Tiểu luận công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường words

Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
MC LC
Nhóm 4 Page 1
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH MÍA ĐƯỜNG
Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị trí
quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Trong năm 1998, cả nước đã sản xuất được
700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước. Trước năm 1990, hầu
hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền công nghệ trong các nhà máy đường đều cũ kỷ,
lạc hậu, trình độ và chất lượng sản phẩm còn thấp. Trong những năm gần đây, do sự
đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao
chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn
chứa một lương lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho.
Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm ô nhiễm nguồn nước
tiếp nhận. Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp đường ở
dạng vô cơ. Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và tạo
thành một lớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho cá. Lớp bùn
lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong nước và tạo ra các lọai
khí như H 2S, CO 2, CH 4. Ngoài ra, trong nước thải còn chứa một lượng đường khá
lớn gây ô nhiễm nguồn nước. Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường,
đề tài về xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường mang tính thực tế. Đề tài sẽ
góp phần đưa ra các quy trình xử lý chung cho loại nước thải này, giúp các nhà máy có
thể tự xử lý trước khi xả ra cống thóat chung, nhằm thực hiện tốt những quy định về
môi trường của nhà nước. [1]
Nhóm 4 Page 2
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM NHÀ MÁY ĐƯỜNG
Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại đường khử như
glocose và fructoze, trong đó:
❖Fructoze, C
6

H
12
O
6
tan trong nước
❖ Sucroze, C
12
H
22
O
11
là sản phẩm thủy phân của Fructose và Glucose, tan trong nước.
Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây kiệt oxy trong
nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể vi sinhvật nước.
Theo điều tra cho thấy nước thải sản xuất đường có pH biến động lớn (nước thải khâu
lọc có pH = 9.5), hàm lượng BOD5 và COD rất cao (BOD5: 300-2000mg/l; COD:
600- 4350mg/l), hàm lượng cặn tổng số lên đến 870 -3.500mg/l- Nước thải từ khu ép
mía: BOD cao, có chứa nhiều dầu mỡ.
Nước thải của các nhà máy sản xuất mía thường được phân thành các loại sau:
- Nước thải loại 1:
Là nước thải từ các cột ngưng tụ tạo chân không của các thiết bị (bốc hơi, nấu
đường, ).
Đây là loại nước thải bị ô nhiễm rất nhẹ, thường có trị số BOD5 thấp (20-25mg/l),
SS = 30-50 mg/l, COD = 50-60 mg/l Lưu lượng nước thải loại này thường từ 0,97-
1,2m3/ tấn mía
- Nước thải loại 2
Là nước thải từ các nguồn nước làm nguội máy, thiết bị trong dây chuyền sản xuất
của nhà máy.
Theo nguồn nhiễm bẩn, nước thải loại 2 bao gồm nước làm nguội dầu (nhiễm bẩn
dầu nhớt), nước làm nguội đường (nhiễm bẩn đường) do không tránh khỏi được những

dò rỉ nhất định, nước lam nguội máy, thiết bị khi thải ra sẽ bị nhiễm bẩn ( dầu mỡ,
đường ) giá trị BOD5 thường dao động từ 200-400mg/l.
Lưu lượng của loại nước thải này thường nhỏ khoảng 0.25m3/ tấn mía.
- Nước thải loại 3:
Nhóm 4 Page 3
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
Gồm tất cả các nguồn nước thải còn lại như nước rủa vệ sinh ở các khu vực trong
nhà máy: nước xả đáy nồi hơi, nước thải phòng TN, nước rò rỉ đường ống, nước thải
lọc vải, vệ sinh máy móc thiết bị Nước thải loại 3 có độ ô nhiễm rất cao, BOD5 =
1200-1700mg/l, COD thông thường khoảng 2200mg/l, PH < 5.0, SS=780-900, ngoài ra
còn có dầu mỡ, màu, mùi.
Lưu lượng nước thải loại 3 thường bằng 50% tổng lượng nước thải trong nhà máy
và dao động trong khoảng từ 0,99-1,3m3/ tấn mía.
❖Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất
vô cơ. Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội, rửa than và nước thải
từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng không đáng kể.
❖Chỉ có một phần than hoạt tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợ lọc, vải lọc do
mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước. Nhưng trong điều kiện các thiết bị
lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao.
Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit. Trong trường hợp
ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO
3
hoặc nước xả rửa cột resin.
❖Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng
đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có các chất màu anion
và cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên
tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng
vô cơ (Na
2
O, SiO

2
, P
2
O
5
, Ca, Mg và K
2
O).
Các nhóm khuẩn nêu trên đều hô hấp hiếu khí, sử dụng oxy để oxy hóa các chất Gluxit,
các loại đường… thành CO
2
và nước, hoặc oxy hóa của các vi sinh vật cũng chính là
quá trình sống của chúng, cho nên quá trình oxy hoá kèm theo sự tạo thành sinh khối vi
sinh vật gọi là bùn hoạt tính.
Trong bài này, chúng tôi tập trung xử lý nước thải loại 3 vì mức độ ô nhiễm của nước
thải này cao, chi phối, ảnh hưởng đến toàn bộ nước thải của nhà máy. Nước thải loại
này chủ yếu từ khu sản xuất, sinh hoạt của nhà máy [2].
Nhóm 4 Page 4
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG

Hiện nay, đã có nhiều phương pháp để xử lý nước thải như vật lý, hóa học, sinh
học, so với 2 phương pháp còn lại thì phương pháp sinh học được mọi người chú ý hơn
cả. Biện pháp sinh học sử dụng đặc điểm quý của vi sinh vật, đặc điểm đã thu hút nhiều
nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất là khả năng đồng hóa được rất nhiều nguồn cơ chất
khác nhau của vi sinh vật từ tinh bột, cellulose, cả nguồn dầu mỏ và đẫ xuất của nó đến
các hợp chất cao phân tử như protein, lipit,….Thực chất của phương pháp này là nhờ
vào hoạt động sống của vi sinh vật để biến đổi các hợp chất hữu cơ cao phân tử có
trong nước thải thành các hợp chất đơn giản hơn.
Những phương pháp xử lý sinh học chủ yếu: Xử lý hiếu khí, kị khí và kết hợp hiếu-

kị khí.
Chúng tôi lựa chọn kết hợp 2 phương pháp hiếu khí- kị khí cho quy trình xử lý nước
thải tính ưu việt của chúng, phương pháp kết hợp này có những ưu, nhược điểm sau:
• Ưu điểm: Kết hợp được ưu điểm của cả hiếu khí và kị khí:
- Có thể xử lý được nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm rất cao và có khả
năng phân huỷ được các chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, phức tạp ở kị khí
và xử lý triệt để nước thải còn lại ở bể hiếu khí.
- Lượng bùn dư sinh ra ít.
- Sản phấm của quá trình xử lý yếm khí là khí sinh học (Biogas) thành phần
chủ yếu là CH
4
và C0
2
có thể dung làm nhiên liệu.
• Nhược điểm
- Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị lâu ở xử lý kị khí, nên chi phí ban đầu
cho xây dựng cơ bản khá cao.
- Thời gian ổn định công nghệ dài.
- Quy trình vận hành tương đối phức tạp.
- Nếu thiết bị hở khí thoát ra gây ô nhiễm môi trường không khí.
Quy trình xử lý nước thải
Nhóm 4 Page 5
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
1. Sơ đồ quy trình xử lý nước thải[3].





Nhóm 4 Page 6

Nước thải
Phân vi sinh
Bùn
Song chắn rác
Bể điều hòa
Bể lắng
Xả ra ngoài
Bể AEROTANK
Bể UASB
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
2. Thuyết minh quy trình:
Nước thải ra từ khu sản xuất, sinh hoạt được đưa qua song chắn rác để loại bỏ các
rác bẩn thô.
Sau khi được xử lý sơ bộ nước thải được đưa qua bể điều hòa nhằm ổn định lưu
lượng, nồng độ và pH của nước thải khu nước thải sinh hoạt, tránh cặn lắng và làm
thoáng sơ bộ, qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, làm tăng hiệu quả xử lý nước thải
của các công trình sau, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý,
tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải.
Sau đó, nó được chuyển đến bể UASB ở đây nước thải sẽ được xử lý nhờ vi khuẩn
kị khí. Về nguyên lý, nước thải đi từ dưới lên qua một lớp bùn kị khí, quá trình xử lý
nước thải xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với lớp bùn hạt. Khí sinh
ra trong điều kiện kỵ khí chủ yếu là khí CH4 và CO2, một ít sinh khối mới và một vài
tạp chất khác. Sẽ tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì
bùn sinh học dạng hạt. Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính vào các hạt bùn và cùng với khí
tự do nổi lên trên mặt bể. Tại đây quá trình tách pha khí, lỏng, rắn xảy ra nhờ bộ phận
tách pha. Khí theo ống dẩn tới buồng hấp thu chứa NaOH 5-10%. Bùn sau khi tách bọt
khí lại lắng xuống. Nước thải theo màng tràng răng cưa đến bể xử lý Aerotank tiếp
theo.
Tại đây các chất hữu cơ có trong nước thải được phân hủy bằng các vi khuẩn
hiếu khí tồn tại ở dạng lơ lửng với mật độ cao (bùn hoạt tính) trong điều kiện sục khí.

Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử
dụng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể
aerotank hoạt động. Hệ thống hai máy thổi khí và các hệ thống phân tán khí được sử
dụng để cung cấp ôxy cho quá trình xử lý hiếu khí. Lượng ôxy đưa vào trong quá trình
xử lý hiếu khí phụ thuộc vào lượng ôxy hòa tan trong nước (DO).VSV phân giải và
hấp thụ chất hữu cơ tạo sinh khối và kết tụ lại lắng xuống đáy bể.Phần nước phía trên
tiếp tục chảy qua bể lắng. Do VSV tăng sinh rất nhanh nên phần bùn dư được hút định
kỳ.
Nhóm 4 Page 7
Bể lắng
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
Ở bể lắng toàn bộ nước cặn từ bể lọc sinh học, bao gồm cặn và màng vi sinh vật, nước
thải sau đó thải ra nguồn, còn bùn từ bể lắng sẽ được bơm đưa về bể hiếu khí hoặc
được xử lý để làm phân bón.
3. Hệ vi sinh vật xử lý nước thải

3.1 Hệ vi sinh vật kị khí (bể UASB):
- Ở trong bể này chủ yếu sử dụng vi sinh vật kị khí nhằm xử lý nước thải có nồng
độ chất thải cao.
Phương pháp này được sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng BOD và hàm lượng
cặn lơ lửng lớn (BOD > 1800 mg/1, ss > 300 - 400 mg/1), dựa vào các quá trình
chuyến hoá các chất hữu cơ của vi sinh vật hô hấp yếm khí hoặc tuỳ tiện [4].
- Về nguyên tắc, quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí phải thu nhận
được 3 thành phần sau xử lý: bùn thải, nước đã qua xử lý và khí sinh học.
Lý thuyêt spaghetti trong việc tạo thành bùn hạt:
- Sự hình thành bùn hạt trong thực tế là một quá trình tự nhiên. Hiện tượng
này thường xuất hiện trong tất cả các hệ thống xử lý nước thải dùng công
nghệ sinh học đáp ứng được những điều kiện cơ bản.
- Một trong những lý thuyết để giải thích quá trình tạo hạt của bùn là lý
thuyết “spaghetti”, trong đó vi sinh vật dạng sợi đan xen vào nhau tạo

thành một viên nấm (viên spaghetti).
- Các viên ban đầu này có thể hình thành một bề mặt lôi kéo các vi sinh vật
khác tham gia vào quá trình phân huỷ và hình thành bùn hạt.
Quá trình tạo hạt bùn:
- Trong nước thải có các hạt chất rắn lơ lửng khó lắng, các tế bào vi khuẩn sẽ
dính vào và phát triển thành các hạt bông cặn.
- Các hạt bông này nếu được thổi khí và khuấy đảo sẽ lơ lửng ở trong nước và
lớn dần lên do hấp phụ nhiều hạt chất rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật,
nguyên sinh vật và các chất độc.
- Những hạt bông này khi ngừng thổi khí hoặc các chất hữu cơ làm cơ chất dinh
dưỡng cho vi sinh vật trong nước cạn kiệt sẽ lắng xuống đáy bể hoặc hồ thành
bùn [5].
Nhóm 4 Page 8
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
- Qúa trình xử lý chất thải của vi sinh vât kị khí trong bể diễn ra 3 giai đoạn
chính:
a Giai đoạn thủy phân và lên men:
- Giai đoạn này được thực hiện trong những điều kiện khác nhau: ẩm hay nóng,
kị khí hoàn toàn, không hoàn toàn.
- Giai đoạn này thực hiện việc phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các
acid béo dễ bay hơi (đặc biệt là acid acetic), các chất khí (CO2, H2) và
amoniac.
- Thời gian sinh trưởng của các vi khuân ở giai đoạn này ngắn hơn so với các
giai đoạn khác.
- Giai đoạn này được gọi là “pha hóa nước” hay “pha axit hóa”. Gọi là hóa
nước có nghĩa là nó thủy phân các vật chất hữu cơ phức tạp đế có sản phấm
bùn lỏng.
- Các vi khuẩn trong hệ sinh vật thực hiện quá trình này: E.coli, B.subtilus, …
E.coli
b Giai đọan aceton:

- Đây là giai đoạn đặc biệt với các vi khuẩn được gọi là “khử bắt buộc proton”
hoặc “vi khuẩn sản sinh đòi hỏi hydro”. Sản phẩm của giai đoạn này là acetat
c Giai đoạn tạo methane (lên men metan)
- Người ta tìm thấy 2 nhóm có khả năng thực hiện 2 phản ứng đặc trưng bởi hô
hấp kị khí.
> Nhóm thứ nhất gọi là acetoclastes, tạo metan từ phân hóa acid acetic.
CH3COOH ► CH4 + CO2
- Phản ứng này rất chậm và rất ít năng lượng. Khoảng 70% metan được sản
Nhóm 4 Page 9
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
xuất ra từ phản ứng này.
> Nhóm thứ hai gọi là hydrogenophiles, suy giảm CO2, tạo metan
CO2 + 4H
2
► CH4 + 2H
2
0
Phản ứng này nhiều năng lượng hơn và xảy ra nhanh hơn phản ứng trên [6].
3.2 Hệ vi sinh vật hiếu khí
Phương pháp xử lý hiếu khí sử dụng các vi sinh vật hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ
tiện đế phân giải các hợp chất hữu cơ có trong nước thải.
Phương pháp này chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp
(BOD < 1000 mg/1).
Quá trình oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải xảy ra bên trong tế bào vi
sinh vật, dưới tác dụng của các enzyme nội bào các chất hữu cơ được chuyển
hoá phục vụ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Cơ chế của
quá trình oxy hoá các chất hũu cơ bao gồm các giai đoạn sau:
- Giai đoạn 1: Giai đoạn khuếch tán, các chất ô nhiễm trong nước thải di chuyển
tới bề mặt tế bào vi sinh vật do sự khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử.
Tốc độ của quá trình này phụ thuộc vào quá trình tải khuếch tán và trạng thái

thuỷ động của môi trường.
- Giai đoạn 2: Do có sự chênh lệch nồng độ của các chất trong và ngoài tế bào,
nên các chất ô nhiễm trên bề mặt tế bào vi sinh vật sẽ di chuyển qua màng bán
thấm nhờ quá trình khuếch tán của các chất. Giai đoạn này có thể có một số chất
không khuyếch tán qua màng tế bào được do kích thước phân tủ' lớn hoặc tồn
tại dưới dạng dễ tan, có phân tử lượng nhỏ hơn dễ khuếch tán hơn có thể đi vào
tế bào vi sinh vật được.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn này xảy ra quá trình chuyển hoá các chất trong tế bào vi
sinh vật đồng thời sản sinh ra năng lượng phục vụ quá trình sinh trưởng và phát
triển của vi sinh vật.
- Các giai đoạn trên có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoá
trong tế bào vi sinh vật đóng vai trò quyết định đến mức độ và hiệu quả xử lý
nước thải bằng phương pháp hiếu khí.
- Dưới tác dụng của vi sinh vật hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ tiện, các chất ô nhiễm sẽ
được chuyển hoá:
Nhóm 4 Page 10
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
- Các quá trình bao gồm:
+ Qúa trình oxy hóa chất hữu cơ: (đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào)
CxHyOzN + O2 vsv CO
2
+ NH
3
+ H2O + Q (1)
+ Qúa trình tổng hợp tế bào: (tổng hợp xây dựng tế bào)
CxHyOz + NH
3
+ O
2
vsv C5H7NO2 + CO

2
+ H
2
O + Q (2)
(C5H7NO2: Công thức theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào
vi sinh vật)
+ Qúa trình oxy hóa nội bào (tự oxy hóa): nếu tiếp tục tiến hành QT oxy hóa thì
khi không đủ chất dinh dưỡng, Qúa trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu
xảy ra qúa trình tự oxy hóa:
C
5
H
7
NO
2
+ O
2
vsv CO
2
+ NH
3
+H
2
O + Q (3)
Trong quá trình oxy hóa sinh hóa hiếu khí, các chất hữu cơ chứa N, S, P cũng
được chuyển thành NO3
-
, SO4
2-
, PO4

3-
, CO2, H2O.
NH3 + O2 vsv HNO 2 + O2 + vsv HNO3 (4)
- và (2): lượng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của NT.
- (1), (2), (3), (4): lượng oxy tiêu tốn gần gấp 2 lần lượng oxy cho 2 phản ứng
đầu.
- Khi môi trường cạn nguồn C hữu cơ, các loại vi khuẩn nitơrít hóa
(nitrosomonas) và
Nitơrat hóa (nitrobater) thực hiện quá trình nitơrat hóa theo 2 giai đoạn:
55NH4
+
+ 76O2 + 5CO2 nitrosomonas C5H7NO2 + 54NO2
-
+ 52H2O + 109 H+
400 NO2
-
+ 19 O2 + NH3 + 2 H2O + 5CO2 nitrobater C5H7NO2 + 400 NO
3
-
- Quá trình tự' oxy hoá luôn đi kèm theo sự tạo thành tế bào (sinh khối). Sự
chuyển hoá hoá học là nguồn cung cấp năng lượng cho các vi sinh vật sinh
trưởng và phát triển.
- Trong các phản ứng trên:
C
x
H
y
O
z
N: là công thức tống quát của các chất hữu cơ trong nước thải

C5H7NO2: là công thức biểu thị thành phần hoá học chính của tế bào vi sinh
vật trong giai đoạn hô hấp nội bào.
Q: là năng lượng giải phóng hoặc thu vào.
Khi vi sinh vật tự oxy hoá sẽ dẫn đến sự giảm số lượng tế bào vi sinh vật có
trong môi trường [7].
• Đặc điểm của vi khuẩn xử lý nước thải
Nhóm 4 Page 11
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
- Bề mặt tế bào được bao bọc bởi một lớp màng điều chỉnh sự trao đổi ion và các
phân tử giữa bên trong tế bào với môi trường nước xung quanh. Bên trong tế
bào có chứa tế bào chất và hang ngàn hóa chất khác nhau được quyết định phản
ứng bởi các enzyme.Các hợp chất được khuếch tán vào tế bào thông qua thành
tế bào. Đồng thời, một số lớn phân tử phức tạp được tổng hợp trong vi khuẩn sẽ
chuyển ra ngoài.Dịch tiết bao gồm gel và slimes, chúng liên kết các vi khuẩn
với nhau và các enzyme.Các enzyme này phá vỡ phân tử hữu cơ cơ lớn thành
các đơn phân nhỏ hơn đủ nhỏ để được hấp thụ .Vi khuẩn sử dụng các phân tử
được tiêu hóa để tổng hợp các phân tử mới, trong quá trình tăng trưởng . Khi
chúng đạt kích thước bình thường, vi khuẩn phân chia thành hai , và quá trình
này được lặp đi lặp lại .
- Trao đổi chất của vi khuẩn:
Xử lý nước thải trong các bể hiếu khí liên quan đến việc loại bỏ C hữu cơ từ rượu
hỗn hợp bằng cách vi khuẩn nuốt phải.Các hợp chất carbon được chuyển hóa. Trao đổi
chất bao gồm hàng ngàn phản ứng hóa học xảy ra tại một thời điểm trong vi khuẩn.
Trong mỗi phản ứng đều có eyme xúc tác.

Nguyên liệu enzyme bề mặt sản phẩm
Sản phẩm này sau đó trở thành chất nền cho các bước tiếp theo trong chuỗi, và gần
như ngay lập tức chuyển đổi, trongsự hiện diện của một enzyme cụ thể, thành một sản
phẩm khác nhau - và như vậy. Đối với một số những phản ứng này xảy ra, năng lượng
hóa học cần phải được cung cấp (phản ứng endergonic). Trong các phản ứng khác

(phản ứng exergonic), năng lượng được sinh ra, Dị hóa hoặc năng lượng trao đổi chất
này bao gồm một loạt các phản ứng trong đó các hợp chất carbon , bị phá vỡmang lại
năng lượng tế bào . Đây là quá trình oxy hóa sinh học và liên quan đến sự hấp thu oxy
của vi khuẩn. Đây cũng là cơ sở quá trình được gọi là hô hấp. Đồng hóa này là một loạt
các phản ứng sinh tổng hợp trong đó các phân tử nhỏ liên kết với nhau để tạo thành
phân tử lớn các đại phân tử trọng lượng. Điều này đòi hỏi một đầu vào năng lượng từ
dị hóa, và là cơ sở của quá trình tăng trưởng.
Mặc dù có hàng ngàn phản ứng hóa học liên quan đến sự trao đổi chất của một loại vi
khuẩn chúng ta có thể xác địnhba quy trình chính có liên quan đến xử lý sinh học nước
thải. Đó là:
• Nuốt
Nhóm 4 Page 12
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
• Hô hấp
• Tăng trưởng và phân chia
Điều này liên quan đến việc thông qua các hợp chất hữu cơ, các phân tử khác và các
ion từ dung dịch hỗn hợp vào vi khuẩn .Để làm điều này, chúng phải đi qua thành tế
bào và màng tế bào bên trong. Các ion như natri khuếch tán trong bởi vì nồng độtrong
dung dịch hỗn hợp là cao hơn so với bên trong vi khuẩn. Sau đó, chúng đã được "bơm"
ra ngoài trở lại để duy trì trạng thái ổn định nội bộ. Phân tử hữu cơ nhỏ tương tự vượt
qua trong cùng một gradient nồng độ, hoặc có thể được hỗ trợ trong mụcbởi các cơ chế
khác nhau nằm ở màng trong. Các phân tử lớn nhất được loại trừ. Để vi khuẩn sử dụng
dinh dưỡng và phát triển, vi khuẩn tiết ra enzym vào trong nước để tiêu hóa chúng
thành các đơn phân nhỏ, mà có thể sau đó đi vào các tế bào. Loài vi khuẩn khác nhau
được cụ thể cho những gì họ tiết ra các enzym, và xác định này màhoá chất mà chúng
có thể khai thác như một nguồn thực phẩm. Khả năng tiết ra một loại enzyme đặc biệt
có thể được tiềm ẩn. Nói cách khác, vi khuẩn đòi hỏi phải có sự hiện diện của các hợp
chất hóa học đặc biệt trong nước để chuyển về các gen cho thích ứng trong hoạt động
[8].
Giới thiệu vi sinh vật tiêu biểu: Bacillus subtilis

- Đặc điểm phân loại: Theo phân loại của Bergy (1994) Bacillus subtilis thuộc:
Bộ: Eubacteriales
Họ: Bacillaceae
Giống: Bacillus
Loài: Bacillus subtilis
- Đặc điểm phân bố:
Vi khuẩn Bacillus subtilis thuộc nhóm vi sinh vật hiếu khí bắt buộc, chúng được phân
bố hầu hết trong tự nhiên. Phần lớn chúng cư trú trong đất, thông thường đất trồng trọt
chứa khoảng 10 - 100 triệu CFU/g. Đất nghèo dinh dưỡng ở vùng sa mạc, vùng đất
hoang thì vi khuẩn Bacillus subtilis rất hiếm. Nước và bùn cửa sông cũng như ở nước
biển cũng có mặt bào tử và tế bào Bacillus subtilis (Vũ Thị Thứ, 1996).
Nhóm 4 Page 13
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
- Đặc điểm hình thái
Bacillus subtilis là trực khuẩn nhỏ, hai đầu tròn, là vi khuẩn gram +, kích thước 0,5 -
0,8 m x 1,5 – 3 m, đứng đơn lẻ hoặc thành chuỗi ngắn. Vi khuẩn có khả năng di động,
có 8 - 12 lông, sinh bào tử hình bầu dục nhỏ hơn tế bào vi khuẩn và nằm giữa tế bào,
kích thước từ 0,8 - 1,8 m. Bào tử phát triển bằng cách nảy mầm do sự nứt của bào tử,
không kháng acid, có khả năng chịu nhiệt, chịu ẩm, tia tử ngoại, tia phóng xạ (Tô Minh
Châu, 2000).
- Đặc điểm sinh hoá
Lên men không sinh hơi các loại đường: glucose, maltose, mannitol,
Sacharose
Baccilus có khả năng tạo enzyme amylase phân hủy các hợp chất hữu cơ.
Một số đặc điểm của bể Aerotank:
Bể Aerotank là một công trình xử lý nước thải có dạng bể nhờ bùn hoạt tính và cấp
oxy bằng khí nén hoặc làm thoáng, khuấy đảo liên tục.
Bể phản ứng sinh học hiếu khí – aerotank là công trình bê tông cốt thép khối hình
chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp chế tạo bể aerotank bằng sắt thép hình
khối trụ.

Bể dùng để phân hủy phần còn lại các chất hữu cơ có trong nước thải sau khi đã
phân hủy kị khí.
Thường nước thải sau khi đi qua bể phân hủy kị khí thì các chất hữu cơ trong nước
thải chỉ có thể bị phân hủy tối đa là 90%. Sau khi qua bể kị khí thì còn khoảng 10 -20%
các chất hữu cơ chưa bị phân hủy và tiếp tục được phân hủy tiếp bởi hệ hiếu khí.
Hoạt động hiệu quả với hàm lượng chất hữu cơ không cao nhưng nó lại xử lý triệt
để các chất hữu cơ đến nồng độ thấp.
Do đó thiết bị hiếu khí bố trí ngay sau thiết bị xử lý yếm khí sẽ đảm bảo cho nước
thải có đủ tiêu chuẩn ra nguồn tiếp nhận [9].
Nhóm 4 Page 14
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
Nguyên lý hoạt động của bể:
Yêu cầu chung của bể aerotank là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa không khí, nước
thải và bùn.
Quá trình chuyển hoá vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ hoạt động của các vi
sinh vật (VSV) hiếu khí được thực hiện trong các bể bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là
loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa chất hữu cơ
chứa trong nước thải. Vi khuẩn trong các bể bùn hoạt tính thuộc các giống
Pseudomonas, Zoogloea, Arthrobacter, Bacillus, Nocardia, Nitrosomonas, Nitrobacter,
…Ngoài ra còn có các loại hình sợi như Siphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix,
Geotrichum, Lecicothrix. Các vi sinh vật khác đóng vai trò quan trọng trong bùn hoạt
tính như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra
sạch hơn về mặt vi sinh. Trong bể xảy ra những quá trình sinh học như:
 Quá trình oxy hóa (hay dị hóa)
(COHNS) + O
2
+ VK hiếu khí → CO
2
+ NH
3

+ sản phẩm khác + năng lượng (1.1)
 Quá trình tổng hợp (đồng hóa)
(COHNS) + O
2
+ VK hiếu khí + năng lượng → CH
7
O
2
N (tế bào vi khuẩn mới)
Các VSV trong bể tồn tại ở dạng huyền phù. Các huyền phù VSV có xu hướng lắng
đọng xuống đáy do đó việc lắp đặt các cánh khuấy để khuấy trộn các dung dịch trong a
erotank là điều rất cần thiết.
Trong quá trình vận hành bể bắt buộc phải cung cấp oxy cho VSV hoạt động.Oxy
cần thiết cho quá trình tăng trưởng tế bào và tiến hành các quá trình oxy hoá sinh học.
Để cung cấp oxy từ bên ngoài vào cho bể thường sử dụng những cách sau:
∙ Thổi khí
∙ Nén khí
∙ Làm thoáng cơ học
∙ Thổi, nén khí với hệ thống cơ học
Hoạt động của các máy khuấy và hệ thống thổi khí liên tục gây ra những tác động
sau:
∙ Cung cấp oxy cho tế bào VSV.
Nhóm 4 Page 15
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
∙ Làm xáo trộn dung dịch, tăng khả năng tiếp xúc giữa vật chất và tế bào
VSV.Nhờ đó tốc độ phân giải các chất ngoài tế bào hay khả năng thẩm thấu của các
chất vào trong tế bào sẽ tăng.
∙ Làm tăng mức độ oxy hoà tan.
∙ Phá vỡ thế bao vây của sản phẩm trao đổi chất xung quanh tế bào VSV.
∙ Làm tăng khả năng sinh sản của vi khuẩn vì tạo ra một lực cơ học tác động vào

nơi phân chia, tăng nhanh khả năng tách đôi chúng ra.
∙ Giải phóng lượng nhiệt tăng lên khi tiến hành lên men.
Quá trình sục khí không những cung cấp oxy cho vi khuẩn hoạt động để phân hủy
chất hữu cơ, nó còn giúp cho việc việc khử sắt, magnesium, kích thích quá trình oxy
hóa hóa học các chất hữu cơ khó phân hủy bằng con đường sinh học và tạo lượng DO
đạt yêu cầu để thải ra môi trường.
Nhóm 4 Page 16
Công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường
Tài liệu tham khảo
1. />xuat-mia-duong-cong-ty-tnhh-mk-sugar-viet-nam-thi-tran-ma-lam-huyen-ham-
44676/
2.
3. />may-duong-la-nga-1295/
4. />san-xuat-duong-nong-cong-thanh-hoa-cong-suat-1500-tan-miangay-35951/
5. />uasb-4823/
6. PGS. Ts. Lê Gia Huy Giáo trình Công nghệ vi sinh vật xử lý chất thải, NXB
giáo dục Việt Nam, 2010
7. />xuat-duong-nong-cong-thanh-hoa-cong-suat-1500-tan-miangay-35951/ )
8. Peter Spencer Davies B.Sc, Ph.D Strathkelvin in Strument Ltd, The
biological Basic of Watewater Treatment
9. />nuoc-thai-mia-duong-45196/
Nhóm 4 Page 17