Xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng công nghệ kết hợp UASB - lọc kỵ khí

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌÙ

• Phương pháp sinh học

Nước đến lớp vật liệu chia thành các dòng hoặc các hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm sạch nhờ các vi sinh vật trên màng phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ có trong nước. Để tăng cường khả năng lắng của bùn, trước khi lắng cho hỗn hợp nước và bùn đi qua bộ phận tách khí như thùng quạt gió, khuấy cơ khí hoặc tách khí chân không và có thể thêm chất keo tụ đẩy nhanh quá trình tạo bông.

MỘT SỐ QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ Ở VIEÄT NAM

Để hiệu quả xử lý được nâng cao, hệ hồ phải được nạo vét thường xuyên cũng như tăng độ sâu của hai hồ đầu tiên nhằm tạo điều kiện tốt cho hoạt động yếm khí cuỷa vi khuaồn. Nhưng theo kết quả kiểm nghiệm thì chất lượng nước thải ra nguồn cao hơn tiêu chuẩn cho phép ( BOD là 240 mg/l, COD là 336 mg/l), tuy nhiên nước thải sau xử lý có thể dùng tưới tiêu tốt. Khuyết điểm: đòi hỏi diện tích xây dựng lớn, ngoài ra việc chống thấm ở các hồ đầu tiên (các hồ kỵ khí và tùy tiện) là rất quan trọng nhằm tránh hiện tượng ngấm nước thải vào đất, ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ngầm của khu vực.

MỘT SỐ CÔNG NGHỆ HYBRID ĐÃ ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Ngày nay, cùng với sự tiến bô của KHKT, trên thế giới đã nghiên cứu và áp dụng thành công các công nghệ đạt tiêu chí: công nghệ đơn giản, hiệu quả cao, chi phí thấp. Công nghệ lai hợp ra đời khắc phục những bất lợi của công nghệ cổ điển, nhờ kết hợp 2-3 công trình đơn vị trên cùng một hệ thống xử lý tận dụng ưu điểm của từng công trình. Quá trình bùn hoạt tính kết hợp màng (MCASP) là sự kết hợp của hai quá trình cơ bản: phân hủy sinh học và màng vào trong một quá trình, Trong hệ thống lai hợp trên, cặn lơ lửng và những vi sinh vật chịu trách nhiệm về phân hủy sinh học và nước sau xử lí được tách ra bởi màng lọc (Manem and Sanderson, 1996).

Hoá chất có hoạt tính cao Formaldehyde

• Một số nghiên cứu về công nghệ USBF

Nước thải của ngành chế biến tinh bột khoai mì chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, chủ yếu là dư lượng tinh bột còn sót lại, các protein, chất béo, chất khoáng… độ đục khá cao; nước có màu trắng ngà, mùi chua nồng, lưu lượng và tính chất không ổn định. Lọc sinh học kỵ khí với những ưu điểm có khả năng chịu biến động về nhiệt và tải lượng ô nhiễm, ít bị sốc tải, không phải kiểm soát hàm lượng bùn, có khả năng phân hủy các chất hữu cơ chậm phân hủy, đơn giản trong vận hành… được chọn nôi tiếp ngay sau UASB sẽ giúp xử lý triệt để chất hữu cơ trong nước thải. Hơn nữa do sản xuất khoai mì gián đoạn, theo thời vụ, đồng thời nước thải tinh bột mì có lưu lượng và tính chất không ổn định nên việc chọn công nghệ này hoàn toàn phù hợp, có khả năng xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép.

MOÂ HÌNH THÍ NGHIEÄM

Dọc theo chiều cao của mô hình là hệ thống van lấy mẫu gồm 8 van, được đánh dấu từ 1 đến 8 từ dưới lên. Đầu tiên nước thải sẽ đi qua lớp bựn kỵ khớ của phần UASB vàứ sau đú đi qua lớp vật liệu lọc. Khối lượng riêng của sơ dừa đã nén chặt: 25 g/l Khối lượng sơ dừa trong mô hình 250g.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ở mỗi tải trọng, tiến hành phân tích các chỉ tiêu COD, pH, N-NH3, độ kiềm, VFA, Tổng Nitơ Kieldal (TKN). Các thông số kiểm soát thường xuyên là COD, N-NH3, pH, độ kiềm Các thông số kiểm soát không thường xuyên là COD, TKN, chỉ theo dừi ngày cuối cựng của mỗi tải trọng. Cuối mỗi tải trọng khi hiệu quả xử lý đạt ổn định, tiến hành theo dừi đặc tớnh xử lý của mô hình theo chiều cao.

GIAI ĐOẠN THÍCH NGHI

Thời gian khởi động được chấm dứt khi lớp màng vi sinh hỡnh thành rừ trong hệ thống xử lý, hiệu quả khử COD ổn định. Ở những ngày sau, vi khuẩn methane hoá thích nghi hơn, hoạt động mạnh mẽ hơn pH tăng dần, hiệu quả xử lý COD tăng dần và ổn định ở những ngày cuối. Quan sát sự biến đổi của lớp bùn và sự hình thành màng vi sinh cho thấy phần lọc kỵ khí thích nghi nhanh hơn vùng UASB.

KẾT QUẢ KHẢO SÁT Ở NỒNG ĐỘ COD VÀO: 1000 mg/l

Trong giai đoạn thuỷ phân, các chất hữu cơ phức tạp như proteins, lipids, carbonhydrates … bị phân hủy thành amino acids, đường hoà tan (monosaccharides và disaccharides), acid béo mạch dài, glyderine…. Sau đó các chất này được vi khuẩn lên men sử dụng, sau khi acid hoá tạo thành những hợp chất hữu cơ đơn giản như acid béo bay hơi, alcohol, lactic acid, và những hợp chất vô cơ như khí CO2, hydrogen, ammonia và hydrogen sulphide….làm giảm pH của nước, làm tăng hàm lượng N-NH3 và VFA trong bể. Trong phần lọc kỵ khí (từ vị trí thứ 3 trở lên), quá trình xử lý biến thiên theo quy luật: COD, VFA giảm dần và đều, pH và N-NH3 tăng nhẹ, độ kiềm ổn định tuy có đôi lúc tăng hoặc giảm nhẹ.

KẾT QUẢ KHẢO SÁT Ở NỒNG ĐỘ COD VÀO 2000 mg/l

Do đó, tại đây vừa diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ vừa diễn ra quá trình tiêu thụ và tổng hợp tế bào một cách mạnh mẽ nhờ vào lượng vi sinh dồi dào. Được cung cấp thêm thức ăn, vi sinh vật nhanh chóng tiêu thụ và phát triển, kết quả là làm COD giảm còn 108 mg/l. Ngoài ra, tại bề mặt phân cách giữa pha lỏng và khí, khí biogas sinh ra thoát ra khỏi dung dịch cũng góp phần làm giảm COD và lượng N-NH3 của nước sau xử lý.

Kết quả khảo sát theo chiều cao mô hình

Nhưng biến thiên COD cũng có một vài điểm khác biệt so với tải trước: Ở vị trí 2-3, COD giảm mạnh hơn và ở vị trí 3-8, độ giảm COD thấp hơn. Ở vùng UASB (vị trí số 1-3) VFA tăng mạnh rồi nhanh chóng giảm xuống chứng tỏ vùng này quá trình phân huỷ các chất hữu cơ diễn ra rất mạnh mẽ và nhanh chóng. Còn vùng lọc kỵ khí do lượng cơ chất không còn nhiều nên quá trình phân huỷ diễn ra không mạnh mẽ như vùng UASB, các thông số biến thiên theo chiều cao cuừng oồn ủũnh hụn.

KẾT QUẢ KHẢO SÁT Ở NỒNG ĐỘ COD VÀO 4000 mg/l

Khi vận hành ở tải trọng này, VFA của nước sau xử lý đạt 0.53 meq/l chứng tỏ vi sinh vật trong hệ thống nhất là vi khuẩn methane phát triển tốt chuyển hoá hầu hết các VFA thành khí biogas. Kết quả nước sau xử lý luôn duy trì độ kiềm ở giá trị 2000-2300 mg CaCO3/l thể hiện tính đệm của nước thải tốt, có thể đảm bảo cho quá trình xử lý hoạt động ổn định mà không cần phải bổ sung độ kiềm. Những hợp chất hoà tan tạo ra trong bước thủy phân, được vi khuẩn lên men sử dụng, và sau khi acid hoá tạo thành những hợp chất hữu cơ đơn giản như acid béo bay hơi, alcohol, lactic acid, và những hợp chất vô cơ như khí CO2, hydrogen, ammonia và hydrogen sulphide.

KẾT QUẢ KHẢO SÁT Ở NỒNG ĐỘ COD VÀO 6000 mg/l

Kết quả kiểm tra trên nuớc thải nguyên thủy dùng cho 3 ngày cuối đã chứng minh rằng hàm lượng CN- chính là nguyên nhân chính tạo nên sự biến động của chất lượng nước sau xử lý. Trong nước thải tinh bột khoai mì, cyanoglycosyde nhanh chóng phân ly thành axit cyanhydric và aceton nhờ enzyme thuỷ phân do đó làm giảm pH và độ kiềm của nước. Nhìn chung, biến thiên theo chiều cao ở tải trọng này cũng theo quy luật của các tải trọng trước, càng lên cao các thông số càng tiến gần đến giá trị ổn định.

ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH XỬ LÝ

Để hệ thống phát huy hết ưu điểm, hoạt động với độ ổn định và hiệu suất cao thì cần thiết có hệ thống xử lý CN- trước khi vào USBF. Ngoài ra, nước thải sau xử lý có nồng độ N cao, chưa đạt tiêu chuẩn thải loại B-TCVN 1945 nên cần thiết phải có hệ thống xử lý N trước khi thải ra môi trường. Trên cơ sở đó, đề tài đã đưa ra giải pháp xử lý và ứng dụng thực tế mô hình xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn bao gồm : bể acid hoá, bể trung hòa, bể USBF , bể lọc sinh học hiếu khí.