thô có kích thước lớn, trước khi vào hồ gom, nước thải được dẫn qua
bể lắng cát, tại đây những hạt cát có kích thước lớn hơn 0,2mm được giữ lại để
Trang 19Tiếp đó, nước thải được chảy vào bê điều hòa kết hợp thối khí, bể điều hòa
có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và điều chỉnh độ pH tối ưu, sau đó nước thải bơm
Trang 20% Các quá trình xảy ra:
Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn ky khí chủyếu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước sau:
Bước 1:Thủy phân các chất hữu cơ phức tạp: tinh bột, xenlulozo, protein và các
chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, amino axit hoặc các
muối khác Đây là nguồn dinh đưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động
Bước 2:Các nhóm vi khuẩn ky khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyên hóa
các chấthữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit axetic,
glixerin, axetat,
CH;CH,COOH +2H,0 > CH;COOH + CO;+ 3H; CHạCH;CH;COOH +2HO > 2 CH;COOH + 2H;
Bước 3:Các nhóm vi khuẩn ky khí bắt buộc lên men kiềm (chủ yếu là các loại
vi khuânlên men metan như methanosarcina và methanothrix) đã chuyển hóa axit axetic va hydro thành CH¿, CO; Các khí sinh ra có thể ứng dụng làm khí biogas H;,CO;, acetic acid biogas (70% methane, organic matter protein, fat, carbohydrates 30% CO, ) (1) hydrolysis (2) acidification (3) methane formation (Sahm, 1981)
Hình 5 Ba giai đoạn cua qua trinh phan huy ki khi % Các vi sinh vật tham gia:
Các vi sinh vật tham gia vào quá trình kị khí gồm: clostridium spp,
peptococcus anaerobus, bifidobacterium, methanococus, methanosarcina
Trang 22¢ BéUASB: Bé phan hủy ky khí LUptow Anawtcbic Siudge Blanket/UASB) Reaeto: Pr sterengineering com Hinh 9 Bé UASB III.1.3 Giai doan xr ly cap 2- hiéu khi
Sau khi được xử lý tại giai đoạn xử lý kị khí, nước thải tính bột mì sẽ được
chuyên qua giai đoạn xử lý tiếp theo: xử lý hiếu khí + Nguyên lý xử lý chung:
Lợi dụng quá trình sống và hoạt động của vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ và một số chất vô cơ có thê chuyền hóa sinh học
Khi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính, các chất thải có trong môi trường như
các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tử nhỏ sẽ được chuyền hóa bằng
cách hấp phụ và keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào sinh vật Tiếp theo là giai đoạn khuếch tán và hấp thu cdc chat ban tir mat ngoai cua té bao vao trong té bao
qua màng bán thấm Các chất vào trong tế bào dưới tác động của hệ enzyme nội bào sẽ được phân hủy
Quá trình phân giải các chất hữu cơ xảy ra trong tế bào chất của tế bào sống là các phản ứng ôxy hóa khử
Trang 23+ Các quá trình xảy ra: e_ Oxy hóa tính bột: (C¿H¡oO¿)„+6n O¿ >6n CO, + 5nH,0 e_ Tổng hợp xây dựng tế bao: Oxi hóa và hô hấp nội bào:
Hình 10 Oxi hóa và hô hấp nội bào © Tw oxi hóa chất liệu tế bào (tự phân hủy):
Cán không phân hủy
th wiry
Hình 11 Phân húy nội bào
Trang 25+ Các vi sinh vật hiếu khí tham gia: Pseudomonas AIcaligenes su Vi khuẩn Chức nàng 1 Í Ðmmimoxse Phân hủy hidratcacbon, protein các chất hữu cơ và khử nitrát
2| Arthrobacter Phân hủy hiđratcacbon
3 | Bacillus Phan huy hidratcacbon protein
4_ | Cytophaga Phân hủy các polime
5 |Zooglea Tạo thành chất nhày (polisaccarit) chất keo tụ 6 | Acinetobacter Tích lũy poliphosphas khử nitrát
7 | Nitrosomonas Nitit hoa
$8 _ | Nitrobacter Nitrat hoa
9 _ | Sphaerotilus Sinh nhiều tiêm mao phan huy cae chat hiru cơ
10 | Alkaligenes Phân hủy protein khử nitrát
11 _ | Flavobacterium Phân hủy protein 12 | Nitrococus denitrificans Khv nitrat (thanh N2) 13_| Thiobaccillus denitrificans 14 | Acinetobacter Khe nitrat (thành N;) 15 | Hyphomicrobium 16 | Desulfovibrio Khử sunfat khử nitát Flavobacterium
Hình 14 Các loại vi khuẩn hiếu khí
Công nghệ sinh thai 11/2012 Page 25
Trang 26
HỊ 1.4 Giai đoạn xử lý cấp 3: Bề lắng
+ Nguyên lý hoạt động:
Hình 15 Bề lắng
Khi nước thải từ ao hiếu khi sang bể lắng, nước thay đôi hướng chuyển động và từ từ chuyển động từ dưới lên máng thu Những chất không hòa tan có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước sẽ lắng xuống Còn
lại những hạt cặn lơ lững sẽ diễn ra hiện tượng dính kết rồi tăng kích thước,
Trang 27HH 1.5 Hệ thống đất ngập nước nhân tạo
Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B trước khi thải ra nguồn Nhưng theo kết quả kiểm nghiệm thì chất lượng nước thái ra ngoài cao hơn tiêu chuẩn cho phép ( BOD là 240 mg/1, COD là 336mg/I), nguyên nhân chính là do hệ thống
quá tải về công suất.Vì vậy, để tăng hiệu quả xử lý của hệ thống hồ sinh học
chúng ta nên kết hợp hệ thống đất ngập nước nhân tạo
Hệ thống đất ngập nước nhân tạo gần đây đã được biết đến trên thế giới như một giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chỉ phí thấp, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa
dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường địa phương Sinh khối thực vật, bùn
phân hủy, nước thải sau khi xử lý còn có giá trị kinh tế
Có thể phân loại hệ thống đất ngập nước nhân tạo thành hai nhóm chính: Hệ
thống đất ngập nước nhân tạo dạng ngập nước, hệ thống đất ngập nước nhân tạo dạng dòng chảy ngầm, với dòng chảy ngang hay dòng chảy thắng đứng Trong các hệ thống nói trên thì nói trên thì hệ thống đất ngập nước nhân tạo dạng dòng
chảy ngầm thắng đứng chứng tỏ có nhiều ưu điểm hơn như điều kiện hiếu khí
trong lớp vật liệu lọc tốt hơn, nâng cao hiệu suất quá trình phân hủy sinh học các
hợp chất hữu cơ, xử lý được chất dinh dưỡng như nitơ nhờ quá trình nitrat — khử
nitrat, loại bỏ được các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải, tốn ít điện tích, hiệu suât xử lý cao,
Trang 28Thực vật ngập nước ( helophytes) Hệ thống phân phối
Nước thải chế biến tỉnh bột mì nước thải
= es Kye : =r - ^—Ð,,_ dòng ra/ cống thoát
- P oa ae :
đất sét không thấm nước hệ thống hệ thống lọc / vùng rễ
hoặc lớp vải địa thoát nước
tiền xử lý giống giếng bể trồng cây giếng kiểm soát
như bể lắng bơm dòng vào
Hình 17.Hệ thống đất ngập nước nhân tạo + Các loại thực vật thường được sử dụng:
Hình 18.Cây thủy trúc Cây cỏ nến
Trang 29
777777777)
Hình 19 : Cây lau sậy Cây phát lộc + Khả năng xử lý nước thải của hệ thống đất ngập nước nhân tạo ( dạng dòng chảy ngầm thắng đứng): Quá trình oxi hóa các chất hữu cơ Nước } Quá trình khử nitrat
Hình 20 Cơ chế hoạt động của hệ thông dat ngập nước nhân tao
e_ Khử chất lơ lửng: Hệ thống đất ngập nước nhân tạo có khả năng khử
chất lơ lửng với hiệu quả cao Khi nước thải ngắm qua các lỗ rỗng của đất, các chất rắn lơ lửng sẽ bị giữ lại do quá trình lọc Nồng độ chất lơ lửng trong nước sau xử lý trung bình nhỏ hơn 20 mg/I và thường dưới 10 mg/l e Oxy hóa các hợp chất hữu cơ: hệ thực vật trồng trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo góp phần đáng kẻ trong xử lý nước thải nhờ khả năng cung cấp ô xy qua bộ rễ của cây xuống hệ thống đất ngập nước nhân tạo
tạo điều kiện hiếu khí cho các vi sinh vật lớp trên cùng của bãi lọc Bộ rễ
của thực vật cũng là môi trường sống thích hợp cho các vi sinh vật có khả
Trang 30năng tiêu thụ các chất dinh đưỡng có trong nước thải, tăng hiệu quả xử lý
của bãi lọc Do sự phân hủy của các vi sinh vật đất, các chất nitrogen,
photphorus, sulfur chuyén tir dang hitu co sang dang v6 co va phan lén
được đồng hóa bởi hệ thực vật
e Khử nitơ: Cơ chế xử lý chính đối với các thành phần nitơ trong bãi lọc
ngập nước nhân tạo là các quá trình nitrat hóa và khử nitrat Tại các vùng hiếu khí, các vi khuẩn nitrat hóa ôxy hóa amôni thành nitrat, tại các vùng
thiếu khí các vi khuẩn khử nitrat chuyên hóa nitrat thành khí nitơ (N;)Các hệ thống dòng chảy ngầm thường đạt hiệu quá khử nitơ ở mức 30+40% e_ Tiêu diệt mầm bệnh:Các mầm bệnh, kí sinh trùng bị tiêu diệt do tồn
tại bên ngoài ký chủ một thời gian dài, cạnh tranh với các VSV đất, bám vào các bộ phận của thảm thực vật sau đó bị tiêu diệt bởi tia UV trong
bức xạ mặt trời Thông thường thời gian lưu giữ nước trong bãi lọc lâu nên
khả năng khử khuẩn cao đặc biệt là đối với hệ thống bãi lọc ngập nước
trồng cây
Trang 32+ Xử lý bùn kị khí Phương trình chung: Chất hữu cơ trong bùn + Nước + chất dinh dưỡng CH, + CO; Các công trình xử ly bùn bằng phương pháp kị khí : e Bề lắng 2 vỏ e Bề tự hoại e Bề mêtan Hình 23 Các bề xử lý kị khí bùn
Quá trình phân giải bùn ky khí thường tạo ra một lớp váng rất dày đặc phủ kín bề mặt bề, do đó phải lắp hệ thống cánh khuấy trong bề cho khí biogas bay lên cũng như thúc đầy quá trình chuyên hóa chat ran dé bay hoi
Bun thai chứa rất nhiều chất có tính chất kìm hãm quá trình chuyển hóa của
VSV ky khí, đặc biệt là kim loại nặng và dung môi hữu cơ Do đó, cần kiểm soát
các yếu tố độc hại trước khi tiến hành xử lý bằng PP ky khí
+ Xử lý bùn hiếu khí
Bùn sẽ được tách các thành phần hữu cơ và vô cơ bằng phương pháp thủy lực Chất vô cơ nặng sẽ lắng xuống đáy bồn trong khi chất hữu cơ nhẹ hơn sẽ nổi lên trên
Trang 33Các chất vô cơ được tách ra sẽ được tận dụng để sản xuất vật liệu xây dựng,
trong khi các chất hữu cơ được xử lý tiếp bằng PP sinh học để tách riêng các kim loại nặng với phần bùn hữu cơ sạch
Phần bùn hữu cơ sạch sẽ được tận dụng để trồng cây và cải tạo đất nông nghiệp Còn lại các kim loại nặng sẽ được xử lý theo PP hóa học dé tách riêng từng kim loại hoặc hóa rắn tồn bộ đề chơn lấp an toàn
4 Épbùn e Bể nén bùn
Tại đây bùn dư từ bề thu bùn được nén bằng trọng lực nhằm giảm thể tích bùn và độ âm
s Máy ép bùn băng tải
Cặn sau khi qua bể nén bùn có nồng độ tứ 3-8% cần đưa qua thiết bị làm khô
cặn dé giảm độ âm xuống 70-80% , tang nong độ cặn khô từ 20-30% nhằm:
-_ Giảm khối lượng vận chuyề ra bãi thái
- Can khé dé chon lap hay cai tao dat có hiệu quả hơn cặn ướt
-_ Giảm thể tích nước có thể thắm vào nước ngầm ở bãi chôn lắp
Bùn được bơm vào ngăn khuấy trộn cung polymcr rồi đi qua hệ thống băng tải ép bùn loại nước bùn sau khi ép có dạng bánh, rồi đem đi chôn lap
Hình 24 Bề nén bùn Máy ép bùn băng tải
Trang 34IV KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ
‡ Kết luận:
Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý nước thải tính bột mì có tính ưu việt hơn so với các phương pháp xử lý khác Nguồn nước thải sau quá trình xử lý có thể dùng để nuôi trồng thủy sản, tưới tiêu, Bùn thải có thể sử dụng làm khí biogas,
làm phân bón hay chôn lap
Đây là phương pháp xử lý mới, chi phi đầu tư và vận hành thấp, phù hợp với
điều kiện khí hậu Việt Nam, không gây độc hại cho môi trường, hiệu quả xử lý cao + Kiến nghị:
- Dé hé théng hoạt động hiệu quả phải kịp thời đào tạo cán bộ chuyên trách về
môi trường, cán bộ kỹ thuật dé có thể vận hành hệ thống xử lý, theo dõi hiện trạng
môi trường
- Cần hạn chế ô nhiễm mùi sinh ra từ các khí độc hại do quá trình phân hủy
chất hữu cơ bằng biện pháp:
+ Tăng cường sử dụng nước tái tuần hồn
+ Kiểm sốt chặt chẽ nước thải ra tại các khâu trích ly, tách ly, tránh thải tính bột và cặn hữu cơ ra ngoài
+ Thu gom triệt đề các mảnh vụn chất hữu cơ
-_ Thường xuyên theo dõi hiện trạng của hệ thống thoát nước, các thiết bị sản
Trang 35Tài liệu tham khảo:
1 http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/su-dung-ao-ho-de-xu-ly-nuoc-thai.454883.html 2 http://yeumoitruong.com/forum/forum.php
3 http:/www.khoahoc.com.vn/doisong/ung-dung/665_ Xu-ly-nuoc-thai-bang- thuy-sinh-thuc-vat.aspx
4 Nguyễn Thị Thanh Phượng, 2004 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu công nghệ phù hợp xử lý nước thải tỉnh bột mì cho làng nghề
5 Huỳnh Thị Thuận, 2011 Đồ án tốt nghiệp Xứ jý nước thải tỉnh bột khoai mì bằng bèo lục bình
6ø Bộ khoa học Công nghệ và môi trường, 2005 Tiêu chuẩn Việt Nam về
chất lượng nước thải 5945 — 2005
7 T§.Lê Quốc Tuấn, Giáo trình bài giảng công nghệ sinh thái