ĐẠI HỌC QUÓC GIA THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINHVIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ---oOo--- ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CAO HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 608506 Tên đề tài NGHIÊN cứu
Trang 1ĐẠI HỌC QUÓC GIA THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI
NGUYÊN -oOo -
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CAO HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 608506
Tên đề tài
NGHIÊN cứu ĐÈ XUẤT CÔNG NGHỆ
XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THẠCH DỪA
PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN BÉN TRE
Học viên thực hiện : TRẦN MINH HƯƠNG Cán bộ hướng dẫn : PGS TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC
NCS NGUYÊN THỊ THANH PHƯỢNG
Tp Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2011
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ
MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆN
NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc
— 0O0 —
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC
Chuyên ngành : Công nghệ môi trường
I TÊN ĐÈ TÀI
Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất thạch dừa phù hợp với điều
kiện Ben Tre
Nhiệm vụ: Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất thạch dừa đạt
QCVN 24:2009/BTNMT, cột A phù họp với điều kiện Bến Tre
Nội dung:
- Khảo sát hiệu quả tách dầu, ss trên mô hình tách dầu, cặn bàng trọng lực
- Nghiên cứu hiệu quả khử COD trên mô hình lọc kỵ khí và lọc hiếu khí và động
học quá trình
- Phân tích, đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất thạch dừa đạt QCVN
24:2009/BTNMT, cột A phù họp với điều kiện Ben Tre
III HỌ VÀ TÊN CÁN Bộ HƯỚNG DẪN
GS TS NGUYỄN VĂN PHƯỚCNCS NGUYÊN THỊ THANH
Trang 3Đe cương luận văn cao học
MỤC LỤC
1 Đặt vấn đề 4
2 Tổng quan 4
2.1 Tổng quan về quy trình sản xuất và tính chất nướcthải thạch dừa 4
2.2 Các nghiên cứu trong và ngoàinước về công nghệ xử lý 6
2.3 Tổng quan về các phương pháp xử lýnước thải dự kiến nghiên cứu 9
3 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 11
3.1 Mục tiêu nghiên cứu 11
3.2 Đối tượng nghiên cứu 11
3.3 Nội dung nghiên cứu 12
3.4 Phương pháp nghiên cún 12
3.5 Lựa chọn công nghệ 12
3.6 Mô hình thực nghiệm 14
3.6.1 Mô hình tách dầu và cặn bàng trọng lực 14
3.6.2 Mô hình lọc sinh học kỵ khí giá thê xơ dừa 15
3.6.3 Mô hình lọc sinh học hiếu khí 16
3.6.4 Mô hình liên tục tách dầu - lọc kỵ khí - lọc hiếu khí 17
4 Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và tính mới của đề tài 18
5 Các chương mục dự kiến của luận văn 18
6 Tiến độ thực hiện 20
7 Phần chuẩn bị của học viên 20
8 Tài liệu tham khảo 21
9 Ý kiến của GVHD 23
Trang 4Đe cương luận văn cao học
1 Đặt Vấn đề
Ben Tre là một tỉnh đồng bàng sông Cửu Long với cây dừa là loại cây nông nghiệpchủ yếu Tỉnh có hơn 47.000ha đất trồng dừa, chiếm 2/3 diện tích trồng dừa và sảnluợng dừa cả nuớc Sản lirợng dừa hằng năm trên 350 triệu trái Dự kiến năm 2015,Ben Tre sẽ có khoảng 52.500 ha trồng dừa, sản luợng 390 triệu trái[l5]
Dừa và các sản phẩm ngành dừa đuợc xác định là ngành kinh tế mũi nhọn của tỉnh.Các sản phẩm chế biến từ dừa có thực phẩm (kẹo dừa, nuớc cốt dừa, thạch dừa ),chế biến công nghiệp, thủ công mỹ nghệ, vật liệu xây dựng, duợc phấm Giá trị xuấtkhẩu các sản phẩm tù’ dừa chiếm 60 triệu USD, đóng góp 40% vào tổng giá trị xuấtkhẩu của tỉnh Ben Tre Sản xuất ngành dừa giúp giải quyết việc làm cho hơn 300 ngànlao động [l5]
Sản xuất thạch dừa đã trở nên một nghề khá phổ biến ở Ben Tre hiện nay Toàn tỉnh cóhơn 160 cơ sở sản xuất, riêng trên địa bàn thị xã có hơn 100 cơ sở sản xuất thạch dừa
Đa phần là các cơ sở nhỏ, sản xuất mang tính tiểu thủ công nghiệp, trình độ kỳ thuậtcủa lao động chua cao, chua có hệ thống xử lý nuớc thải, mặt bằng và vốn đầu tu chocác công trình xử lý nirớc thải hạn chế Hiện tại, nuớc thải sản xuất thạch dừa chuađuợc xử lý thích hợp Nuớc thải thạch dừa có COD, BOD và ss khá cao (có thể đến4.600, 3.200 và 1.700 mg/L), khi thải trục tiếp ra môi truờng sẽ gây ô nhiễm nguồnnuớc kênh rạch, sông ngòi tiếp nhận, làm ảnh huởng đến sinh vật thủy sinh, giảm giátrị cảnh quan và cấp nuớc của các thủy vực Từ sản luợng trung bình năm 9.000 tấnthạch dừa hiện nay, có thể hiếu rằng hàng năm hệ thống sông rạch Ben Tre đang phảitiếp nhận hơn 60.000 m3 nuớc thải xử lý chua đạt tiêu chuẩn hoặc chua qua xử lý
Trong bối cảnh đó, rất cần một giải pháp xử lý nuớc thải sản xuất thạch dừa phù hợp,
có the áp dụng rộng rãi để đảm bảo phát triển bền vững nghề sản xuất thạch dừa Luậnvăn này có mục tiêu đề xuất công nghệ xử lý nuớc thải sản xuất thạch dừa đạt QCVN24:2009/BTNMT, cột A phù họp với điều kiện Ben Tre
2 Tổng quan
2.1 Tống quan về quy trình sản xuất và tính chất nước thải thạch dừa
Thạch dừa là sản phẩm giải khát lên men từ nuớc dừa tuơi nhờ giống vi khuẩn
Acetobacter xilinum Quy trình sản xuất thạch dừa đuợc trình bày trong hình 1 sau
đây
Trang 5STT Loại nước thải Tỉ lệ lưu
lượng (%) Thành phần ô nhiễm chính
2 Nước thải rửa khay, rửa nồi, rửa bồn 5-10 BOD, COD, ss, Dầu mỡ
Nguồn: Khoa Môi trường - ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Trang 6STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị QCVN 24:2009
(t) Nước thủi cơ sở Nguvền Ngọc Thảo, 143D, Khu Phổ 4, Phường 7, Bến Tre;
( ** > Nước thái cơ sở Nguvễn Thị Tước, 154C, Khu Phố 3, Phường 7, Bển Tre.
Nguồn: Khoa Môi trường, ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Nước thải sản xuất thạch dừa có pH axit yếu, nếu đề lâu pH sẽ giảm do xảy ra quátrình lên men Loại nước thải này có thành phần hữu cơ cao, các chỉ tiêu COD, BOD
có độ dao động lớn, hàm lượng chất lơ lửng cũng khá cao nhưng dễ lắng (lắng hơn80% sau 2 giờ lắng tĩnh)
2.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ xử lý
Các nghiên cứu ngoài nước
Các nghiên cứu xử lý nước thải ngành dừa và thạch dừa được công bố không nhiều.Tóm tắt về các nghiên cứu này như sau:
- T Mungcharoen, Đại học Kasetsart, Thái Lan năm 1996 đã nghiên cứu hệthống xử lý nước thải sản xuất thạch dừa quy mô pilot[ll] Nước thải thạch dừa
có BOD 4.700mg/L, lấy từ cơ sở sản xuất có công suất 3.000kg thạch dừa/ngày,tạo 30m3 nước thải/ngày Nghiên cún đã so sánh 3 phương án xử lý: dùng hệthống hồ, hồ làm thoáng và hệ thống hồn họp Ket quả cho thấy nếu giá ỗất thấphõn 104 uss/m2 thì nên chọn xử lý bàng hệ thống hồ; ngược lại thì xử lý bàng
hồ làm thoáng sẽ thích họp hơn
- Piyanoot Kongkitpisal, Đại học Mahidol, Thái Lan năm 1998 đã nghiên cứu xử
lý nước thải thạch dừa bằng lọc kị khí [1 Nước thải thạch dừa trong nghiêncứu có COD 1.954 - 4.943 mg/L, công nghệ sản xuất tạo 5-7m3 nước thải/tấnthạch dừa thành phẩm Hiệu suất khử COD và ss của lọc kị khí với tải trọnghữu cơ 0,48 kg/ m3.ngày là 79,5% và hiệu quả xử lý giảm đi khi tải trọng hữu
cơ tăng lên Ở tải trọng hữu cơ 4,57kg/m3.ngày, hiệu quả xử lý COD và ss lầnlượt là 60,1 và 66,9% Nghiên cứu cũng cho thấy hiệu quả xử lý bằng lọc kị khívới thời gian lưu là 48h cao hơn 24h
Trang 7Đe cương luận văn cao học
- J D Mannappemma nghiên cứu thu hồi dầu từ các nhà máy kẹo dừa bằng côngnghệ tuyển nổi, UF và thẩm thấu ngược Nước thải sau xử lý có thể tái sử dụng
- J I Soletti năm 2005 nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước cốt dừa và cơmdừa nạo sấy bàng keo tụ kết họp tuyển nổi khí hòa tan cho thấy có thể khử 85%COD[6]
- Anna Maria ĩ Cuevas nghiên cứu hiệu quả của công nghệ lọc kị khí dòng chảynguợc trong xử lý nuớc thải kẹo dừa1'71
Các công nghệ xử lý nước thải cho ngành chế biến thực phâm trên thế giới đã đượcnghiên cứu và triên khai rất hiệu quả, nhưng nhìn chung chi phí đầu tư và vận hànhthường cao hon các cơ sở sản xuất trong nước Một vài công nghệ điển hình đã ápdụng xử lý nước thải chế biến thực phẩm như sau:
- Nhà máy Ethel M Chocolate, tại Nevada, Mỳ sử dụng đất ngập nước nhân tạo
đề xử lý nước thải kẹotl3]
- Candy Manufacturing Plant áp dụng công nghệ xử lý gồm trung hòa, tuyển nổi,bùn hoạt tính và hồ sinh học cho xử lý nước thải bánh, kẹo
- Nhà máy sản xuất bánh kẹo Bimbo - Ricolino đặt tại Mexico có công nghệ xử
lý nước thải gồm bẫy dầu, thùng quay tự rửa (lồ ra 880micromet), bể điều hòa,
hệ thông keo tụ - tuyên nôi, bê ƯASB cải tiên, lọc sinh học MBBR (moving bedbioíìlm reactor) cải tiến, bể lắng và lọc cáttl4]
- Brazil Candy Manufacturing Plant áp dụng hệ hybrid kỵ khí tốc độ cao và đấtngập nước để xử lý nước thải[l8]
Các nghiên cứu trong nước
Viện Công nghệ và Khoa học quản lý môi trường - Tài nguyên năm 2010 đã thực hiện
“Nghiên cứu quy trình kỳ thuật công nghệ xử lý nuớc thải chế biến ngành dừa: Cơmdừa nạo sấy và kẹo dừa”[15] Công nghệ đề xuất gồm lắng tách dầu trong 24h, keo tụ -tạo bông, xử lý kỵ khí và xử lý hiếu khí bàng hệ vsv lơ lửng, lắng, lọc áp lực và khửtrùng (xem hình 2)
Trang 8Đe cương luận văn cao học
Hình 2 So' đồ công nghệ hệ thống xử lý nưóc thải cơm dừa nạo
- Công ty VinaBico: Áp dụng công nghệ SBR đê xử lý nước thải sản xuất bánhkẹo
- Công ty CP Mía đường Quảng Ngãi đang có kế hoạch áp dụng công nghệOXYLAG của Pháp đưa ra Nước thải của quá trình sản xuất được gọi là dịchhèm, thường có màu vàng sẫm ngả đen do có chứa carame( (Ci2H18Oọ)n) Côngnghệ áp dụng nguyên lý đó là nâng dẫn nước, hớt váng, dẫn qua rây, trung hòa
Trang 9Đe cương luận văn cao học
lọc tinh, loc thô Công nghệ đặc biệt chú ý nhiều sử dụng bùn hoạt tính tại cáckhâu xử lý đặc biệt là hồ sinh học - Đe tài khoa học cấp bộ của Viện côngnghiệp thực phẩm “Nghiên cún công nghệ xử lý nước thải trong công nghiệpđường bột và đồ uống” được thực hiện vào năm 2001
- Đe tài nghiên cứu cấp Nhà nước của Viện công nghiệp thực phẩm “Nghiên cứucông nghệ và thiết kế, chế tạo hệ thống ƯASB cải tiến để xử lý nước thải côngnghiệp thực phẩm có độ ô nhiễm cao - KC 04-02”
- Đe tài nghiên cứu cấp Nhà nước của Viện công nghiệp thực phẩm “Nghiên cứu
hệ thống sinh học hoạt lực cao, điều khiến tự động trong quá trình xử lý kị khíđối với nước thải bị ô nhiễm chất hữu cơ cao - KC04-21 ”
- Đe tài “Nghiên cứu khoa học QMT06.03” của Đại học Quốc gia Hà Nội Đốitượng áp dụng nghiên cứu là nước thải làng nghề chế biến lương thực (sản xuấtbún, miến hoặc tinh chế tinh bột) thường chứa các tạp chất có khả năng phânhủy sinh học (tỷ lệ BOD5/COD khoảng từ 0,6 - 0,7) nên có thể được xử lý tốtbằng các phương pháp xử lý sinh học Bằng phương pháp lọc sinh học kị khí vàhiếu khí, nước thải có thể được xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam về nước thảicông nghiệp TCVN 5945:2005
Luận văn này lựa chọn phương pháp lọc sinh học đê xử lý nước thải Vật liệu lọc sửdụng sẽ là xơ dừa - nguồn vật liệu sằn có và rẻ tiền tại tỉnh Ben Tre Xơ dừa đã đượcnghiên cứu sử dụng làm giá thể dính bám cho vi sinh vật trong các công trình xử lýhiếu khí và kỵ khí, ứng dụng thành công tại các công trình xử lý nước thải sản xuấttinh bột mì tại làng nghề Hoài Hảo, huyện Hoài Nhơn, tỉnh Bình Định (2005), xử lýnước thải sản xuất tiêu sọ tại xã Đạo Nghĩa, huyện Đăk RLấp, tỉnh Đăk Nông, (2006),
xử lý nước thải sản xuất kẹo dừa (2009) và tại Công ty TNHH Đông Á, TX Ben Tre,Tỉnh Ben Tre, xử lý nước thải chế biến cao su (năm 1999 - 2001)
2.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải dự kiến nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết và tồng quan về hiệu quả xử lý của các các phương pháp xử lý lựachọn nghiên cúu được trình bày tóm tắt sau đây
(1) Phương pháp tách dầu mõ' và cặn bằng trọng lực
Phương pháp này dựa trên sự khác biệt về tỉ trọng giữa dầu (0,915-0,918) vànước (1,015 - 1,086) để tách thành phần này khỏi nước thải Với thời gian lắngthích họp, tùy hàm lượng dầu và bản chất dầu ban đầu, phương pháp này có thêcho hiệu quả tách dầu có thể đạt 75%
Be lắng còn tách được một lượng cặn trong nước thải cũng do chênh lệch tỉtrọng so với nước, do vậy làm giảm được COD, BOD và vi khuân trong dòngnước thải đi vào các công trình xử lý phía sau Hiệu quả xử lý là 40 - 90% vớichỉ tiêu TSS, 25 - 40% với BOD5 và 50 - 60% với vi khuẩn [12]
Phương pháp này có ưu điềm là đon giản, không sử dụng năng lượng
Trang 10Quá trình Tải trọng,
kg COD/m\ngày Thòi gian
lưu nước, h
24 60 Nước thải sán xuất kẹo dừa,
COD vào 6.000mg/L, giá thể
xơ dừa Lọc kỵ khí
đệm cố định
0,48-4,57 - 79,5 -60,1 Nước thái sán xuất thạch dừa [19]
Trang 11Quá trình Tải trọng, Thời Hiệu quả Ghi chú Tài liệu
Lọc nhỏ giọt, 1-17 >70 nước thải chế biến thực [7] Đĩa quay sinh học,
Lọc hiếu khđ đệm giãn nở,
Lọc hiếu khí đệm cố định,
Lọc hiếu khí giá thê sợi
déo (Flexible íibre biofilm
-10 90-95 nước thải sản xuất kẹo [3]
24 95-97 dừa, COD vào:
1.000mg/L và 1,500mg/L, giá thể xơ dừa
-10 94 nước thải sản xuất kẹo
24 96 dừa, COD vào:
2.000mg/L, giá thể xơ dừa
Trang 123 Mục tiêu, nội dung và phưong pháp nghiên cứu
3.1 Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải thạch dừa đạt QCVN 24:2009/BTNMT, cột Aphù hợp với điều kiện mặt bằng và kinh phí hạn chế
3.2 Đối tưọng nghiên cứu
Nước thải sản xuất thạch dừa tại Ben Tre
Đe cương luận văn cao học
1.3 Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát lưu lượng và tính chất nước thải sản xuất thạch dừa với các chỉ tiêu
pH, ss, COD, BOD, N tổng, p tổng, dầu mỡ
- Khảo sát hiệu quả khử COD và ss bàng mô hình lắng tĩnh
- Nghiên cứu hiệu quả khử COD trên mô hình lọc kỵ khí và lọc hiếu khí và động
học quá trình
- Phân tích, đề xuất công nghệ thích họp xử lý nước thải sản xuất thạch dừa đạt
QCVN 24:2009/BTNMT, cột A
1.4 Phương pháp nghiên cứu
(1) Phương pháp tổng hợp tài liệu
Thu thập, tổng hợp các tài liệu, số liệu đã có tại địa phương về tình hình sảnxuất thạch dừa, đặc tính nước thải sản xuất thạch dừa
Tổng hợp các kết quả nghiên cứu, áp dụng công nghệ xử lý nước thải thạch dừa
và các loại hình nước thải tương tự (sản xuất bánh kẹo, sản xuất các sản phấmngành dừa) trong nước và trên thế giới
(2) Phương pháp khảo sát hiện trường
Thực hiện các đợt khảo sát thực tế tại hiện trường để thu thập thông tin, dữ liệu
về công nghệ sản xuất, tình trạng phát thải và chất lượng môi trường tại các cơ
sở sản xuất
(3) Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường
Quy trình lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường được tiến hành theo cácquy định của Tiêu chuấn Việt Nam hoặc Tiêu chuẩn quốc tế (theo StandardMethods for the Exammination of Water and Wastewater, 2005)
(4) Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
Xử lý thống kê các kết quả thí nghiệm trong quá trình nghiên cứu, làm cơ sở lựachọn được các thông số tối ưu hóa các quá trình công nghệ
(5) Phương pháp thực nghiệm trên mô hình trong điều kiện thí nghiệm
Trang 14Nước thải thạch dừa có thành phần chất hữu cơ cao và tỉ số BOD/COD > 0,5, đồngthời không chứa các thành phần độc hại nên có thể xử lý bằng phương pháp sinh học.Nước thải có nồng độ dầu thực vật cao nên trước tiên phải tách dầu mờ Nghiên cứunày khảo sát hiệu quả tách dầu trọng lực tại bể lắng Trường hợp không đảm bảo dầu
mờ và COD, BOD đầu ra theo quy định thì sê khảo sát phương án bổ sung phương ánkeo tụ ngay sau bể tách dầu trọng lực
Nghiên cứu này lựa chọn xử lý bằng lọc hiếu khí và lọc kỵ khí với giá thê xơ dừa, dựatrên cơ sở các ưu diêm của hệ thống như sau: lọc sinh học dễ vận hành, chi phí đầu tưcho giá thể thấp, diện tích bề mặt riêng của xơ dừa cao nên đảm bảo mật độ vi sinh caotrong công trình xử lý, nhờ đó giảm khối tích công trình, phù hợp với điều kiện kinh tế
- xã hội của địa phương
Đe cương luận văn cao học
Quy trình công nghệ được nghiên cứu trong luận văn này để xử lý nước thải thạch dừađạt QCVN 24:2009 cột A như sau:
Nước thải đầu vào
Nước thải đầu ra
Hình 3 Quy trình công nghệ nghiên cứu xử lý nưóc thải sản xuất thạch dừa
1.6 Mô hình thực nghiệm
Từ định hướng nghiên cứu trên đây, luận văn dự kiến sẽ thiết lập và nghiên cứu thựcnghiệm trên các mô hình: (1) mô hình bể tách dầu, cặn bàng trọng lực; (2) mô hình lọcsinh học kị khí; (3) mô hình lọc sinh học hiếu khí và (4) mô hình liên tục tách dầu - lọc
kỵ khí - lọc hiếu khí
1.6.1 Mô hình tách dầu và cặn bằng trọng lực
Nội dung nghiên cửu
Xác định thời gian tách dầu và ss hiệu quả của nước thải sản xuất thạch dừa
Đối tượng nghiên cứu
Nước thải sản xuất thạch dừa