3.3.1. Hiện trạng xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn trên thế giới.
Đối với các nhà máy sản xuất quy mô nhỏ, nước thải nếu được thải ra đúng cách thì sẽ ít ảnh hưởng tới môi trường do lưu lượng nhỏ. Với các nhà máy quy mô lớn thì dễ dàng kiểm soát hơn do số lượng ít lại có đủ nguồn lực về tài chính và kỹ thuật để quản lý nguồn nước thải tốt. Chỉ có các nhà máy quy mô vừa là khó giải quyết hơn cả. Các cơ sở sản xuất tinh bột quy mô vừa và nhỏ bị hạn chế về khả năng xây dựng được một quy trình xử lý chất thải có trọng tâm và với chi phí thấp.
Hầu hết các quốc gia đều thừa nhận sản xuất tinh bột sắn là quá trình gây phát sinh nguồn ô nhiễm cần được kiểm soát chặt chẽ. Theo các cơ sở sản xuất tinh bột, chi phí xây dựng hệ thống xử lý các chất thải đạt đến tiêu chuẩn có thể chiếm tới từ 20÷50% tổng chi phí đầu tư của một nhà máy có quy mô lớn. Ở một số nước,
những chủ thể đăng ký thành lập cơ sở sản xuất sẽ phải tuân theo những quy định nghiêm ngặt.[22]
Tại Brazil, chính phủ đã can thiệp bằng pháp luật và đề xuất công nghệ xử lý chất thải. Các điều luật được thông qua vào năm 1992 yêu cầu xử lý để giảm BOD trong nước thải bằng 80%, hoặc hàm lượng BOD < 5 mg/l [22]. Tuy nhiên, việc triển khai là tương đối chậm. Trong khi đó, chính phủ Thái Lan đã thực thi "các tiêu chuẩn sạch” đối với tất cả các nhà máy.
Chính phủ Colombia đã ý thức được sự cần thiết để phát triển một công nghệ sạch hơn để chiết xuất tinh bột. Các dự án đã được tiến hành cho phát triển công nghệ phù hợp để xử lý nước thải. Tuy nhiên, việc thực thi các điều khoản chặt chẽ trong quản lý chất thải vào năm 1999 đã dẫn tới đời sống của hộ sản xuất quy mô nhỏ bị đe dọa do không tuân thủ được các quy định dẫn đến buộc phải đóng cửa.
Đã có nhiều phương pháp xử lý chất thải đối với sản xuất tinh bột sắn, trong đó phát triển công nghệ xử lý “cuối đường ống” là cần thiết. Việc đầu tư mới, hoặc cải tiến công nghệ hiện có sẽ là cách hiệu quả trong việc cải thiện và giải quyết các vấn đề ô nhiễm.
Một số biện pháp công nghệ hiện đang được áp dụng để xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn.
a. Xử lý nƣớc thải bằng hệ thống hồ sinh học.
Phần lớn nhà máy tinh bột ở Brazil, Ấn độ, Việt Nam và Thái Lan đã xây dựng hệ thống hồ hiếu khí hay yếm khí để xử lý nước thải. Các hệ thống hồ này cho hiệu quả khác nhau song cần diện tích lớn và phụ thuộc lớn vào điều kiện tự nhiên.
Đối với nước thải sản xuất tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao đến rất cao, cần được xử lý bằng một hệ thống hồ liên hợp: hồ yếm khí (có hoặc không thu biogas), hồ hiếu khí rồi đến hồ tùy tiện.
Hệ thống hồ thường hoạt động ở mức thấp với tải trọng hữu cơ khác nhau 0,2÷0,35 kgBOD/m3/ngày [22]. Do kích thước của các hồ lớn, việc kiểm tra và giám sát quá trình xử lý tương đối khó khăn. Năng lượng cần thiết để vận hành một hệ thống hồ xử lý nước thải là tương đối thấp. Điện chỉ cần thiết để chạy máy bơm, khi điều kiện địa hình cho phép có thể sử dụng chế độ tự chảy.
Ở Thái Lan, hệ thống xử lý phổ biến là hệ thống “không thải” (no- discharge) có thể lên tới 20 hồ. Nước thải thường được thu thập trong một hồ lưu trữ, từ đó được bơm qua một hồ tiền xử lý, sau đó nước thải được bơm qua một loạt các hồ xử lý sinh học. Các hồ đầu tiên, khoảng 2÷3 hồ ở chế độ yếm khí, nơi mà hàm lượng chất hữu cơ được giảm thiểu đáng kể bởi quá trình phân hủy tự nhiên, tiếp theo là các hồ tùy tiện và hiếu khí. Tải lượng hữu cơ khoảng 800÷1.000 kg COD/ha/ngày. [22]
b. Xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột bằng phƣơng pháp yếm – hiếu khí:
Hệ thống xử lý yếm khí thường được sử dụng cho xử lý nước thải giàu chất hữu cơ. Những quá trình này đòi hỏi các bể phản ứng lớn và thời gian lưu dài 20÷25 ngày. Tiến bộ mới trong công nghệ xử lý nước thải và các kiến thức trong kiểm soát quy trình vi sinh vật đã dẫn đến sự phát triển của các quá trình xử lý yếm khí tốc độ cao. Một trong số đó đang được ứng dụng trong xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn. Những quá trình này có thể xử lý một lượng lớn chất hữu cơ với thời gian lưu ngắn, tải trọng lên đến 20÷30 kg COD/m3/ngày. Các bể phản ứng đòi hỏi kích thước tương đối nhỏ, giảm đáng kể đối với diện tích và nhu cầu về vốn đầu tư.
Một đánh giá việc áp dụng các hệ thống bể yếm khí trong xử lý nước thải công nghiệp đã được trình ở hình 3.1.
Hiện công nghệ CIGAR (Covered In Ground Anaerobic Reactor) được ứng dụng rộng rãi trên thế giới đặc biệt ở Thái Lan, Indonesia, Trung Quốc, Malaysia…cho kết quả khả quan. Công nghệ này đã được áp dụng trong xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn. Công nghệ CIGAR, đặc biệt dạng hồ phủ bạt là phương
án hiệu quả và khả thi. Hồ phủ bạt yêu cầu mặt bằng lớn. Công nghệ xử lý gồm một hệ thống hồ: hồ phủ bạt (xử lý yếm khí thu biogas), hồ hiếu khí và hồ tùy tiện. Hồ yếm khí được phủ một lớp màng chất dẻo HDPE. Khí sinh học (biogas) thu được nhờ hệ thống ống thu gom được sử dụng làm nhiên liệu đốt lò hoặc chạy máy phát điện giúp tiết kiệm năng lượng trong quá trình vận hành. Một khía cạnh quan trọng nữa là hồ CIGAR là vốn xây dựng thấp và chi phí hoạt động nhỏ so với các hệ thống yếm khí khác, khiến cho công nghệ phù hợp với các nước đang phát triển.
Tuy cần mặt bằng lớn nhưng công nghệ CIGAR được đánh giá khá cao về hiệu quả. Theo đánh giá của “Waste solutions bigtechnology Group - Newzealand”, (2008) về giải pháp xử lý nước thải vùng Đông Nam Á cho thấy: Hồ (bể) CIGAR là hệ thống linh hoạt, đáng tin cậy, thời gian hoạt động lớn, cho hiệu quả xử lý cao và là giải pháp phù hợp đối với các ngành sản xuất có khối lượng nước thải lớn, độ ô nhiễm cao. Đánh giá hiệu quả kinh tế từ các hệ thống xử lý yếm khí (hình 3.11) cho thấy hồ (bể) CIGAR có những ưu thế sau [24]:
- Hồ (bể) CIGAR có chi phí đầu tư thấp hơn khoảng 30÷50% so với các hệ thống xử lý có tải lượng tương đương.
- Hồ (bể) CIGAR có rủi ro đầu tư thấp hơn nhiều so với các hệ thống khác - Hồ (bể) CIGAR cho sản lượng sinh khí sinh học (m3 CH4/kg COD/ngày) và tiềm năng ứng dụng dự án CDM là tốt nhất so với các hệ thống xử lý thu biogas khác.
Hình 3.11. Đánh giá kinh tế đối với dự án xây dựng các hệ thống xử lý nƣớc thải [24]
3.3.2. Hiện trạng xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam.
Báo cáo: “ Đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường tại các cơ sở chế biến tinh bột sắn quy mô công nghiệp trên phạm vi cả nước” năm 2008 của Cục công nghiệp địa phương - Bộ Công Thương, điều tra 44 cơ sở chế biến tinh bột sắn trên phạm vi cả nước, mới có 37 cơ sở có hệ thống xử lý nước thải, chưa xét đến chất lượng và hiệu quả xử lý. Hầu hết các nhà máy đều chưa áp dụng hệ thống quản lý môi trường nào. Hiện nay các chương trình quốc gia về môi trường có khá nhiều như chương trình sản xuất sạch hơn trong công nghiệp, trong đó có tài liệu sản xuất sạch hơn cho ngành sản xuất tinh bột sắn, tuy nhiên khả năng tiếp cận của các cơ sở vẫn còn rất hạn chế. Thực tế cho thấy hầu hết các cơ sở không đạt tiêu chuẩn thải loại B (TCVN 5945-2005) vào hệ thống thoát nước chung. (Bảng 3.1) [8]
Bảng 3.1: Đặc trƣng nƣớc thải của một số nhà máy sản xuất tinh bột sắn [8]
TT Chỉ tiêu Đơn vị Nƣớc thải TCVN 5945– 2005 (cột B)
ELMACO (1) Yên Bình (2)
1 pH 6,6 6,6 5,5 ÷ 9,0
2 COD mg/l 8.650 7.160 80
3 BOD5 mg/l 4.520 3.610 50
5 CN- mg/l 0,5 0,3 0,1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6 N mg/l 151,1 134,1 30
7 P mg/l 21,3 29,6 6
(1) Nhà máy sản xuất tinh bột sắn ELMACO (Ninh Bình);
(2) Nhà máy SXTBS công ty TNHH đầu tư và thương mại Yên Bình (Yên Bái)
Gần đây một số nhà máy sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam đã nghiên cứu và áp dụng các công nghệ xử lý nước thải mới, bước đầu đã thu được những kết quả khả quan, tuy nhiên việc đánh giá sự phù hợp của các công nghệ này còn chưa có số liệu đầy đủ. Sau đây là một số loại hình công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn đang áp dụng ở Việt Nam.
3.3.2.1. Xử lý nƣớc thải bằng hệ thống hồ sinh học.
Không ít nhà máy sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam tiến hành xử lý nước thải bằng hệ thống hồ sinh học. Thực tế cho thấy xử lý bằng hệ thống hồ sinh học thông thường cho hiệu quả rất thấp và hầu hết chỉ để đối phó. Các hệ thống hồ tuy vốn đầu tư ít nhưng làm việc không ổn định, xử lý kém hiệu quả, không đảm bảo tiêu chuẩn xả thải và đặc biệt là không xử lý triệt để được mùi hôi từ nước thải. Ngoài ra, các hồ sinh học cũng không có biện pháp chống thấm do đó ảnh hưởng lớn tới nguồn nước ngầm. Quá trình vận hành khá đơn giản: Nước thải được thu gom vào bể điều hòa và lắng sơ cấp để tách cặn (vỏ xơ, các tạp chất khác…), sau đó được xử lý qua hệ thống hồ sinh học. Hồ yếm khí (phân hủy yếm khí không thu bigas), hồ hiếu khí (cấp khí tự nhiên bằng khuấy hoặc thổi khí), cuối cùng vào hồ tùy tiện, hồ đối chứng rồi thải ra nguồn tiếp nhận.
Phương pháp xử lý này được áp dụng tại khá nhiều nhà máy như nhà máy tinh bột sắn ở Việt Nam như nhà máy tinh bột sắn Thừa Thiên Huế, Nhà máy tinh bột sắn Đaklak, nhà máy tinh bột sắn Tây Ninh…
+ Ưu điểm: Vốn đầu tư không lớn, thiết bị đơn giản, dễ vận hành, chi phí vận hành thấp. Quá trình xử lý chủ yếu làm sạch tự nhiên ít tốn năng lượng.
+ Nhược điểm: Yêu cầu mặt bằng lớn. Hiệu quả xử lý không cao do phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên. Thời gian lưu nước trong các hồ kéo dài (30 – 60 ngày) nên nước thải và bùn tích tụ trong các hồ lâu ngày gây mùi xú uế, nhất là ở hồ yếm khí, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí, và môi trường nước.
3.3.2.2. Xử lý nƣớc thải kết hợp hoá lý và xử lý sinh học.
Với công nghệ này, đầu tiên nước thải được xử lý bằng phương pháp hóa lý nhằm tách hàm lượng cặn lơ lửng lớn (tinh bột, xơ mịn, các tạp chất khác…) làm giảm đáng kể hàm lượng các chất ô nhiễm cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Sử dụng chất trợ lắng có nguồn gốc hữu cơ (PAA). Đây là chất khá phổ biến, rẻ tiền, dễ sử dụng và đặc biệt là không gây ô nhiễm thứ cấp do tự huỷ trong trong thời gian ngắn. Theo đó công nghệ này gồm hai quy trình như sau:
a. Xử lý nước thải kết hợp hóa lý và sinh học yếm khí: Quá trình vận hành theo các bước: Keo tụ tạo bông Xử lý yếm khí không thu biogas (hồ yếm khí)
xử lý hiếu khí. Hệ thống xử lý này tuy vốn đầu tư không lớn, thiết bị đơn giản nhưng đòi hỏi mặt bằng lớn, chi phí vận hành gia tăng do phải sử dụng nhiều hóa chất, mặt khác nồng độ các chất dinh dưỡng vẫn cao sau xử lý, ngoài ra sau xử lý yếm khí vẫn gây mùi xú uế ảnh hưởng đến chất lượng môi trường. Phương pháp này đang áp dụng tại công ty cổ phần tinh bột sắn FOCOCEV (Phú Yên), nhà máy tinh bột sắn Đaklak 2…
b. Xử lý nước thải kết hợp hóa lý và xử lý hiếu khí: Quá trình vận hành theo
các bước: Keo tụ tạo bông xử lý hiếu khí (Aeroten). Hệ thống xử lý này có hiệu quả xử lý cao, thời gian lưu ngắn, không gây mùi xú uế sau xử lý nhưng vốn đầu tư ban đầu lớn, công nghệ và thiết bị phức tạp, chi phí cho quá trình vận hành cao do tiêu tốn nhiều năng lượng (cấp khí) và hóa chất. Ngoài ra, nếu quá trình keo tụ không tốt sẽ ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng bể Aeroten.
3.3.2.3. Xử lý nƣớc thải kết hợp yếm – hiếu khí với bể UASB thu biogas.
Với công nghệ này. Nước thải từ quá trình sản xuất tinh bột sắn được xử lý yếm khí bằng UASB thu biogas giảm 90÷95% COD, thời gian lưu 48÷72 giờ, sau xử lý COD 1.000 mg/l. Sau đó nước thải được tiếp tục xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten đến đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945– 2005). Mô hình này thích hợp với các cơ sở sản xuất quy mô nhỏ (< 50 tấn/ngày). Mô hình đang áp dụng ở một số nhà máy ở Việt Nam như: Nhà máy chế biến tinh bột sắn xuất khẩu Bình Định, Nhà máy chế biến tinh bột sắn Như xuân (Thanh Hóa)…Tuy nhiên, các hệ thống này hầu như chưa được vận hành hoàn chỉnh và chưa đạt tiêu chuẩn thải. Có hiện tượng đó là do hiệu quả xử lý yếm khí còn thấp (<75%) nên tải trọng BOD cho xử lý hiếu khí cao, dẫn tới chi phí cấp khi lớn.
3.3.2.4. Xử lý nƣớc thải bằng công nghệ CIGAR (Covered In Ground Anaerobic Reactor).
Công nghệ CIGAR được áp dụng dưới dạng hồ phủ bạt ở một số nước Chấu Á như Thái Lan, Indonexia…và bước đầu được áp dụng tại Việt Nam. Công nghệ này thích hợp với các cơ sở sản xuất quy mô lớn, khối lượng nước thải lên tới hàng ngàn m3/ngày. Tuy nhiên, công nghệ này chỉ phù hợp với những cơ sở có mặt bằng đủ lớn.
Công nghệ CIGAR thực chất là công nghệ xử lý yếm khi quy mô lớn. Quá trình xử lý yếm khí được thực hiện trong bể hoặc thường là hồ phủ bạt. Bạt được sử dụng để lót đáy và bạt phủ. Bạt là tấm chất dẻo HDPE (tấm lót đáy dày 0,5 mm và tấm phủ dày 1,0 mm) có tuổi thọ và độ bền cao (10÷15 năm). Kết quả cho thấy có rất nhiều triển vọng ứng dụng để xử lý nước thải cho ngành sản xuất tinh bột sắn có khối lượng nước thải hàng ngàn khối.
Hồ phủ bạt đã được lắp đặt tại nhà máy sản xuất tinh bột sắn Sơn Hải, huyện Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi cho thấy cứ mỗi ngày nhà máy sản xuất 75 tấn sản phẩm sẽ thải ra 2.400 m3 nước thải. Toàn bộ lượng nước thải này đưa vào hồ CIGAR đã
tạo ra trên 10.300m3 biogas. Biogas được thu hồi và lưu trữ được sử dụng làm nhiên liệu cho lò cấp nhiệt sấy khô tinh bột và chạy máy phát điện sử dụng cho các mục đích khác nhau.
Đầu tư xây dựng hồ phủ bạt tuy tốn kém do chi phí mua bạt tương đối lớn nhưng giá thành tính trên đơn vị thể tích vận hành so với xây dựng hệ thống bể UASB thì thấp hơn nhiều. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện chưa có nhiều nghiên cứu sâu về các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cũng như tương tác tới môi trường của hồ phủ bạt trong xử lý nước thải với khối lượng lớn và độ ô nhiễm cao.
Các ưu, nhược điểm chính của công nghệ CIGAR gồm: - Xử lý được khối lượng nước thải lớn.
- Chi phí đầu tư thấp hơn so với bể UASB. - Vận hành tương đối đơn giản.
- Thơi gian lưu nước lớn cũng giúp cho việc sử dụng biogas hiệu quả hơn. - Cũng như hệ thống hồ sinh học, công nghệ CIGAR đòi hỏi diện tích xây
dựng lớn.
Một số doanh nghiệp đã hình thành và bước đầu cung ứng dịch vụ phát triển công nghệ CIGAR. Tuy nhiên, do chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ, việc áp dụng công nghệ một cách máy móc dẫn đến một số công trình có chất lượng chưa cao, chưa đáp ứng yêu cầu của khách hàng.
Hiện công nghệ này đang được ứng dụng tại nhà máy Sản xuất tinh bột sắn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});