Xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng quá trình lọc sinh học hiếu khí: Nghiên cứu và ứng dụng
MỤC LỤC
GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC THẢI NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT MÌ
Nước thải tinh bột khoai mì thường không được xử lý hoặc xử lý qua loa rồi thải ra môi trường. Do vậy, các chất hữu cơ còn lại từ khoai mì trong nước thải sẽ phân hủy yếm khí tạo chiều chất độc gây hại cho môi trường và gây mùi hôi thối khó chịu, gây ô nhiễm nguồn nước. Theo số liệu tại nhà máy tinh bột Tapioca Tân Châu – Tây Ninh, lượng nước sử dụng cho một ngày sản suất khoảng 1200 – 1600 m3 và lượng nước thải ra cũng chiếm tương đương vào khoảng 95% lượng nước sử dụng.
Lượng nước thải mang theo một phần tinh bột không thu hồi hết trong sản xuất, các protein, các chất béo, các chất khoáng… trong dịch bào của củ và cả thành phần SO32-, SO42- từ công đoạn tẩy trắng sản phẩm. Lưu lượng thải lớn và có nồng độ chất hữu cơ rất cao (16 – 20 kgCOD/m3 nước thải) là một nguồn gây ô nhiểm lớn cho môi trường, đất và không khí xung quanh nhà máy và cần được xử lý thích hợp. Ta thấy với thành phần nước thải như trên thì nước thải tinh bột mì có mức ô nhiễm hữu cơ cao với tỉ lệ BOD5/COD đạt khoảng 0.61.
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ
Nhà máy tinh bột khoai mì Phước Long
- COD của nước khá cao nên phải xử lý bằng bể kỵ khí UASB, các bể kỵ khí chỉ giảm COD đến một mức độ nào đó nếu muốn có hiệu suất cao hơn thường phải lưu thời gian rất lâu điều này làm tăng thể tích xử lý của công trình bởi vậy nước trong bể UASB chỉ được lưu ở một thời gian thích hợp rồi đi qua bể hiếu khí. - Ở bể sục khí nước được trộn với sinh khối và sinh khối dùng chất dinh dưỡng trong nước để phát triển, nước được lưu trong bể sục khí một thời gian rồi chảy qua bể lắng để lắng sinh khối sau đó chảy vào nguồn tiếp nhận. - Bùn một phần được hoàn lưu lại bể sục khí, một phần đi vào máy ép bùn nhằm tách bớt nước (nước được tuần hoàn trở lại bể sục khí, bùn được thải vào sân phơi bùn).
- Khử cyanua bằng chlor cho hiệu quả không cao, tốn rất nhiều hoá chất do chlor là chất oxy hoá mạnh nên có thể tác dụng với rất nhiều chất trong nước thải ví dụ với NH3 tạo thành các chloramin. Mặt khác dư lượng của chlor và chloramin là các chất khử trùng trong nước nên khi vào bể sinh học UASB chắc chắn có rất nhiều vi sinh vật bị chết, làm giảm hoạt tính của bùn, giảm hiệu suất công trình. - NH3 trong nước thải sau bể UASB rất cao (>200 mg/L) nhưng bể sục khí chỉ dùng N-NH3 làm chất dinh dưỡng và chuyển hoá thành NO3- như vậy N-NH3 trong nước thải vẫn còn rất lớn, muốn khử N-NH3 tốt cần phải lưu ở thời gian lâu hoặc cần cho qua thêm công trình khử N-NH3 vật lý.
Nhà máy tinh bột Tây Ninh
Nước sau sản xuất đi qua song chắn rác để loại bỏ các chất thải rắn của khâu gọt vỏ, băm nghiền, cắt khúc, sau đó được đưa vào bể lắng sơ bộ nhằm mục đích lắng bớt cặn có kích thước lớn, và một phần tinh bột không thể thu hồi trong sản xuất. Sau đó nước được trung hoà và đi vào bể kỵ khí 4 bậc và bể tuỳ nghi 2 bậc rồi được thải ra ngoài. - Số liệu cỏc chỉ tiờu đầu ra khụng được biết rừ nhưng cú thể chắc chắn rằng nước không thể đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn loại B, TCVN 5945-1995 ở các chỉ tiêu COD, N-NH3 vì các lý do: các bể kỵ khí thực chất là các bể tự hoại hiệu quả xử lý không cao, nâng pH chỉ làm cho vi khuẩn metan hoạt động vậy vi khuẩn acid sẽ bị ức chế hiệu quả quá trình acid hoá giảm, hiệu qủa khử cyanua giảm điều đó dẫn đến phải dùng nhiều bể kỵ khí làm tốn diện tích.
- Các bể tuỳ nghi thường khó giảm COD xuống dưới 100 mg/l và N-NH3 chỉ giảm chút ít ở vùng hiếu khí và cuối cùng không có công trình khử N-NH3 để N-NH3.
MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾN HÀNH
- MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 1. Cấu tạo mô hình
MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU. Cấu tạo mô hình. Đề tài xây dựng một mô hình mô phỏng với qui mô phòng thí nghiệm nhằm khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của ngành chế biến tinh bột khoai mì bằng phương pháp lọc sinh học hiếu khí với lớp vật liệu lọc ngập trong nước:. Ngoài ra, mô hình còn có một van xả đáy ở phía dưới. Nguyên tắc hoạt động a) Giai đoạn thích nghi:. Nước thải được đưa vào mô hình, với hệ thống sục khí đặt dưới đáy bể hoạt động liên tục. Khi quá trình xử lý đạt mức ổn định thì nước được tháo ra ngoài thông qua van xả đáy. Để thúc đẩy quá trình phát triển màng vi sinh vật, trong giai đoạn này ở thời điểm ban đầu nước thải được bổ sung bùn lấy từ bể SBR của nhà máy xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Tân Bình. Sau khi đã có lớp màng vi sinh vật hình thành trên giá thể từ giai đoạn thích nghi, ở giai đoạn xử lý này, nước thải được đưa vào mô hình thông qua bơm với lưu lượng được điều chỉnh bằng tay. Nước thải đầu vào được bơm từ đáy của mô hình rồi đi lên phía trên. Hệ thống sục khí đặt dưới đáy bể luôn hoạt động để cung cấp oxy cho vi sinh vật, tạo điều kiện cho màng vi sinh phát triển. Nước sau xử lý được tháo ra qua van chảy tràn phía trên mô hình. VẬN HÀNH MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU. Giai đoạn chuẩn bị a) Các bước chuẩn bị. - Xây dựng mô hình bể xử lý với các thông số và vật liệu như trên. - Dưới đáy bể đặt hệ thống sục khí bằng đá bọt. Cho giá thể vào mô hình với chiều cao chiếm 2/3 bể. Tương ứng với thể tích chiếm chỗ khoảng 9 lít. - Nước thải được lấy tại một hộ gia đình sản xuất tinh bột khoai mì ở Quận Thủ Đức. - Bùn được lấy từ bể SBR của nhà máy xử lý nước thải tập trung khu công ghiệp Tân Bình. b) Chuẩn bị nước thải. Bùn hoạt tính dùng cho việc xử lý được lấy từ nhà máy xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Tân Bình. - Chạy mô hình và hàng ngày thường xuyên kiểm tra các thông số COD, pH, SS.
Giai đoạn thích nghi kết thúc khi lớp màng vi sinh vật đã hình thành bám trên giá thể và hiệu quả khử COD tương đối ổn định (COD không tiếp tục giảm nữa). Ở giai đoạn này, nước thải được đưa vào mô hình liên tục thông qua bơm, với lưu lượng bơm có thể điều chỉnh được. Nước được đưa vào từ phía dưới của mô hình và được chảy tràn ra ngoài thông qua van 4.
Khi hiệu quả xử lý ở tải trọng đó ổn định ta mới tăng tải trong tiếp theo. - Ở mỗi tải trọng ta cũng tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu pH, COD, SS. Quá trình tăng tải trọng kết thúc khi hiệu quả khử COD giảm vì xảy ra hiện tượng quá tải.
X : nồng độ trung bình của VSV trong bể lọc sinh học, kgVSV/m3 vật liệu lọc.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
- GIAI ĐOẠI XỬ LÝ
Tính toán các thông số n và K dựa vào QL và hệ số s đã xác định được ở phần trên. Ở các giai đoạn này, màng vi sinh vật còn mỏng và chưa bao phủ hết bề mặt rắn, tất cả vi sinh vật phát triển như nhau trong cùng điều kiện, sự phát triển giống như trong quá trình sinh trưởng lơ lửng. Khi vận hành ở tải trọng này, lớp màng vi sinh vật đã dày lên rất nhiều so với trước, hàm lượng chất lơ lửng đầu ra cũng tăng nhiều so với đầu vào, từ 200 tăng lên 235mg/l.
Điều này chứng tỏ một số màng vi sinh vật bị ảnh hưởng của sự hô hấp nội bào ở lớp bên trong, làm mất khả năng bám dính vào giá thể nên bị bong ra và trôi theo dòng nước ra khỏi mô hình. Trong bể có hiện tượng trào bọt màu trắng chứng tỏ hệ thống đã hoạt động đến mức quá tải. Sự giảm hiệu quả xử lý ở hai tải cuối này chứng tỏ tải trọng 2.1 KgCOD/m3.ngày.đêm đã là tải trọng tối ưu.
Nếu tiếp tục tăng tải trọng thì hiệu quả xử lý sẽ tiếp tục giảm. Ngoài ra, trong quá trình vận hành ở các tải trọng khác nhau, ở thành trong của mô hình ta đều quan sát thấy một vài vị trí có màu đen sẫm, đây chính là các vùng thiếu khí của màng lọc sinh học.
