giới và Việt Nam
a) Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý nước thải mía đường trên Thế giới
Xử lý nước thải mía đường trên Thế giới được nghiên cứu trong các trường hợp sử dụng các công nghệ khác nhau. Nhìn chung, xử lý sinh học yếm khí là biện pháp lý tưởng áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp mía đường vì tải trọng hữu cơ của nước thải cao.
Chang, L. J. và nkk (1990) đã nghiên cứu về hiện trạng nước thải của công ty Đường Oahu ở Hawaii và đã nghiên cứu xử lý nước thải qui mô phòng thí nghiệm với các phân tích chi phí đối với một số giải pháp công nghệ lựa chọn. Trên cơ sở đó đã đề xuất giải pháp công nghệ phù hợp là kết hợp lắng, UASB và xử lý yếm khí bậc cao (EAFB). Hiệu quả đạt được tách ≥ 99% chất hữu cơ và chất rắn với thời gian lưu 2 ngày. Nước thải sau xử lý được tận dụng để lám nước tưới, tuy nhiên trong nghiên cứu này chưa xem xét việc khai thác tận thu năng lượng [20].
Nghiên cứu của Wanbin Zhu và nnk (2010) đã sử dụng phương pháp UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Bed) do công ty Able Co., Ltd thiết kế để xử lý các chất hữu cơ cao trong nước thải công nghệ sản xuát mía đường (COD: 20.000- 150.000 mg/L) ở Quảng Tây, Trung Quốc. Hiệu quả xử lý nước thải với các giá trị
32
pH thấp, COD, sunphat cao và tải trọng hữu cơ lớn (OLR 2-5 kgCOD/m3.ngày; lớn nhất 18-24 kgCOD/m3.ngày). Hiệu quả tách chất hữu cơ (COD) đạt 50-55% với thời gian lưu thủy lực 24 - 48 giờ. Nghiên cứu này cũng chưa xem xét đến việc thu hồi năng lượng [30].
Nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm của A.S.Tanksali (2013) sử dụng hệ UASB thể tích làm việc 8.4 lít, bùn mồi lấy từ bể từ bể tự hoại. Nghiên cứu được tiến hành ở nhiệt độ phòng (26-39oC). Tải trọng hữu cơ cao nhất đạt 6kg COD/m3.ngày, hiệu quả xử lý COD đạt 96%, khí biogas thu được 13.72 L/ngày [45].
Một nghiên cứu khác quy mô phòng thí nghiệm của A.K. Ragen và nnk (2001) sử dụng hệ pilot thể tích 10 lít, sử dụng nước thải tổng hợp với giá trị COD ban đầu là 1000 mg/L. Sau khi hệ khởi động thành công, tải trọng hữu cơ đạt được 6,7 kgCOD/m3.ngày, hiệu quả xử lý COD đạt 76%.
b) Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý nước thải mía đường tại Việt nam
Trong những năm vừa qua đã có nhiều nghiên cứu về xử lý nước thải mía đường ở Việt Nam. Tuy nhiên các nghiên cứu hầu hết chỉ mới tập trung ở khía cạnh hiệu quả xử lý nước thải chứ chưa quan tâm nhiều đến khả năng thu hồi năng lượng (khí metan) từ quá trình vận hành.
Nghiên cứu của Nguyễn Thị Sơn, Đại học Bách Khoa Hà Nội (2004) đã nghiên cứu xử lý nước thải của quá trình sản xuất cồn từ rỉ đường bằng hệ UASB quy mô phòng thí nghiệm đạt hiệu quả xử lý COD đạt 92,2% với thời gian lưu 3,5 ngày, tải trọng COD đạt 2,99 g/L.ngày. Nhưng nghiên cứu này chưa xem xét sâu đến vấn đề tận thu năng lượng.
Các nhà máy mía đường Việt Nam có công nghệ sản xuất đường tương đối giống nhau. Tuy nhiên tùy từng công suất sản xuất, lượng nước thải và đặc tính nước thải của mỗi cơ sở cũng khác nhau nên hệ thống xử lý nước thải cũng khác nhau giữa mỗi cơ sở. Hệ thống xử lý của một số nhà máy được đưa ra ở các sơ đồ công nghệ sau (Hình 1.10, 1.11 và 1.12).
33
Hình 1.10. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải mía đường điển hình
Hệ xử lý yếm khí được thiết kế để giảm 70-80% (hoặc hơn nếu phù hợp) tải COD, như vậy hệ xử lý hiếu khí chỉ cần xử lý 20-30% tải hữu cơ. Do vậy hiệu quả xử lý BOD, COD cao.
Tuy nhiên do hiệu quả xử lý SS thấp nên VSV dễ bị sốc tải trọng hữu cơ. Ngoài ra diện tích cần sử dụng để vận hành công nghệ lớn.
Hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Bình Dương công suất xử lý 450 m3/ngày.
34
Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máyđường Bình Dương Ưu điểm: Đơn giản, dễ vận hành.
Nhược điểm: Hiệu quả xử lý không cao, chỉ áp dụng được với nhà máy có công suất thấp. Sau quá trình xử lý hiếu khí không có bể lắng, không tuần hoàn bùn. Do đó, xử lý nước thải không đạt tiêu chuẩn xả thải.
Hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Long An công suất xử lý 800 m3/ngày
35
Ưu điểm: Công nghệ đơn giản, dễ vận hành; Hiệu quả xử lý cao; Áp dụng được với nhà máy có công suất cao
Nhược điểm: Nước thải có giá trị BOD cao dễ gây hiện tượng sốc tải trọng do không có hệ thống xử lý kỵ khí.