MỤC LỤC
Tinh bột sắn là sản phẩm chế biến từ củ sắn được sử dụng trực tiếp làm lương thực, đồng thời là nguồn nguyên liệu quan trọng trong sản xuất công nghiệp và đặc biệt là công nghiệp nhiên liệu sinh học, do vậycâysắn không chỉ quan trọng đốivớicác hộ giađình nôngdân, mà cònđối vớicác nền kinhtếcủa nhiềuquốc gia đang phát triển. Tại Thái Lan, tinh bột sắn đƣợc chế biến theo cả công nghệ truyền thống và hiệnđại,trong đócôngnghệtruyềnthốngđƣợcsửdụng trong cácnhà máysảnxuất quymô nhỏ, có thể tách tinh bột từ củ sắn tươi bằng cách nghiền và ngâm sắn dưới nước,sảnphẩmtạorathườngkémchấtlượng.Côngnghệchếbiếnhiệnđạiđượcáp dụng trong các nhà máy có quy mô lớn và trung bình với nhiều các công đoạn chiết suấtkếthợpvớixửlýbộtbằngSO2chotỉlệthuhồitinhbộtcao,lƣợngtinhbộtthất.
Hiệu quả hoạt động của các hệ thống xử lý hiếu khí phụ thuộc vào hàng loạt thông số công nghệ khác nhaunhư: nồng độ oxyhòa tan trong môi trường (thường yêu cầu duytrì liên tục hàmlượng oxyhòa tan trong nước ở ngưỡng không dưới 4 mg/l), năng lực phân hủy của hệ vi sinh vật hiếu khí (qua hàm lƣợng bùn hoạt tính và tuổi của bùn), thành phần và tỉ lệ cân đối giữa các cấu tử dinh dƣỡng cho vi sinh vật (qua chỉ số BOD, BOD/COD, tỷ lệ C:N:P phù hợp..), nhiệt độ và pH môi trường, thời gian lưu thủylực của nước thải trong hệ thống. Hạn chế lớn nhất cũng nhƣ yêu cầu đáp ứng công nghệ phức tạp của các hệ thống xử lý hiếu khí tập trung vào giải pháp công nghệ và năng lƣợng tiêu tốn lớn trong khuấy và sục khí vào môi trường, để cung cấp đủ và liên tục oxy hòa tan cho hệvi sinh vậthiếukhí hoạtđộng.Nhưnggiải phápxửlýhiếukhí lại cóưuđiểmrất lớn là có thể xử lý triệt để các chất hữu cơ trong nước tới sản phẩm cuối cùng là CO2vàH2O.Giảiphápaerotentrongxửlýnướcthảiđượclựachọnápdụnghếtsức.
Ứng dụng thành công hệ thống xử lý kỵ khí (UASB) công suất 10 m3/ngày đêm tại nhà máytinh bột sắn KMC Bình Phước, tác giả Huỳnh Ngọc Phương Mai (2006) đã cho biết sau 73 ngày vận hành hệ thống UASB với tải trọng hữu cơ trong khoảng 6,2-7,4 kg COD/m3ngàyđêm,hiệuquảxửlýCODdaođộngtrongkhoảng72- 82%.Lƣợngkhí sinh ra dao động trong khoảng 260-350 lít khí biogas (> 60% metan) cho 1kg COD bị khử. Trong nghiên cứu của Phạm Đình Long và cs (2014), đã thu hồi khí biogast ừ nướcthảichếbiếntinhbộtsắnbằngphươngpháplênmenkỵkhí,nhằmmục đích giúp các nhà máychế biến tinh bột sắn xác định lƣợngbiogas có thể thu hồi từ quátrìnhxửlýkỵ khínướcthảitinhbộtsắn,quađógiúpnhàmáytiếtkiệmmột phầnnănglượng,giảmônhiễmmôitrườngđồngthờigiảmphátthảikhínhàkính.
Trong thực tiễn ứng dụng, để xử lý triệt để và hiệu quả các chất ô nhiễm trongnướcthải,ngườitathườngkhaithácứngdụngphốihợpnhiềugiải phápcông nghệ với nhau, bao gồm: cơ học (lọc tách rác, lắng cát, lắng phân ly bùn hoạt tính…), xử lý sinh học nhờ vi sinh vật, xử lý hóa học-hóa lý (trợ lắng, keo tụ, khử trùng)… Mục tiêu khai thác năng lực xử lý của vi sinh vật thường được triển khai trong các hệ thống có phân chia tách biệt, hoặc phân vùng đặc tính chức năng, để xác lập môi trường hoạt động hiệu quả đồng thời cho cả ba nhóm vi sinh vật: hệ vi sinh vật hiếu khí, hệ vi sinh vật kỵ khí và hệ vi sinh vật vi hiếu khí phát triển, để chúng phân hủy chuyển hóa các thành phần ô nhiễm tương ứng mong muốn. Quá trình chuyển hoá sinh học nguồn Nitơ hữu cơ trong tự nhiên nhờ vi khuẩn, một phần lƣợng Nitơ này đƣợc đồng hóa quay trở lại thành nguồn Nitơ hữu cơ trong cấu trúc tế bào (hấp thu dưới dạng các acid amin, haynhờ năng lực khử nitrat đồng hóa các muối NH4+và NO3-làm nguồn dinh dƣỡng Nitơ, để tổng hợp tế bào, hay năng lực tự dƣỡng amin có ở nhiều loài vi sinh vật), phần cònlạitrong điềukiện hiếukhícuối cùngthườngdẫntớitíchtụ muốinitrat(doquá trình oxy hóa-khử sinh học để thu nhận năng lƣợng của các vi khuẩn nitrit và vi khuẩn nitrat hoá, với hai giống điển hình là vi khuẩnNitrosomonas,vi khuẩnNitrobacter).Tiếptheo,nhờquátrìnhphânhuỷsinhhọcthiếukhíhoặckỵkhí(do. quá trình oxy hóa-khử sinh học để thu nhận năng lƣợng của các loài vi khuẩn phản nitrat hóa) các muối nitrat này có thể chuyển hóa đến sản phẩm cuối cùng là N2.
- Các chủng vi sinh vật được phân lập từ nước thải và bùn thải của cơ sở chế biến tinh bột sắn.
Sử dụng phương pháp đo màu ở bước sóng 650 nm của hợp chất màu xanh được tạo bởi phản ứng của amoni với salixylat và ion hypoclorit có sự thamgia của natrinitrosopentaxyanosắt(III)taxyanosắt(III)(natrinitroprusiat).Cácionhypoclorit đƣợc tạo trong cốc thuỷphân kiềmcủa N, N/dicloro-1,3,5-triazin 2,4,6 (1H,3H,5H) trion, muối natri (natri diclorosoxyanurat). Lấy 40ml mẫu thử cho vào bình định mức 50 ml, thêm 4ml thuốc thử (natri salixylat (C7H6O3Na) và 130g trinatri xytrat) lắc kỹ, sau đó thêm 4ml dung dịch natridicloroxyanuarat(32gnatrihydroxittrong500mlnướckhôngcóamoni,thêm 2g natri diclorosoxyanurat 2 phân tử nước (C2N3O3Cl2Na.2H2O), lắc kỹ. X2làhàmlượngđườngtổngsố(%)đượcchiếttừmẫuthànhđườngglucoza,lượng glucoza được xác định qua các phản ứng với dung dịch pheling, sắt (III) sunfat và kalipemanganat.Từsốmlkalipemanganat0,1NđãdùngtrabảngBectrangđượcsố mg glucoza tương ứng.
Thí nghiệm đƣợc tiến hành ở điềukiệnnhiệtđộphòng,trên máylắc vớitốcđộ 150v/p.Sau thờigiannuôicấy3-5 ngày, xác định các chỉ số COD, BOD5, Nts, Ptstrong nước thải CBTBS ở công thức thí nghiệm và đối chứng. Trongđó Ylàkếtquả dự đoán, β0là giớihạn bịchặn, βilàảnhhưởngtuyến tính,βiilàảnhhưởngbậchaivàβijlàsựtươngtácqualại.Phươngtrìnhhồiquytối ưu cho giá trị lớn nhất nhận đƣợc ở các điều kiện tối ƣu sử dụng DX8. - Chất mang: sử dụng tinh bột sắn, cao lanh có kích thước hạt ≤ 0,1mm, với các hạt kích thước lớn thì phải nghiền nhỏ, để kích thước chất mang đồng đều và tăng diện tích dính bám với vi sinh vật.
Đưa nước thải cần xử lý vào thùng xử lý (quy mô 200 lít có lắp thêm cánh khuấy).Điềuchỉnhvancấpnướctừthùngchứađivàothùngxửlývàtừthùngxửlý đi vào thùng lắng cho lưu lượng bằng nhau, luôn đảm bảo thể tích nước thải nhất định trong thùng xử lý và thời gian lưu của nước thải trong thùng xử lý là 36 giờ. Trước tiên nước thải được bơm vào bể sục khí, thời gian chờ 2-3 ngày để hoạt hóa hệ vi sinh vật có trong nước thải và khi lượng nước trong bể xử lý đã tương đối ổn định, thì bắt đầu bơm dịch chế phẩm MIC-CAS 02 đã được hoạt hóa và điều chỉnh nước thải để phù hợp với lượng chế phẩm đã bơm vào bể. Vì vậy các đoạn ADN càng lớn thì dịch chuyển càng chậm, sau một khoảng thời gian di chuyển, tại một thời điểm nào đó các phân tử có kích thước khác nhau sẽ tách xa vị trí bắt đầu di chuyển những khoảng khác nhau.
Mặcdùnướcthảichế biếntinhbột sắn tại nhà máycủacôngtyTNHHMTV Elmaco Ninh Bình đã được xử lý bằng hệ thống biogas, song chất lượng nước thải sau biogas vẫn không đảm bảo yêu cầu đối với nước thải cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT.Sốliệu bảng 3.1 cho thấycác chỉsố BOD,COD, tổng chất rắnlơ lửng (TSS), hàm lƣợng Nts, Ptsgiảm đi rất nhiều so với nước thải chưa xử lý (COD giảm 94,1%, BOD5giảm 95,2%, TSS giảm 87,5%, tinh bột giảm 98,4%, Ntsgiảm 27,9%, Ptsgiảm 29,6%) nhƣng vẫn vƣợt quá giới hạn cho phép. Kết quả đánh giá hoạt tính phân giải hợp chất cacbon của các dòng phân lập đƣợc trình bày trong bảng 3.4 xác định bốn dòng vi sinh vật ký hiệu SHX.8, SHX.11, SHX.12, SHX.16 đa hoạt tính sinh học, phân giải cả xenlulo và tinh bột, trong đó dòng SHX.12 có khả năng chuyển hóa tinh bột cao nhất với đường kính vòng phân giải đạt 28,4±2,0 mm, đồng thời có khả năng chuyển hóa xenlulo với đường kính vòng phân giải đạt 46,2±2,5 mm. Bộ chủng vi sinh vật đƣợc tuyển chọn gồm: xạ khuẩnStreptomyces fradiae(S.fradiae)SHX.12,vikhuẩnBacillusvelezensis(B.velezensis)SHV.22vàvikhuẩn Nitrosomonas europea (N.europea)SHV.OA7 đảm bảo độ an toàn sinh học cao (cấpđộ1),khônggâyảnhhưởngxấuđếnsứckhỏeconngười,vậtnuôicâytrồngvà môi trường, đáp ứng yêu cầu trong việc nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh vật ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp.
Đã phân lập, tuyển chọn và xác định được bộ chủng vi sinh vật xử lý nước thải CBTBS gồm 01 xạ khuẩnStreptomyces fradiaeký hiệu SHX.12 có khả năng phân giải tinh bột, xenluloza; 01 vi khuẩnBacillus velezensiský hiệu SHV.22 vừa có khả năng chuyển hóa Phosphat hữu cơ vừa có khả năng đồng hóa Phospho và 01 vi khuẩnNitrosomonas europeaký hiệu SHV.OA7 có khả năng chuyển hóa Nitơ. Trêncơsởkếtquảnghiêncứu tốiưuhóa cácyếutốđiềukiện nhânsinhkhối các chủng trong thiết bị lên men chìm, thử nghiệm và lựa chọn các thông số trong lên men xốp, đề tài đã xây dựng được qui trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn dạng bột với chất mang là cao lanh và tinh bột sắn. Lương Hữu Thành, Vũ Thúy Nga, Lê Thị Thanh Thủy, Đào Văn Thông, Hứa Thị Sơn, Tống Hải Vân, Cao Hương Giang, Hà Thị Thúy, Nguyễn Thị Hằng Nga (2011), “Tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật nhằm xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột sắn”,Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam,số 3(24), tr.29-33.