Xử lý bã khoai mì bằng phương pháp sinh học kị khí: Tổng quan và triển vọng

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NGHÀNH TINH BỘT SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ

Chuẩn bị nguyên liệu

Công đoạn này gồm các thao tác rửa, cắt khúc và loại bỏ phần rễ, lớp vỏ gỗ và đất cát bám trên củ trước khi đưa vào nghiền.Nguyên liệu được đưa vào thùng, rửa củ bằng xe xúc, tại thùng rửa củ , đất cát và lớp vỏ gỗ được chà xát bằng lô cuốn có gắn lớp sợi kim loại trên bề mặt kết hợp với nước rửa được bơm vào liên tục.Kết thúc công đoạn này, củ được tách hầu như hoàn toàn lớp gỗ, các tạp chất theo nước rửa ra ngoài và được thu gom ở lưới chắn rác có đường kính lỗ bằng 10 mm.

SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN HỦY KỊ KHÍCủ mì tươi

Phương pháp kỵ khí

- Lên men acid kết thúc chuyển sang lên men methan: các acid hữu cơ và các hợp chất nitơ tiếp tục được phân huỷ tạo thành các hợp chất khác nhau và các khí như CO2, N2, H2, CH4, pH môi trường chuyển dần sang kiềm. Trong lên men kỵ khí các chất thải vi khuẩn gây bệnh thường bị tiêu diệt do tác động của nhiều yếu tố khác nhau như không có oxy, hoặc tác động của sản phẩm trao đổi chất.

Bảng 1.2. .Mức độ tiêu diệt của các vi sinh vật gây bệnh trong xử lý nước thải
Bảng 1.2. .Mức độ tiêu diệt của các vi sinh vật gây bệnh trong xử lý nước thải

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ BÃ KHOAI MÌ HIỆN NAY Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

Sản xuất cồn từ củ khoai mì

Tiến sĩ Hạnh cho biết thêm: nếu sử dụng khoai mì hoặc bã khoai mì để sản xuất cồn không chỉ tận dụng nguồn phế phẩm của các nhà máy sản xuất tinh bột mì mà còn làm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường do việc phơi bã mì để sản xuất thức ăn cho gia súc. Sử dụng phương pháp đường hoá tinh bột để sản xuất cồn Ethylic công nghiệp từ củ mì hoặc bã mì, ngoài việc đẩy mạnh hoạt động sản xuất nguồn nguyên liệu cồn, tạo đầu ra ổn định cho mặt hàng nông sản (củ khoai mì), thì còn tạo điều. kiện thuận lợi để tiến tới sản xuất nguồn nhiên liệu sinh học xăng pha cồn - Gasohol) mà hiện tại nước ta vẫn chưa có.

ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ KỊ KHÍ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Động học của quá trình phân hủy kị khí

Những mối liên hệ này có thể áp dụng cho các hệ thống lên men hỗn hợp, có hoặc không có lưu bùn hay tuần hoàn bùn.

Những yếu tố ảnh hưởng .1 pH

    Để Vk tăng trưởng và gia tăng hoạt tính của bùn, nước thải phải chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết bao gồm đa lượng (N,P) và vi lượng. Nhu cầu N và P tối thiểu cung cấp cho vsv được tính toán dựa vào tốc độ tăng trưởng và thành phần của các nguyên tố này trong TB vsv: C:N:P = 50:14:3. Thông thường, lượng chất dd đầu vào thường lấy gấp 2 lần so với tính toán để bù trừ cho các phản ứng kết tủa….

    Hoạt tính của bùn: bùn có hoạt tính cao sẽ nhanh chóng có điện thế oxi hoá – khử ổn định hơn bùn có hoạt tính thấp. Thành phần của dung dịch chứa cơ chất, đặc biệt là sự hiện diện của oxi sẽ làm điện thế oxi hoá – khử được giữ ở mức cao không thuận lợi cho quá trình phaân huyû kò khí. H2S tự do thấm qua màng TB, ah đến pH nội bào, làm biến tính protein bởi sự hình thành các liên kết sulfide trong TB.

    THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA BÃ KHOAI MÌ

    THÀNH PHẦN HểA HỌC CỦA CỦ KHOAI Mè

      –amine tạo thành chất có màu.Những chất này gây khó khăn cho chế biến và nếu qui trình công nghệ không thích hợp sẽ cho sản phẩm có chất lượng kém. Phaseolutanin tập trung ở vỏ cùi, dễ tách ra trong quá trình chế biến , hòa tan tốt trong nước, kém tan trong rượu ethylic và methylic, rất ít tan trong chloroform và hầu như không tan trong ether. Vì hòa tan tốt trong nước nên khi chế biến, độc tố theo nước dịch ra ngoài, do đó mặc dù giống khoai mì đắng có hàm lượng độc tố CN cao nhưng tinh bột và khoai mì lát chế biến tứ khoai mì đắng vẫn sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc tốt,Trong chế biến, nếu tách dịch bào nhanh thì có thể ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột do acid cyanhydric tác dụng với nguyên tố sắc có trong củ tạo thành feroxy cyonate có màu xám.

      Chất lượng và năng suất thu hồi tinh bột không những phụ thuộc vào qui trình công nghệ mà còn phụ thuộc nhiều vào chất lượng nguyên liệu. Trong đó, chất thải dạng bã (pulp) nhận được từ giai đoạn chắt lấy nước sữa bột trong quá trình sản xuất tinh bột khoai mì. lượng bã thải này chiếm khoảng 20% lượng nguyên liệu và chiếm 5)% tổng bã rắn. Với số lượng lớn như vậy, việc sử lý và sử dụng có hiệu quả nguồn bã thải này sẽ có ý nghĩa kinh tế – xã hội đáng kể vì đây là một loại chất thải có hàm lượng cơ chất sinh học cao với tiềm năng và triển vọng ứng dụng của nó.

      CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH BÃ KHOAI MÌ BAN ĐẦU

      Bã khoai mì sinh ra trong quá trình sản xuất tinh bột có thể được xem như là phụ phẩm hoặc thậm chí là phế phẩm. Chất thải từ quá trình sản xuất tinh bột khoai mì gồm: chất thải lỏng và chất thải rắn (vỏ, xác bã…). Có nhiều nhà máy sản xuất bột khoai mì với công suất bình quân 200 tấn củ/ngày, thải ra khoảng 120 tấn bã khoai mì tươi/ngày.

      Phần bã lâu nay vẫn chưa được sử dụng một cách hợp lý đồng thời cũng là một yếu tố làm ô nhiễm môi trường sống của dân cư vùng chế biến.

      ẢNH HƯỞNG CỦA pH LÊN SỰ PHÂN HỦY KỊ KHÍ

      • MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
        • NGUYấN LIỆU, HểA CHẤT,THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
          • QUAN TRẮC QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM
            • ẢNH HƯỞNG CỦA PH

              Để phân tích các thông số đầu vào, đầu ra và quan trắc diễn biến quá trình, bao gồm tủ sấy, lò nung, thiết bị phá mẫt, máy quang phổ vùng sóng khả kiến, bình hút ẩm, máy đo pH, cân phân tích, dụng cụ thủy tinh…và các hoá chất tương ứng với mỗi chỉ tiêu được phân tích. Mục đích của thí nghiệm này nhằm đánh giá sự ảnh hưởng của pH đến quá trình phân huỷ kị khí nên pH trong một lô ủ được cố định trong khoảng 6,8 – 7,3 là khoảng pH thích hợp nhất cho quá trình sinh trưởng và phát triển của các vi khuẩn acetat hoá và vi khuẩn sinh metan và là lô mẫu có khuấy trộn, còn pH trong một lô ủ được cố định pH, nhưng lô mẫu này không được khuấy trộn để theo đánh giá tốc độ phân huỷ của bã khai mì trong 2 phương pháp là khuấy trộn và không khuấy trộn. Ở hình 4.5 là hình biểu diễn sự thay đổi SCOD của 3 mẫu 5,6,7 ban đầu thì lượng SCOD của cả 3 mẫu này rất ổn định nhưng đến ngày thứ 20 thì giá trị này mới tăng lên đến mức cực đại cho đến ngày 25 thì giá trị này mới giảm xuống và trở nên ổn định.

              Đối với loạt mẫu có khuấy trộn này ta có thể thấy được từ mẫu 1 đến mẫu 7, ở giai đoạn đầu của thời gian phân hủy thì loạt mẫu có khuấy trộn này giá trị SCOD đạt cực đại nhanh hơn loạt mẫu không khuấy trộn và hầu như tấc cả các mẫu đều có giá trị SCOD đạt cực đại ở ngày thứ 5 sau khi ủ, và chúng thường dao động khá ổn định cho đến ngày thứ 25 thì giá trị này giảm mạnh và ổn định. Riêng ở hình 4.8 đối với mẫu 4 và 4’ dùng đối chứng và được xem là tỉ lệ tối ưu thì qua ngày thứ 5 giá trị SCOD cũng đạt cực đại, chúng có dao động nhưng không đáng kể và gần như ổn định đến ngày thứ 25 thì nó giảm mạnh và ổn định hơn. R I/S : là tỉ lệ vi sinh trên chất nền ( tính theo lượng chất khô bay hơi). Ta thấy , ở ngày thứ 5 giá trị SCOD tăng đến cực đại đến ngày thứ 10 thì giá trị này giảm và từ đó nó dao động tương đối ổn định đến hết thời gian phân hủy. Ở 3 mẫu này lượng SCOD đạt cực đại vào ngày thứ 5 nhưng đến ngày thứ 10 thì lượng SCOD này giảm đáng kể và bắt đầu dao động ổn định. Do đây là giá trị pH tối ưu của mẫu ủ nên ở cả 3 mẫu này thời gian phân hủy rất nhanh và lượng SCOD giảm mạnh so với giai đoạn đầu. Tiếp theo là hình 4.13 do giá trị pH khá cao nên đến ngày thứ 5 giá trị SCOD này tăng lên cao hơn so với các mẫu khác, đến ngày thứ 10 giá trị SCOD này lại giảm xuống khá thấp và đến ngày thứ 13 chúng lại bắt đầu tăng trở lại và dao động. Số Cơ chất. d) Trong loạt mẫu tiếp theo là loạt mẫu biểu diễn sự thay đổi của TS theo thời gian phân hủy khống chế pH ở tỉ lệ tối ưu (6,8 – 7,3),loạt mẫu có khuấy trộn và khảo sát tỉ lệ vi sinh trên chất nền.

              ⇒ Từ đây ta có thể rút ra két luận là giá trị TS ban đầu cao hay thấp thì phụ thuộc vào tỉ lệ vi sinh trên chất nền nhưng qua thời gian phân hủy mẫu thì cho thấy lượng vi sinh vừa đủ vừa giúp cho quá trình phân hủy diễn ra nhanh hơn và giá trị TS cũng giảm đi 1 lượng không nhỏ. Vì vậy trong thực tế cần nghiên cứu sâu hơn để xem xét tính khả thi và phù hợp của điều kiện phân hủy chất nền bán liên tục ( sau vài ngày lại đưa cơ chất vào bể phân hủy với lượng nhỏ hơn ) tốc độ nạp chất nền, thời gian lưu cần thiết.

              Bảng 2.2 : k ết quả phân tích lượng vi sinh (bùn ) ban đầu.
              Bảng 2.2 : k ết quả phân tích lượng vi sinh (bùn ) ban đầu.