Đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý hiếu khí và kỵ khí trong hệ thống xử lý nước thải Nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG ----o0o---- MAI VĂN NGUYÊN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HIẾU KHÍ VÀ KỴ KHÍ TRONG HỆ THỐN

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

o0o

MAI VĂN NGUYÊN

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HIẾU KHÍ

VÀ KỴ KHÍ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG CAM RANH – KHÁNH HÒA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

GVHD: PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA

KS TRẦN THANH TÙNG

Nha Trang, tháng 07 năm 2013

LỜI CẢM ƠN

Qua khoảng thời gian học tại trường Đại Học Nha Trang, tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô trong nhà trường đã truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích về khoa học công nghệ, kỹ thuật và xã hội

Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Viện Công nghệ sinh học và Môi trường đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên môn, các kinh nghiệm trong các buổi thực hành và các chuyến đi thực tập nhà máy trong suốt thời gian qua Đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Công nghệ kỹ thuật môi trường đã truyền đạt những kiến thức chuyên sâu về chuyên ngành và giúp đỡ tôi tận tình trong suốt thời gian theo học cũng như thời gian làm luận văn

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa và

KS Trần Thanh Tùng, là những người đã tận tình trực tiếp hướng dẫn chúng tôi từng bước một và luôn khuyến khích động viên chúng tôi trong suốt thời gian làm luận văn

Cuối cùng,lời cảm ơn xin được gửi tới ban lãnh đạo và tập thể anh chị công nhân làm việc tại nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa đã tạo điều kiện cho tôi thực tập tại công ty, được tiếp xúc thực tế và giải đáp thắc mắc trong quá trình thực tập giúp tôi hoàn thành luận văn này

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, tháng 6 năm 2013

Mai Văn Nguyên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I MỤC LỤC II DANH MỤC HÌNH V DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VIII

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 3

1.1TổNG QUAN Về NGÀNH SảN XUấT MÍA ĐƯờNG 3

1.1.1 Ngành mía đường Thế giới 3

1.1.2Ngành mía đường Việt Nam 3

1.1.2.1 Tình hình hoạt động, sản xuất ở các nhà máy đường ở Việt Nam hiện nay 3

1.1.2.2Tổng quan về công nghệ sản xuất mía đường ở Việt Nam 7

1.2CÔNG NGHệ Xử LÝ NƯớC THảI MÍA ĐƯờNG 12

1.2.1 Cơ sở lý thuyết các quá trình xử lý nước thải nhà máy đường 12

1.2.2 Nguyên lý chung của quá trình oxy hoá sinh hoá 12

1.2.3 Cơ sở lý thuyết quá trình phân huỷ yếm khí 13

1.2.3.1 Cơ chế phân huỷ yếm khí 14

1.2.3.2 Công trình và thiết bị xử lý yếm khí thường được sử dụng 17

1.2.4 Cơ sở lí thuyết quá trình hiếu khí 18

1.2.4.1 Cơ chế quá trình, tác nhân và các yếu tố ảnh hưởng 18

1.2.4.2 Các dạng xử lý hiếu khí thường sử dụng 22

1.3 CÁC CÔNG NGHệ Xử LÝ NƯớC THảI ĐÃ ĐƯợC ÁP DụNG Để Xử LÝ NƯớC THảI NHÀ MÁY ĐƯờNG 25

1.3.1 Phương pháp xử lý nước thải mía đường đang được áp dụng ở các nước trên thế giới 25

1.3.2 Phương pháp xử lý nước thải mía đường đang được áp dụng ở Việt Nam 26

1.4GIớI THIệU CHUNG Về NHÀ MÁY SảN XUấT ĐƯờNG CAM RANH –KHÁNH HÒA 29 1.4.1 Vị trí địa lý 29

1.4.2 Vai trò của nhà máy 29

1.4.3 Công nghệ sản xuất của nhà máy 30

1.4.4 Công nghệ xử lý nước thải của nhà máy 32

1.4.4.1 Nguồn gốc phát sinh và tính chất nước thải nhà máy 32

1.4.4.2 Ảnh hưởng của nước thải đến nguồn nhận 35

1.4.4.3 Quy trình xử lý nước thải của nhà máy 36

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47

2.1ĐốI TƯợNG NGHIÊN CứU 47

2.2PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CứU 47

2.2.1 Khảo sát quy trình sản xuất đường 47

2.2.2 Phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm 47

2.2.2.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 47

2.2.2.2Xác định nhu cầu oxi hóa học COD 48

2.2.2.3 Phân tích hàm lượng cặn SS 49

2.2.2.4Xác định nhu cầu oxy sinh hóa BOD 50

2.2.2.5 Xác định pH 54

2.2.2.6 Xác định độ màu 54

2.2.3 Xử lý số liệu 55

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56

3.1ĐÁNH GIÁ HIệU QUả Xử LÝ CủA Bể Kỵ KHÍ 56

3.1.1 Kết quả phân tích COD 56

3.1.2 Phân tích độ màu 60

3.1.3 Phân tích SS 62

3.1.4 Phân tích BOD5 64

3.2ĐÁNH GIÁ HIệU QUả Xử LÝ Bể HIếU KHÍ 67

3.2.1 Kết quả phân tích COD 67

3.2.2 Kết quả phân tích độ màu 71

3.2.3 Kết quả phân tích SS 73

3.2.4 Kết quả phân tích BOD5 76

3.3.NHậN XÉT CHUNG SAU KHI KHảO SÁT Hệ THốNG 80

3.4 Đề XUấT PHƯƠNG ÁN NHằM NÂNG CAO HIệU QUả CủA Hệ THốNG Xử LÝ NƯớC THảI 81

3.4.1 Khắc phục một số sự cố trong quá trình vận hành 81

3.4.1.1 Sục khí tại bể xử lý hiếu khí 81

3.4.1.2 Các vấn đề về sinh khối: 81

3.4.1.3 Vấn đề về SS và BOD sau xử lý hiếu khí và kỵ khí cao 82

3.4.2 Các giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống xử lý nước thải 82

3.4.2.1 Hạn chế mất đường theo nước thải 82

3.4.2.2 Tồn trữ nước thải 83

3.4.2.3 Hồi lưu nước thải 83

3.4.2.4 Tuần hoàn nước làm mát 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

DANH MỤC HÌNH Chương 1

Hình 1 1: Sơ đồ công nghệ đường thô 5

Hình 1 2: Làm sạch nước mía bằng phương pháp vôi 8

Hình 1 3: Sơ đồ công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hoá 9

Hình 1 4: Sơ đồ công nghệ phương pháp cacbonat hóa 10

Hình 1 5: Quy trình xử lý nước thải nhà máy mía đường được áp dụng trên thế giới 26

Hình 1 6: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Bình Dương 27

Hình 1 7: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Long An 28

Hình 1 8 Vị trí nhà máy đường Cam Ranh 29

Hình 1 9: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy đường Cam Ranh 30

Hình 1 10: Sơ đồ vị trí các dòng thải chính trong quá trình sản xuất đường 35

Hình 1 11: Quy trình xử lý nước thải nhà máy 37

Hình 1 12: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả xử lý của bể UASB 41

Hình 1 13: Ảnh hưởng của thời gian lưu tới hiệu suất phân hủy kỵ khí 42

Hình 1 14: Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất phân hủy kỵ khí 43

Hình 1 15: Nguyên lý hoạt động của bể Unitank 44

Chương 3 Hình 3 1: Biểu đồ biểu diễn biến đổi COD đầu vào và đầu ra của bể kỵ khí 58

Hình 3 2: Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của bể kỵ khí 58

Hình 3 3:Biểu đồ biểu diễn biến đổi độ màu đầu vào và đầu ra của bể kỵ khí 61

Hình 3 4: Biểu đồ biểu diễn biến đổi SS đầu vào và đầu ra của bể kỵ khí 63

Hình 3 5: Biểu đồ biểu diễn biến đổi BOD5 đầu vào và đầu ra của bể kỵ khí 66

Hình 3 6: Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý BOD5 của bể kỵ khí 66

Hình 3 7: Biến đổi COD tại bể xử lý hiếu khí 69

Hình 3 8: Biến đổi hiệu suất xử lý COD tại bể xử lý hiếu khí 69

Hình 3 9: Biến đổi độ màu tại bể xử lý hiếu khí 72

Hình 3 10: Hiệu suất xử lý màu tại bể hiếu khí 73

Hình 3 11: Biến đổi SS tại bể xử lý hiếu khí 75

Hình 3 12: Biến đổi hiệu suất SS tại bể xử lý hiếu khí 75

Hình 3 13: Biến đổi BOD5 tại bể xử lý hiếu khí 78

Hình 3 14: Biến đổi hiệu suất xử lý BOD5 tại bể xử lý hiếu khí 78

DANH MỤC BẢNG Chương 1

Bảng 1 1: Công suất sản xuất một số nhà máy đường trong nước 4

Bảng 1 2: Thông số ô nhiễm nước thải của các nhà máy đường trong nước 6

Bảng 1 3: So sánh các phương pháp làm sạch 11

Bảng 1 4: Vi sinh vật phân huỷ yếm khí tạo khí Metan 16

Bảng 1 5: Một số thông số của hồ sinh học 24

Bảng 1 6: Thống kê nguồn gốc, tính chất nước thải nhà máy đường 32

Bảng 1 7: Tổng kết các dòng nước thải chính phát sinh từ quá trình sản xuất khi nhà máy hoạt động 33

Chương 2 Bảng 2 1: Lượng hóa chất cần thiết để phân tích COD 49

Chương 3 Bảng 3 1: Kết quả phân tích COD(mg/l) tại bể xử lý kỵ khí 56

Bảng 3 2: Kết quả phân tích độ màu tại bể xử lý kỵ khí 60

Bảng 3 3:Kết quả phân tích SS tại bể xử lý kỵ khí 62

Bảng 3 4: Kết quả phân tích BOD5 tại bể xử lý kỵ khí 64

Bảng 3 5: Kết quả phân tích COD tại bể xử lý hiếu khí 68

Bảng 3 6: Kết quả phân tích độ màu tại bể xử lý hiếu khí 71

Bảng 3 7: Kết quả phân tích SS tại bể xử lý hiếu khí 74

Bảng 3 8: Kết quả phân tích SS tại bể xử lý hiếu khí 77

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD: Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hoá COD: Chemical Oxygen Demand– Nhu cầu oxy hoá học ĐTM: Đánh giá tác động môi trường

HRT: Hydrolic Retention Time – Thời gian lưu nước

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS: Total Suspended Solids – Tổng chất rắn lơ lững

SS : Suspended Solids – Chất rắn lơ lững

SRT: Solids Retention Time – Thời gian lưu bùn

VSV: Vi sinh vật

MLSS: Nồng độ sinh khối

SVI: Sludge Volume Index – Chỉ số thể tích bùn

PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề

Nước ta trong thời kỳ pháttriển, tăng trưởng kinh tế đã ảnh hưởng rộng lớn tới thiên nhiên và môi trường, chất lượng môi trường sống ngày càng suy thoái Làm sao để đạt được sự hài hòa lâu dài giữa sự phát triển bền vững và bảo vệ môi trường sống của con người? Ở nước ta vấn đề bảo vệ môi trường là vấn đề chiến lược có tầm quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế và xã hội

Có nhiều ngành công nghiệp khác nhau gây ra sự ô nhiễm môi trường Nhưng đối với ngành công nghiệp sản xuất mía đường, nguồn chủ yếu gây ra ô nhiễm là nước thải và khí thải sinh ra trong quá trình sản xuất Trong nuớc thải ngành sản xuất mía đường có chứa các hợp chất hữu cơ, vô cơ như là BOD, COD, SS … Các chất này hữu cơ này làm lắng cặn trong ao, hồ, các dòng suối Các chất này dễ phân huỷ sinh học gây ra các mùi hôi, thối tác hại xấu đến dân cư xung quanh, ảnh hưởng đến nguồn nuớc ngầm, nước mặt

Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong ngành công nghệ sản xuất đường ở dạng hữu cơ, vô cơ Khi thải ra môi trường tự nhiên, chúng có khả năng lắng tạo thành một lớp dày ở dưới đáy nguồn tiếp nhận, phá huỷ hệ thuỷ sinh làm thức ăn cho cá Lớp bùn có chất hữu cơ làm cạn kiệt nguồn oxy hoà tan trong nước, sản phẩm của quá trình này là: CH4, H2S, NH3, indol, catol

Nhằm mục đích tìm hiểu góp phần vào việc bảo vệ môi trường sống của con

người, tôi chọn đề tài “Đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý hiếu khí và kỵ khí trong hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa” Qua

đó,đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống xử lý của nhà máy đường Cam Ranh – Khánh Hòa

Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của quá trình xử lý hiếu khí và kỵ khí

- Đề xuất biện pháp nâng cao chất lượng hệ thống xử lý nước thải của nhà máy đường Cam Ranh

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy từ đó xác định lưu lượng các nguồn thải nước cùng với thành phần tính chất của chúng

- Phân tích các chỉ tiêu BOD5, COD, SS, pH và độ màu

- Đánh giá hiệu suất xử lý của 2 hợp phầntrong hệ thống xử lý nước thải hiện hữu(xử lý hiếu khí và kỵ khí)

- Đề xuất một số biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống xử

lý nước thải tại nhà máy

Giới hạn phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu: Nước thải nghiên cứu được lấy tại đầu vào và đầu ra của hai hợp phần (xử lý hiếu khí và kỵkhí)trong hệ thống xử lý nước thải ởnhà máy đường Cam Ranh

- Phân tích các mẫu nước thải trên tại phòng thí nghiệm của Viện CNSH và

MT - Trường đại học Nha Trang

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về ngành sản xuất mía đường

1.1.1 Ngành mía đường Thế giới[8]

Vào thế kỷ thứ IV người Ấn Độ và người Trung Hoa đã chế biến mía thành tinh thể đường Từ đó kỹ thuật sản xuất đường chuyển sang các nước châu âu như: Anh, Nam Tư, Ba Lan, Bồ Đào Nha, Italia… Đồng thời chuyển việc sản xuất đường

ở dạng thủ công trở thành một nghành công nghiệp Đến thế Kỷ XVI nhiều nhà máy đường xuất hiện lên ở Anh, Pháp, Đức Đến thế kỷ XX, nhà máy đường hiện đại đầu tiên xây dựng ở Anh

Thuở sơ khai công nghiệp đường còn thô sơ, dùng trâu bò để kéo máy hai trục bằng gỗ, làm sạch chỉ bằng vôi, nấu đường bằng chảo dưới áp suất khí quyển, thực hiện kết tinh tự nhiên Năm 1867, ở pháp sử dụng máy ép ba trục bằng gang, kéo bằng hơi nước Sau đó máy ép được cải tiến dùng nhiều trục ép, máy ép và dùng nước thẩm thấu để nâng cao hiệu suất ép

Làm sạch bằng phương pháp vôi sử dụng đầu tiên Ấn Độ, nhưng phương pháp vôi bộc lộ một số nhược điểm ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi đường Năm 1812, ông Berrnel đã dùng CO2 để trung hòa lượng vôi dư và lọc để loại kết tủa Cũng thế

kỷ XIX, Kỹ Sư Tratani người Italia SO2 để trung hòa lượng vôi dư và tẩy màu mía Ngành công nghiệp mía đường mấy chục năm gần đây đã phát triển rất nhanh,

đã cơ khí hóa toàn bộ dây chuyền và việc tự động hóa đã được áp dụng khá rộng rãi nhiều khâu

1.1.2Ngành mía đường Việt Nam[2], [9]

1.1.2.1 Tình hình hoạt động, sản xuất ở các nhà máy đường ở Việt Nam hiện nay

Hiện nay ngành công nghiệp sản xuất đường ở Việt Nam còn lại hậu so với thế giới Trước năm 1954 miền bắc chưa có nhà máy đường nào Sau năm 1975, đất nước hoàn toàn giải phóng, miền Nam khôi phục lại những nhà máy đường của chế

độ Nguỵ Quyền như: Bình Dương, Hiệp Hoà, Phan Rang, Khánh Hội, Biên Hoà… Hiện nay đã và đang xây dựng mới một số nhà máy đường như: La Ngà, Lam Sơn,

Tây Ninh, Cần Thơ… Ngoài ra còn có nhiều nhà máy sản xuất đường với quy mô nhỏ, các cơ sở sản xuất thủ công, thô sơ Hầu hết công nghệ sản xuất đường của nhà máy trong toàn quốc đều lạc hậu, cũ kỹ Thiết bị sản xuất đường chủ yếu là nhập từ Trung Quốc

Ở nước ta, hiện nay ngành công nghiệp mía đường đang phát triển, hầu hết các tỉnh trong toàn quốc đều có nhà máy đường, nhưng công nghệ sản xuất thì vẫn chưa hiên đại, dần dần thay đổi công nghệ sản xuất cho phù hợp với điều kiện hiện tại Tính đến thời điểm hiện tại cả nước có khoảng 50 đến 60 nhà máy đường

Bảng 1 1: Công suất sản xuất một số nhà máy đường trong nước

Tên đơn vị sản xuất đường Công suất

(tấn/ngày)

Tên đơn vị sản xuất đường Công suất

(tấn/ngày) Bourbon Tây Ninh 8000 Biên Hoà tỉnh Đồng Nai 2000

Bình Thuận 8000 Khánh Hội TP Hồ Chí Minh 2000

Bến Lức(Long An) 2500 Mía Đường Bourbon Gia Lai 1500

Nguồn: Báo cáo Hội nghị mía đường năm 2011

Hiện nay các nhà máy đường trong toàn quốc sản xuất ra chủ yếu đường thô

và đường tinh luyện Để sản xuất mỗi loại đường thì có công nghệ sản xuất thích hợp Vì vậy có hai công nghệ được sử dụng trong các nhà máy đường là:

- Công nghệ sản xuất đường thô

- Công nghệ sản xuất đường tinh luyện

Sơ đồ công nghệ sản xuất đường thô

Hình 1 1: Sơ đồ công nghệ đường thô

Phân ly Kết tinh Bốc hơi Gia nhiệt 3

Lắng Gia nhiệt 2 Nước

Mật rỉ Hơi nước

Hơi nước ngưng tụ C

Hơi nước ngưng tụ C

Hơi nước ngưng tụ C Hơi nước ngưng tụ C

Thuyết minh công nghệ sản xuất đường thô:

Đầu tiên, mía cây được đưa vào các trục ép áp lực, để tận dụng hết đường trong cây mía người ta phun nước vào máy ép để tăng cường khả năng nhả đường Nước mía ở máy ép cuối cùng thông thường người ta bơm ngược lại máy ép đầu tiên

Nước mía có tính acid (pH = 4,9 – 5,5) Nước mía có độ đục cao, có màu xanh

và chứa các chất phi đường nên người ta cho Ca(OH)2 và H3PO4 để chúng phản ứng với SO2 tạo ra các chất kết tủa hấp thụ các chất phi đường và các chất tạo màu Sau khi xảy ra các quá trình trên nước mía hỗn hợp cho qua bồn lắng để tách các tạp chất cần tách, lượng cặn của bồn lắng cho qua bể lọc chân không để tách bùn và nước lắng trong Nước lắng trong được hoàn lưu chảy vào quá trình gia nhiệt lần 3 Khi gia nhiệt sẽ làm cho nước mía bốc hơi và bắt đầu kết tinh Tiếp tục là quá trình phân ly sẽ làm đường kết tinh trở thành đường thô Sản phẩm phụ của quá trình này

sốCOD, BOD5, SS… Vì vậy chúng ta nên cónhững biện pháp giảm thiểu ô nhiễm kết hợp với biện pháp xử lý các nguồn gây ra ô nhiễm

1.1.2.2Tổng quan về công nghệ sản xuất mía đường ở Việt Nam

- Tổng quan về các phương pháp làm sạch nước mía ở Việt Nam

Có 3 phương pháp làm sạch nước mía được ứng dụng rộng rãitrong các nhà máy sản xuất đường trên toàn quốc như:

o Phương pháp vôi

o Phương pháp sunfit hoá

o Phương pháp cacbonat hoá

Phương pháp vôi

Phương pháp vôi dùng để sản xuất mật trầm, đường phèn, đường cát vàng Phương pháp vôi chia làm có 3 dạng:

- Cho vôi vào nước mía lạnh

- Cho vôi vào nước míanóng

- Cho vôi phân đoạn

Sơ đồ công nghệ tiêu biểu:

Phương pháp sunfit hoá

Đây là phương pháp được dùng phổ biến để sản xuất đường kính trắng Phương pháp sunfit hoá chia làm 3 dạng:

- Phương pháp sunfit hoá axit

- Phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh

- Phương pháp sunfit hoá kiềm nhẹ

Sơ đồ công nghệ tiêu biểu:

 Phương pháp cacbonat hoá

Khí CO2 xông vào mía để loại các phi đường Phương pháp cacbonat hoá được sử dụng ở 3 dạng:

- Phương pháp xông CO2 một lần

- Phương pháp xông CO2 chè trung gian

Nước mía hỗn hợp

Lắng trong

Nước mía trong

Gia vôi sơ bộ PH = 6.4 - 6.6

Lọc

Nước lắng trong Bùn

H3PO4

SO2

Sữa vôi Sữa vôi

Hình 1 3: Sơ đồ công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp

sunfit hoá

- Phương pháp xông CO2 thông thường

Sơ đồ công nghệ tiêu biểu:

Ghi chú: n0ck = 35 – 400Bx là chất rắn hòa tan trong dung dich

Hình 1 4: Sơ đồ công nghệ phương pháp cacbonat

hóa

- Hiệu suất thu hồi sản phẩmthấp

- Sản xuất ra sản phẩmđườngvàng

2 Phương pháp

sunfit hóa

- Sản xuất ra sản phẩm đườngkính trắng

- Vốn đầu tư ít

- Thiết bị, quy trình công nghệ,quản lý, điều hành đơn giản

- Sản phẩm đường khó bảoquản và dễ hútẩm,biến màu

3 Phương pháp

cacbonat hóa

- Sản xuất ra sản phẩm đườngkính trắng có chất lượng cao

- Hiệu suất thu hồi cao

- Quản lý, điều hành đơn giản

- Thiết bị, quy trình công nghệphức tạp

4 Phương pháp

trao đổi ion

- Sản xuất ra sản phẩm đườngkính trắng có chất lượng cao

- Giảm lượng đóng cặn ở cácthiết bị

- Hiệu suất thu hồi cao

- Tiêu hao nhiều hóa chất

- Mất nhiều thời gian tái sinhtrao đổi ion

- Giá thành sản phẩm cao

 Phương pháp trao đổi ion

Các nhà máy đường trong nước hầu hết sử dụng công nghệ làm sạch bằng phươngpháp vôi, phương pháp sunfit hóa, phương pháp cacbonat hóa Phương pháp trao đổi ionchưa được sử dụng ở nước ta bởi vì công nghệ phức tạp, quản lý vận hành khó khăn, giáthành đường thành phẩm cao

1.2 Công nghệ xử lý nước thải mía đường

1.2.1 Cơ sở lý thuyết các quá trình xử lý nước thải nhà máy đường

Theo nhiều tài liệu về công nghệ xử lý nước thải, với những đặc trưng của nước thải sản xuất đường mía phương pháp xử lý nước thải sử dụng là xử lý hóa lý và nhiều nhất là xử lý bằng phương pháp sinh học Phương pháp sinh học xử lý nước thải là phương pháp sử dụng các chủng vi sinh vật để loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải Dựa trên quá trình hô hấp của các vi sinh vật sử dụng trong quá trình xử lý, có thể chia phương pháp xử lý này thành hai loại như sau:

- Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí (sử dụng vi sinh vật hô hấp hiếu khí hoặc hô hấp tuỳ tiện)

- Phương pháp xử lý sinh học yếm khí (sử dụng vi sinh vật hô hấp yếm khí hoặc hô hấp tuỳ tiện)

1.2.2 Nguyên lý chung của quá trình oxy hoá sinh hoá [4]

Quá trình oxy hoá sinh hoá thực hiện được khi các chất hữu cơ hoà tan, các chất keo và phân tán nhỏ trong nước thải được di chuyển vào bên trong tế bào của

vi sinh vật Quá trình xử lý nước thải hoặc còn gọi là quá trình thu hồi các chất bẩn

từ nước thải và việc vi sinh vật hấp thụ các chất bẩn đó bao gồm ba giai đoạn sau:

- Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật

do khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử

- Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán

do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào

- Quá trình chuyển hoá các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng

Ba giai đoạn này quan hệ rất chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoá các chất đóng vai trò chính trong quá trình xử lý nước thải

Phương trình tổng quát các phản ứng tổng của quá trình oxy hoá sinh hoá ở điều kiện hiếu khí có dạng như sau:

H NH O H

y xCO O

z y x N O

H

2

3 )

4 / 3 3 / 4 /

H CO NO H C O

NH N O

H

CxHyOzN : là các chất hữu cơ trong nước thải

C5H7NO2: là công thức theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chínhtrong tế bào

vi sinh vật

∆H: là năng lượng

Phản ứng (1.1) là phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào, còn phản ứng (1.2) là phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào Lượng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của nước thải

Nếu tiếp tục tiến hành quá trình oxy hoá thì khi không đủ chất dinh dưỡng, quá trình chuyển hoá các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng oxy hoá chất liệu tế bào (tự oxy hoá):

3 2

2 ,

2 3

2 3 2

, 2

2 7

HNO O

HNO O

NH

H O H NH CO

O NO

H

C

VSV Enzym

menVSV

Enzym menVSV

1.2.3 Cơ sở lý thuyết quá trình phân huỷ yếm khí [4]

Phương pháp phân hủy yếm khí được sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng BOD và hàm lượng cặn lơ lửng lớn (BOD > 1800 mg/l, TSS ≥ 300 – 400 mg/l), dựa vào các quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ của vi sinh vật hô hấp yếm khí hoặc tuỳ tiện

Xử lý nước thải bằng phương pháp yếm khí có ưu điểm như sau:

- Có thể xử lý được nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm rất cao và có khả năng phân huỷ được các chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, phức tạp mà phương pháp hiếu khí không xử lý được

- Lượng bùn dư sinh ra ít

- Giá thành rẻ

- Sản phẩm của quá trình xử lý này là khí sinh học (Biogas) thành phần chủ yếu là CH4 và CO2 có thể dùng làm nhiên liệu

Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó vẫn có những nhược điểm:

- Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị lâu, nên chi phí ban đầu cho xây dựng cơ bản khá cao

- Thời gian ổn định công nghệ dài

- Hiệu quả xử lý chỉ đạt 80 đến 90%

- Quy trình vận hành tương đối phức tạp

- Nếu thiết bị hở khí thoát ra gây ô nhiễm môi trường không khí

1.2.3.1 Cơ chế phân huỷ yếm khí [4]

Về cơ bản có thể chia quá trình phân huỷ yếm khí các chất ô nhiễm hữu cơ thành 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn thủy phân

Trong công đoạn này các thành phần chất hữu cơ không tan hoặc tan ít (có phân tử lượng lớn như protein, lipit, polysacarit, pectin) được chuyển hoá thành các sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn và phần lớn đều tan Các chất hữu cơ này sẽ được sử dụng làm cơ chất trong các hoạt động của VSV trong các công đoạn sau

- Giai đoạn lên men các axid hữu cơ

Các hợp chất hữu cơ đơn giản sản phẩm của quá trình thuỷ phân, các chất béo, polysacarit, protein sẽ được lên men thành các acid hữu cơ như: acetic, lactic, propionic, butyricvà các chất khí như: H2, H2S, NH3 và một lượng nhỏ CH4 Thành phần và tính chất của các sản phẩm phụ thuộc nhiều vào bản chất, thành phần của

các chất ô nhiễm có trong nước thải, phụ thuộc vào khu hệ VSV cũng như vào điều kiện môi trường của quá trình hoạt động (pH, nhiệt độ, )

Cơ chế của quá trình tạo acid trong phân huỷ yếm khí được chia làm hai dạng chính Theo Gunnerson và Stucke [8]:

Chuyển hoá trực tiếp cơ chất đến axit acetic:

+ Lên men tạo acid acetic:

2 2 3

6 12

COOH R

COOH CH

4

NH có thể gây ức chế quá trình phân giải yếm khí

- Giai đoạn tạo khí CH4 [4]

Các sản phẩm hữu cơ thu được từ giai đoạn lên men sẽ được khí hoá nhờ các

vi khuẩn metan hoá được gọi chung là vi khuẩn Methanogens Các vi sinh vật này

có đặc tính chung là chỉ hoạt động trong môi trường yếm khí nghiêm ngặt Tốc độ sinh trưởng và phát triển của chúng chậm hơn nhiều so với tốc độ sinh trưởng của các vi sinh vật khác

Khí metan được hình thành chủ yếu theo hai cơ chế: Decacboxyl hoá và khử

CO2 Phương trình tổng quát quá trình phân huỷ yếm khí tạo CH4 được biểu diễn thông qua biểu thức:

4 2

4 8 2 ( )

4 8 2 ( )

2 4

O

H

Nhưng trong thực tế cơ chất không được chuyển hoá trực tiếp đến CH4 và

CO2 mà phải qua giai đoạn acid hoá:

+ Tạo khí metan bằng decacboxyl hoá:

Không chỉ acid acetic được decacboxyl hoá tạo Metan mà cả các acid bay hơi khác cũng như các chất trung tính đều có thể được decacboxyl

Từ acid acetic CH3-COOH  CH4 + CO2 + E (1.7)

Từ acid propionic 4CH3-CH2-COOH  2H2O

70% khí metan được hình thành theo cơ chế này

Tạo khí metan bằng khử CO2 theo cơ chế sau:

- Khử CO2 bằng H2 theo cơ chế:

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O (1.12)

Các vi sinh vật trong phân huỷ yếm khí thường dùng để phân huỷ yếm khí tạo khí metan là những vi sinh vật được trình bày ở Bảng 1.4:

Bảng 1 4: Vi sinh vật phân huỷ yếm khí tạo khí Metan

Giai đoạn thuỷ phân Giai đoạn axit hoá Giai đoạn Metan hoá

Syntrophomonas Wolfei

Syntrophus

Methanobacterium (que dài) Methanobrevibacter(que ngắn)

Methanococcus (dạng hình cầu)

Methanópỉillum (dạng sợi) Methanosarcina (dạng hình cầu)

Nguồn: Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học

1.2.3.2Công trình và thiết bị xử lý yếm khí thường được sử dụng [5]

- Hồ yếm khí

Hồ yếm khí sử dụng các vi sinh vật hô hấp yếm khí hoặc tùy tiện để làm sạch nước thải Hồ được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp có độ ô nhiễm lớn (BOD5> 1800 mg/l) Tuy nhiên hiệu xuất xử lý của hồ không lớn lắm (khoảng 70%) Trong các hồ yếm khí thông thường, để đạt yêu cầu về dòng ra của nước thải, thời gian lưu thường phải lớn từ 20 đến 80 ngày do các điều kiện bên ngoài tác động đến như: nhiệt độ, pH, tải trọng BOD5, khó đạt tối ưu Khi thiết kế một hồ yếm khí cần đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Hồ cần có độ sâu lớn (>2.5m) để giữ nhiệt vào mùa đông và đảm bảo yêu cầu yếm khí cao)

+ Hồ phải quy hoạch xa khu dân cư (1500-2000m) để không gây ảnh hưởng đến nước mặt và nước ngầm trong khu vực

+ Cửa tiếp nhận nước thải của hồ nên đặt chìm ở vị trí thích hợp để đảm bảo phân bố đều nước thải vào hồ

+ Dung tích hồ phụ thuộc vào hàm lượng các chất ô nhiễm, thời gian lưu của nước và nhiệt độ xử lý

- Các thiết bị xử lý yếm khí

 Thiết bị yếm khí tiếp xúc Thiết bị gồm hai bộ phận: thiết bị lên men yếm khí và thiết bị lắng Thiết bị lên men được trang bị môtơ khuấy vận hành liên tục Nước thải sau

xử lý được đưa qua thiết bị lắng để tách bùn và bùn lại được tuần hoàn trở lại thiết bị yếm khí

Thiết bị có nhược điểm là dung tích thiết bị lớn, cần thiết có thiết bị lắng và nhu cầu năng lượng cao

 Bể UASB

Nước thải được đưa vào bể từ dưới lên Ở đáy bể có một lớp đệm có chứa các vi sinh vật, chúng thủy phân các chất hữu cơ phân tử lượng lớn Quá trình thủy phân và lên men acid hữu cơ xảy ra ở vùng đệm này Sự lên men tạo khí sinh học xảy ra ở lớp nước phía trên Phía trên của bể có kết cấu để tách 3 pha: rắn – lỏng – khí

Khí thoát ra ở phễu thu khí Bùn được lắng lại nhờ vách ngăn bùn Nước sau xử lý được chảy tràn sau khi được tách pha rắn (bùn)

Do khí biogas thu được là hỗn hợp khí dễ cháy nên khi thiết kế xây dựng phải cách xa khu dân cư và các công trình quan trọng ít nhất 40m về cuối hướng gió Nhìn chung bể UASB có kết cấu đơn giản, hoạt động ổn định

và không tốn năng lượng Tuy nhiên với nước thải có tải trọng BOD5 cao (>15 000 mg/l) thời gian lưu sẽ lớn

1.2.4 Cơ sở lí thuyết quá trình hiếu khí [5]

Phương pháp xử lý hiếu khí sử dụng các vi sinh vật hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ tiện để phân giải các hợp chất hữu cơ có trong nước thải

Phương pháp này chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp

(BOD ≤ 1000 mg/l)

1.2.4.1Cơ chế quá trình, tác nhân và các yếu tố ảnh hưởng

- Cơ chế quá trình

Quá trình oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải xảy ra bên trong tế bào

vi sinh vật, dưới tác dụng của các enzyme nội bào các chất hữu cơ được chuyển hoá phục vụ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Cơ chế của quá trình oxy hoá các chất hữu cơ bao gồm các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Giai đoạn khuếch tán, các chất ô nhiễm trong nước thải di chuyển tới bề mặt tế bào vi sinh vật do sự khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử Tốc độ của quá trình này phụ thuộc vào quá trình tải khuếch tán và trạng thái thuỷ động của môi trường

Giai đoạn 2: Do có sự chênh lệch nồng độ của các chất trong và ngoài tế bào, nên các chất ô nhiễm trên bề mặt tế bào vi sinh vật sẽ di chuyển qua màng bán thấm nhờ quá trình khuếch tán của các chất Giai đoạn này có thể có một số chất không khuyếch tán qua màng tế bào được do kích thước phân tử lớn hoặc tồn tại dưới dạng

dễ tan, có phân tử lượng nhỏ hơn dễ khuếch tán hơn có thể đi vào tế bào vi sinh vật được

Giai đoạn 3: Giai đoạn này xảy ra quá trình chuyển hoá các chất trong tế bào

vi sinh vật đồng thời sản sinh ra năng lượng phục vụ quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

Các giai đoạn trên có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoá trong tế bào vi sinh vật đóng vai trò quyết định đến mức độ và hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí

Dưới tác dụng của vi sinh vật hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ tiện, các chất ô nhiễm

sẽ được chuyển hoá:

Các quá trình bao gồm:

Phản ứng oxy hoá các hợp chất không chứa Nitơ:

H O H

y xCO O

z y x O H

2

) 2 4

Phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ chứa Nitơ:

H NH

O H

y xCO O

z y x N H

2

) 3 ( )

4

3 3 4

Các phản ứng tổng hợp nên tế bào:

H CO

NO H C O

NH N H

C x y  3  2 VSV   5 7 2  2   (1.15)

H O H

y n CO x

n NO H C O

z y x n nNH

5 ( )

5 2 4 (

(1.16)

Phản ứng tự oxy hoá

H NH

CO O

N H

CxHyOzN: là công thức tổng quát của các chất hữu cơ trong nước thải

C5H7NO2: là công thức biểu thị thành phần hoá học chính của tế bào vi sinh vật trong giai đoạn hô hấp nội bào

∆H: là năng lượng giải phóng hoặc thu vào

Khi vi sinh vật tự oxy hoá sẽ dẫn đến sự giảm số lượng tế bào vi sinh vật có trong môi trường

- Tác nhân sinh học

Tác nhân sinh học của phương pháp xử lý sinh học hiếu khí có nhiều chủng loại trong đó chủ yếu là vi khuẩn và một số nguyên sinh động vật

 Vi khuẩn hôhấp hiếu khí: Aerobacter, Bacillus, Pseudomonas,Citrobacter…

 Vi khuẩn hô hấp tuỳ tiện: Cellulomonas biazoteza, Nitrosomonas spec…

 Vi khuẩn dạng sợi: Thiothrix, Microthrix, Aphoerotolus, …

 Nguyên sinh động vật chủ yếu là trùng roi: Ciliate và trùng tơ: Flagellatre

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý hiếu khí

 Tác nhân sinh học: các vi sinh vật, tuỳ thuộc vào từng loại nước thải, BOD đầu vào mà vi sinh vật có các chủng loại khác nhau, chủ yếu là các loại vi sinh vật hô hấp hiếu khí, hô hấp tuỳ tiện và các nguyên sinh động vật Vi sinh vật tồn tại và phát triển dưới dạng huyền phù Kích thước lý tưởng của bông bùn 50 – 200 µm (kích thước quá lớn các vi sinh vật khó tiếp xúc với chất hữu cơ và chuyển hoá chúng, kích thước bông bùn quá nhỏ gây khó lắng) Chế độ cấp khí đảm bảo lượng DO, thành phần dinh dưỡng đảm bảo lượng N, P Khống chế bông bùn không để các vi khuẩn dạng sợi phát triển mạnh quá Chỉ số SVI lý tưởng là 80 – 150 mg/l

 pH môi trường: khoảng pH tối ưu: 6,5 – 8,5 Hệ thống Aeroten pH = 7,5 pH không chỉ ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của vi sinh vật mà nó còn tác động đến quá trình trao đổi chất

 Nhiệt độ: Tốc độ phản ứng sinh học cực đại tại nhiệt độ tối ưu (khoảng

309C), khi nhiệt độ tăng làm tăng hoạt lực xúc tác của các enzyme nhưng độ hoà tan oxy giảm

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng sinh học được xác định qua biểu thức sau:

X : hàm lượng sinh khối (g/m3)

F/M phụ thuộc vào khả năng oxy hoá của bùn

F/M > 1 : BOD tăng, khả năng oxy hoá sinh khối giảm, lượng bùn dư tăng lên và

chỉ số SVI không ổn định

F/M ≤ 1 : quá trình oxy hoá BOD tương ứng với quá trình oxy hoá sinh khối,

quá trình oxy hoá sinh khối tăng, lượng bùn dư ít và chỉ số SVI ổn định Trong vận hành hệ thống Aeroten mong muốn duy trì tỷ lệ F/M ≤ 1

 Nguồn dinh dưỡng N, P

Dinh dưỡng làm tăng tốc độ oxy hoá và duy trì tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật Thiếu dinh dưỡng là nguyên nhân làm thay đổi tương tác trong bể aeroten, khi

đó các vi sinh vật dạng sợi phát triển làm tăng kích thước bông bùn (> 200 µm),gây

ra hiện tượng phồng lên của bùn Bùn xốp dễ bị cuốn theo nước ra khỏi hệ thống (chỉ số SVI tăng)

Thông thường tỷ lệ C:N:P = 100:5:1 Bên cạnh đó Phốtpho vừa là nguồn dinh dưỡng vừa có tác dụng đệm ổn định pH nước thải

 Lượng oxy hòa tan (DO)

Lượng oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá dưới dạng oxy hoà tan bằng các máy sục khí liên tục Để đảm bảo tốc độ oxy hoá độ hoà tan oxy (DO) cần đạt mức tối thiểu 4 mg/l Nhu cầu oxy phụ thuộc vào bản chất của nước thải cần xử lý và tải trọng của hệ thống

Thiếu oxy cũng là nguyên nhân làm cho bùn phồng lên do các vi khuẩn dạng sợi phát triển, làm tăng chỉ số SVI ảnh hưởng xấu đến toàn bộ quá trình Việc cung cấp oxy đầy đủ tạo sự đồng nhất trong thiết bị, nâng cao hiệu quả làm sạch, rút ngắn thời gian lưu nước thải trong bể

 Hàm lượng các chất độc

Các chất độc vô cơ hay hữu cơ, các kim loại nặng, có tác dụng vô hoạt enzyme, biến tính protein, ức chế quá trình trao đổi chất, vì vậy cần khống chế chúng dưới mức độ cho phép:

o Kim loại nặng< 2 mg/l

o Phenol< 140 mg/l

o Xianua< 60 mg/l

1.2.4.2 Các dạng xử lý hiếu khí thường sử dụng [5]

- Oxy hoá bằng cấp khí tự nhiên

 Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác có thể tiếp nhận và xử lý nước thải Các chất ô nhiễm có trong nước thải được hấp thụ và giữ lại trong đất Sau đó nhờ hệ vi sinh vật trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản giúp cây trồng dễ hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng, phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hồ hoặc bổ xung cho nước ngầm

Cánh đồng lọc được sử dụng khi có khoảng đất trống hiệu quả canh tác nông nghiệp thấp Trên khoảng đất này người ta phân ra các ô và bố trí hệ thống mương máng, đường ống phân phối và thu, tiêu nước Số ô thường không bé hơn hai và có diện tích từ 5 đến 8 ha Khả năng lọc và làm sạch nước thải phụ thuộc vào loại đất Người ta thường chọn những vùng đất cát hoặc á cát để làm cánh đồng lọc

Phương pháp này giá thành xây dựng thấp, quản lý đơn giản, hiệu quả làm sạch cao Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi mặt bằng khá lớn, chế độ làm việc không ổn định, phụ thuộc vào các điều kiện khí hậu, thời tiết,

 Hồ sinh học

Xử lý nước thải bằng hồ sinh học thực chất là sử dụng khu hệ vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, nguyên sinh vật, .) tự nhiên có trong nước mặt để làm sạch nước thải

Hồ sinh học là dạng xử lý trong điều kiện tự nhiên được áp dụng rộng rãi hơn cả vì ngoài chức năng xử lý nước thải, hồ còn đem lại những tiện ích khác như:

o Kết hợp nuôi trồng thuỷ sản

o Tạo nguồn nước cho tưới tiêu và điều hoà dòng thải

o Điều hoà khí hậu trong khu vực

Nếu biết kết hợp tốt các hồ cũng sẽ là những cảnh quan thiên nhiên quý giá Ở Việt Nam hồ sinh học chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong xử lý nước thải do:

o Hầu hết các đô thị hoặc các vùng công nghiệp đều có nhiều ao hồ hoặc khu đất trống có thể sử dụng

o Không yêu cầu vốn đầu tư lớn

o Bảo trì, vận hành và quản lý đơn giản

Theo nguyên tắc hoạt động của hồ và cơ chế phân giải các chất ô nhiễm

mà người ta phân biệt 3 loại hồ đó là: Hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tuỳ tiện Một số thông số vận hành của các loại hồ được thể hiện như Bảng 1.5:

Bảng 1 5: Một số thông số của hồ sinh học [5]

Các thông số Hồ hiếu khí Hồ tuỳ tiện Hồ kỵ khí

BOD đầu vào

Nguồn: Nguyễn Văn Phước (2007), Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

- Oxy hoá bằng cấp khí cưỡng bức

Oxy hoá bằng cấp khí cưỡng bức thường được sử dụng là: hệ thống bể

Aeroten, Unitank, lọc sinh học

1.3Các công nghệ xử lý nước thải đã được áp dụng để xử lý nước thải nhà máy đường

1.3.1 Phương pháp xử lý nước thải mía đường đang được áp dụng ở các nước trên thế giới [4]

Phương pháp giảm thiểu ô nhiễm được áp dụng ở các nhà máy đường trên thế giới đểgiảm lượng nước thải sinh ra như: cải tiến thiết bị công nghệ, hạn chế tối đa việc sửdụng nước và tái sử dụng nước thải không gây ô nhiễm

Đối với những nơi có diện tích mặt bằng rộng và không có nhu cầu sử dụng nước ngầmcó thể trữ lượng nước thải ở các hồ chứa Sau khoảng 2 năm có thể dùng cho tưới tiêu.Hàm lượng BOD, COD, SS có thể giảm tới 70 – 90%

Áp dụngcác công trình bể lọc sinh học,bể UASB, Unitank và bể Aeroten vào xử

lý nước thải ngành míađường hàm lượng BOD giảm 60 – 95% Tuy nhiên các thiết

bị cồng kềnh, chi phí đầu tư cao, vận hành hệ thống đòi hỏi trình độ cao

Quy trình xử lý kị khí nước thải nhà máy đường xảy ra trong điều kiện pH

> 6,nhiệt độ = 370C ± 100C

Quy trình xử lý nước thải nhà máy mía đường được áp dụng trên thế giới

được thể hiện ở Hình 1.5:

Hình 1 5: Quy trình xử lý nước thải nhà máy mía đường được áp dụng

trên thế giới 1.3.2 Phương pháp xử lý nước thải mía đường đang được áp dụng ở Việt Nam

Dưới đây là hai hệ thống xử lý nước thải tiêu biểu được sử dụng ở Việt Nam hiện nay

- Hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Bình Dương công suất xử lý

Hình 1 6: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Bình Dương [7]

Hố tập chung

Bể điều hòa

Xử lý kỵ khí

Xử lý hiếu khí

Nước thải từ lò hơi – Nước rửa nồi nấu – Phòng thí nghiệm – Sinh hoạt

Nước thải của quá trình lọc bùn, rò rỉ mật…

Nước ngưng tại các thiết bị gia nhiệt, cô đặc, nấu đường

Nguồn tiếp nhận Nước thải

- Hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Long An công suất xử lý 800 m3/ngày

Hình 1 7: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Long An[7]

1.4Giới thiệu chung về nhà máy sản xuất đường Cam Ranh – Khánh Hòa[1] 1.4.1 Vị trí địa lý

Nhà máy đường Cam Ranh được xây dựng tại xã Cam Thành Bắc, huyện Cam Ranh, Tỉnh Khánh Hòa

Hình 1 8 Vị trí nhà máy đường Cam Ranh

- Phía Tây giáp quốc lộ 1A, Đông Nam giáp với lữ đoàn 126 Hải Quân)

1.4.2 Vai trò của nhà máy

- Cung cấp đường cho thị trường trong và ngoài nước đảm bảo ổn định giá cả đường mía trên thị trường

- Thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội của vùng nông thôn, vùng trồng mía các dịch vị vận tải nguyên liệu, vật tư và tiêu thụ đường

- Đảm bảo ổn định thị trường tiêu thụ với giá cả thu mua hợp lý, khuyến khích được người nông dân tại địa phương phát triển trồng mía với quy mô lớn để nâng cao thu nhập

- Tạo công ăn việc làm cho người lao động trong và ngoài tỉnh

- Gia tăng thuế thu nhập nộp cho ngân sách quốc gia

1.4.3 Công nghệ sản xuất của nhà máy

Nhà máy đường Cam Ranh được thiết kế, xây dựng và lắp đặt thiết bị đáp ứng cho công suất sản xuất 6000 tấn mía/ngày Công nghệ sản xuất được trình bày

Cô đặc nấu đường Trợ kết tinh

Ly tâm Sấy Đóng bao Thành phẩm

Nước làm lạnh

Nước thải

Rỉ đường

Hình 1 9: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy đường Cam Ranh

Nhìn chung quy trình công nghệ của nhà máy đường Cam Ranh có thể chia

ra làm 4 công đoạn chính sau:

Công đoạn I: Công đoạn ép mía

Mía được vận chuyển về nhà máy, sau khi mía được lấy mẫu để kiểm tra độ đường (CCS) sẽ qua khâu chặt mía, tại đây mía được dập tơi và bể mảnh nhỏ hơn

để nâng cao hệ số chuẩn bị mía đạt trên 92%

Sau khi loại bỏ sắt lẩn trong mía sẽ chuyển tới máy ép kết hợp với quá trình khuếch tán sử dụng nước nóng để nâng cao hiệu quả thu hồi đường của quá trình ép Nước mía sau đó được bơm chuyển qua quá trình làm sạch Bã mía sau khi ép được đem đi đốt tại lò hơi

Công đoạn II: Làm sạch và cô đặc nước mía

Nước mía sau khi ép được đưa qua công đoạn làm sạch bao gồm các quá trình:

- Quá trình xử lý hóa lý: Sử dụng CO2, SO2, dung dịch sữa vôi, Ca(OH)2…để keo tụ, kết tủa các tạp chất không đường có trong nước mía và để tẩy màu nước mía

- Quá trình xử lý cơ học: Sử dụng các công đoạn lắng nổi, lắng, lọc, ly tâm…để loại bỏ các tạp chất không đường đã được keo tụ hay kết tủa ở các công đoạn trên ra khỏi nước mía

Nước mía sau khi làm sạch được chuyển qua công đoạn cô đặc và sử dụng hơi nước bão hòa Nước mía sau khi cô đặc được gọi là syrup có nồng độ Bx = 65 Syrup sau đó sẽ tiếp tục được làm sạch bằng CO2 kết hợp với quá trình lắng nổi trước khi chuyển qua công đoạn nấu đường

Công đoạn III: Công đoạn nấu đường và hoàn tất sản phẩm

Syrup sau khi làm sạch được chuyển qua công đoạn nấu đường và hoàn tất sản phẩm bao gồm các quá trình sau:Tẩy màu bằng nhựa trao đổi ion, nấu đường , ly tâm đường, sấy đường, đóng bao

Tùy vào yêu cầu của thị trường,nhà máy sẽ sản xuất ra đường thô hoặc đường tinh luyện (có công đoạn tẩy màu bằng nhựa trao đổi ion)