Nghiên cứu công nghệ và thiết bị xử lý chất thải chế biến tinh bột sắn quy mô làng nghề hoặc tập trung

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị xử lý chất thải chế biến tinh bột sắn quy mô làng
nghề hoặc tập trung
Chủ nhật 24, Tháng Tám 2008
1. Mở đầu
Trong những năm qua, nhiều làng nghề truyền thống đã được khôi phục và phát triển
mạnh mẽ, đem lại thu nhập lớn cho nông dân. Các làng nghề chế biến tinh bột sắn vài
năm trở lại đây phát triển nhanh, góp phần không nhỏ vào việc thúc đẩy sự phát triển
kinh tế của cả nước. Tuy nhiên, do các làng nghề chế biến tinh bột sắn phát triển một
cách tuỳ tiện, công nghệ lạc hậu và sản xuất manh mún, chất thải của quá trình chế biến
không qua xử lý thải ra gây ô nhiễm và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống và
sức khoẻ cộng đồng. Để các làng nghề phát triển một cách bền vững, việc tìm kiếm giải
pháp công nghệ thích hợp nhằm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường, từng bước cải thiện
các làng nghề là việc làm cần thiết. Việc nghiên cứu quy trình công nghệ và hệ thống
thiết bị xử lý chất thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn quy mô làng nghề hoặc tập trung
là nhằm giải quyết một phần tính bức xúc của vấn đề này.
2. Tổng quan tình hình sản xuất tinh bột sắn, chất thải và xử lý chất thải.
2.1. Tình hình sản xuất tinh bột sắn
Việt nam hiện được xem là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới sau Thái
Lan và Inđônêxia (Bộ NN&PTNT, 2002). Năm 2001, nước ta đã xuất 160.000 tấn tinh
bột sắn, chiếm 60% tổng sản lượng, còn 40% được dùng cho nội tiêu như trong công
nghiệp chế biến bột ngọt, bánh kẹo, dược phẩm, thức ăn gia chăn nuôi,
Cả nước hiện có khoảng 41 nhà máy chế biến tinh bột sắn với thiết bị tương đối hiện đại,
trong đó có 24 nhà máy ở phía Nam và 17 nhà máy ở phía Bắc với tổng công suất 3130 tấn
sản phẩm/ngày). Tuy nhiên ở phía Bắc mới chỉ có 4 nhà máy đi vào hoạt động. Ngoài ra có
trên 2000 cơ sở với quy mô nhỏ nằm rải rác ở các vùng trồng sắn và các làng nghề với
tổng công suất từ 60.000 - 80.000 tấn củ tươi/năm. Các tỉnh Hà Tây, Thừa Thiên Huế và
Tây Ninh có các cơ sở chế biến quy mô nhỏ nhưng khá tập trung. Theo báo cáo của Sở
Nông nghiệp Hà Tây (Sở NN & PTNT Hà Tây, 2002), toàn tỉnh có 1900 máy chế biến hầu
hết là quy mô hộ với công suất 1 – 3 tấn củ/h, tạo ra khoảng 100.000 tấn bột ướt/năm, tập
trung ở các xã Dương Liễu, Minh Khai, Cát Quế của huyện Hoài Đức.
Như vậy, trừ một số nhà máy quy mô lớn mới xây dựng, hầu hết các cơ sở chế biến tinh bột

sắn ở phía Bắc vẫn là các cơ sở chế biến quy mô nhỏ với công suất 5 - 7 tấn củ tươi/ngày.
2.2. Tình hình chất thải
Lượng bã thải ra trong quá trình chế biến của các cơ sở chế biến ở phía Nam là rất lớn
(30% so với lượng nguyên liệu ở các nhà máy lớn, và 35% ở các cơ sở nhỏ). Thống kê
lượng bã thải ra ở các tỉnh phía Nam là 18.000 – 20.000 tấn/ngày. Nước sử dụng trong
chế biến tinh bột sắn tập trung chủ yếu ở công đoạn rửa củ và lọc lắng tinh bột. Với công
nghệ chế biến sắn ở các làng nghề hiện nay, mức tiêu thụ nước khoảng 4–5 m
3
/tấn củ tươi.
Gây ô nhiễm đáng kể nhất là các cơ sở chế biến ở các làng nghề, nơi tập trung đông dân
cư. Bã sắn ở các cơ sở cơ sở nhỏ và làng nghề thường chất đống để tự phân hủy theo thời gian,
còn nước thải thường được xả thẳng ra cống rãnh không nắp, tràn ra đường làng và vào đồng
ruộng, ảnh hưởng đến tầng nước mặt cho tưới tiêu và mạch nước ngầm cho sinh hoạt, đồng
thời gây mùi hôi thối, mất mỹ quan và là nơi ruồi muỗi sinh nở và phát triển.
2.3. Tổng quan về xử lý chất thải
2.3.1. Với bã thải
Cho tới nay, trên thế giới và trong nước chưa có tài liệu nào nói về công nghệ xử lý chất
thải từ quá trình chế biến sắn để có thể áp dụng trực tiếp giải quyết ô nhiệm tại các làng
nghề ở Việt Nam. Ở Thái Lan, nơi có sản lượng sắn được chế biến nhiều nhất thế giới
cũng chỉ bó hẹp trong việc sử dụng bã sắn ở dạng phơi khô làm thức ăn gia súc.
Công ty Vedan đã từng chở bã sắn đổ ra biển để tôm cá ăn, gây ô nhiễm nước biển. Sau
đó công ty lại chở bã chôn ở các hố sâu trên vùng núi xa của tỉnh (thực chất là phân tán ô
nhiễm). Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam phối hợp với công ty Vedan đã tiến hành
chôn bã sắn cho hoại mục hay lên men vi sinh để làm phân bón, nhưng không mang lại
kết quả. Gần đây, công ty đã sấy khô bã sau khi vắt sơ bộ. Tuy nhiên việc sấy rất tốn kém
do bã không được vắt đến độ ẩm phù hợp. Một số cơ sở chế biến nhỏ vắt bã sơ bộ rồi phơi
5 – 7 ngày nắng vào mùa khô, hoặc 10 -15 ngày vào mùa mưa để bán bã khô cho cơ sở chế
biến thức ăn chăn nuôi.
2.3.2. Với nước thải
Các tài liệu về xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn hầu như hiếm, chỉ có một số về các

nghiên cứu xử lý nước thải cho các chế biến nông sản khác. Nhà máy chế biến cà phê San
Juannillo của Costa Rica xử lý nước thải theo công nghệ kỵ khí của Hà Lan, công suất 8
kg COD/m
3
nước thải, hiệu suất xử lý tách được 80% COD. Công ty NGK của Nhật Bản
giới thiệu hệ thống xử lý nước thải trong chế biến đậu tương, tuy nhiên lại đòi hỏi nước
thải phải được gia nhiệt tới 55
0
C trước khi qua tháp xử lý kỵ khí UASB. Các công ty
Fujikasui và Kubaru của Nhật giới thiệu những hệ xử lý UASB để xử lý nước thải chế
biến đường, đậu tương, rượu bia, mật ong,
Hầu hết các cơ sở chế biến tinh bột sắn nước ta chưa có khâu xử lý nước thải, kể cả các
nhà máy công suất lớn. Riêng công ty Vedan có chú ý tới xử lý nhưng hoàn toàn dùng hồ
sinh học nên rất tốn kém, mặt khác các hồ sinh học này không có biện pháp chống thấm
vào mạch nước ngầm. Tuy nhiên trong các ngành công nghiệp chế biến khác đã có nhiều
hệ thống thiết bị xử lý nước thải. Viện nghiên cứu Rượu bia - Nước giải khát đã nghiên cứu
và áp dụng công nghệ xử lý bằng sinh học: kỵ khí - hiếu khí để xử lý nước thải tại Công ty
liên hợp thực phẩm Hà Tây. Công ty cà phê Tân Lâm, Quảng Trị đã nghiên cứu và xử lý
nước thải chế biến cà phê theo công nghệ sinh học (Ian C. E. and Ken C. C. 2002): xử lý
kỵ khí UASB, hồ sinh học yếm khí/hiếu khí kết hợp (gồm đầm trồng cói, sậy và hồ bèo
tây để lọc nước). Trung tâm công nghệ môi trường ECO đã nghiên cứu và áp dụng công
nghệ xử lý với bể kỵ khí UASB cho nước thải bệnh viện, dệt nhuộm, chế biến mủ cao su.
3. Mục đích, nội dung và phương pháp nghiên cứu
3.1. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng quy trình công nghệ xử lý chất thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn quy mô
làng nghề hoặc tập trung nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường, từ đó thiết kế chế tạo các
thiết bị xử lý chất thải, xây dựng mô hình ứng dụng cho một cơ sở chế biến.
3.2. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu tình hình, quy mô chế biến tinh bột sắn và tình hình xử lý chất thải của các
cơ sở hiện nay. Lựa chọn cơ sở chế biến có quy mô phổ biến để xây dựng mô hình.

- Thí nghiệm vắt và sấy bã sắn với các thiết bị khác nhau, thí nghiệm xử lý nước thải.
Phân tích rút ra quy trình xử lý phù hợp với chế biến quy mô làng nghề, sản xuất
nhỏ.
- Thiết kế và chế tạo các thiết bị vắt và sấy bã sắn, thiết bị xử lý nước thải. Xây dựng
mô hình ứng dụng.
3.3. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp đánh giá nhanh môi trường, phương pháp thực nghiệm trên dàn thí
nghiệm vắt ép, mô hình sấy khí động, mô hình thiết bị thí nghiệm kỵ khí - hiếu khí và hồ
sinh học, phương pháp phân tích hóa học và hóa lý, phương pháp thống kê xử lý số liệu.
4. Kết quả và thảo luận
4.1. Xử lý bã sắn
4.1.1. Lựa chọn nguyên lý, thiết kế, chế tạo máy vắt bã sắn
Phân tích thành phần của bã sắn và nguyên lý làm việc của một số máy vắt, đã tiến hành
thử nghiệm vắt bã sắn trên một số thiết bị như: máy ly tâm, máy ép trục vít có lưới lọc,
máy ép trục cán, máy ép dạng piston-xilanh lọc, dàn thúi nghiệm vắt ép băng tải lọc. Kết
quả cho thấy hầu hết các máy ly tâm và ép đều không có hiệu quả với bã sắn. Với dàn thí
nghiệm ép băng tải lọc, bã được ép thành giải băng liên tục, độ ẩm sau vắt hầu như không
phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu và đạt 57 ±2% đảm bảo yêu cầu cho phơi sấy tiếp theo nên
nguyên lý ép băng tải lọc được chọn để thiết kế máy vắt bã sắn.
Máy vắt bã sắn VBS-3 được thiết kế có năng suất 3 tấn/giờ, đường kính cũng như chiều dài
tang trống ép bọc cao su là 500 mm, công suất lắp đặt 1,1 kW.
4.1.2. Lựa chọn nguyên lý, thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị sấy bã sắn
Phối hợp với các cơ sở chế biến làm khô bã trên nhiều thiết bị: phơi nắng, sấy tĩnh, sấy
thùng quay và sấy khí động nhằm lựa chọn công nghệ và thiết bị sấy phù hợp.
Phơi nắng bã sau vắt với mật độ khoảng 25 – 40 kg/m
2
, thời gian để giảm ẩm từ 55 - 58%
xuống 14 - 15% là 3 ngày. Sấy trên máy sấy tĩnh SHG-4 cho thời gian sấy rút ngắn hơn 3
lần so với phơi nắng và giá thành sấy khoảng 120 đ/kg bã khô. Sấy trên máy sấy thùng
quay cho năng suất cao, thời gian sấy nhanh (1 giờ), độ ẩm không đồng đều, giá thành

cao (250 – 300 đ/kg bã khô).
Quạt sấy của giai đoạn 1 và 2 có lưu lượng 7.000, 5.000 m
3
/h, áp lực 350, 300 mmH
2
O,
và công suất 7,5 và 5,0 kW tương ứng. Cả hai giai đoạn, chiều dài và đường kính của ống
sấy 1 là L
1
= 11 m, d = 350 mm, và của ống sấy 2 là L
2
= 10 m, D = 1000 mm.
4.2. Xử lý nước thải
4.2.1. Tính chất của nước thải từ quy trình chế biến tinh bột sắn
Mức độ ô nhiễm hữu cơ được đo bằng nhu cầu ôxy sinh hoá BOD và nhu cầu ôxy hoá
học COD. Nước thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn gồm 3 nguồn chính. Khâu tách vỏ
gỗ và rửa củ, khâu lọc và lắng bột, và khâu vắt bã. Kết quả phân tích các mẫu nước thải
của các công đoạn chế biến khác nhau ở các hộ gia đình có quy mô sản xuất 5 tấn sắn
củ/ngày cho thấy thành phần trong tất cả các mẫu đều có hàm lượng cao, vượt quá tiêu
chuẩn môi trường cho phép của Việt Nam (TCVN 5945 C - 1995) nhiều lần.
Hàm lượng các chất của mẫu nước thải hỗn hợp giữa lắng lọc và vắt bã là: độ pH thấp
(5,24) do quá trình lắng bột kéo dài trong 8 - 14 h. Hàm lượng các chất hữu cơ gây ô
nhiễm là lớn (COD = 12300 mg/l, BOD
5
= 8484 mg/l), chủ yếu là tinh bột và các chất
hoà tan trong nước. Tổng chất rắn cao (TSS = 2456 mg/l), hàm lượng cặn lơ lửng tuy
thấp hơn nhưng vẫn còn ở mức cao (SS = 906 mg/l). Hàm lượng CN
-
, N tổng, P tổng đều
cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép rất nhiều (CN

-
= 0,98 mg/l, N tổng = 76 mg/l, P tổng
= 11 mg/l).
4.2.2. Xử lý bằng phương pháp sinh học trên cơ sở vi sinh vật tự nhiên
Nước thải từ khâu rửa củ có hàm lượng COD, BOD
5
và TSS nhỏ hơn nhiều so với khâu
lọc và lắng tinh bột được dẫn theo đường riêng qua song chắn rác tới bể xử lý hiếu khí,
làm giảm lưu lượng cho khâu xử lý kỵ khí, do đó giảm được thể tích của tháp kỵ khí
UASB. Để giảm bớt tải trọng cho hệ thống, bước đầu tiến hành lọc cát để loại bớt các chất thải
rắn. Do nước thải ban đầu có độ pH thấp không thuận lợi cho quá trình phân huỷ kỵ khí, nước
thải được trung hoà bằng xôđa (Na
2
CO
3
nồng độ 150 – 200g/m
3
) để nâng pH lên trên 6,5.
Xử lý kỵ khí bằng UASB cho thấy hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải giảm nhanh
trong 24 giờ đầu tiên (COD, BOD
5
, TSS, SS từ 8200, 6020, 1620, 704 giảm xuống còn
4860, 3540, 724, 422 mg/l), sau đó giảm rất chậm. Do đó thời gian xử lý kỵ khí chọn là
24 giờ. Sau đó nước thải được đưa vào xử lý hiếu khí. Trong 24 giờ đầu của quá trình xử
lý hiếu khí, hàm lượng chất hữu cơ trong nước giảm nhanh, sau đó chậm lại. Nếu tiếp
tục xử lý hiếu khí thì phải sau 72 giờ mới đạt tiêu chuẩn môi trường Việt Nam TCVN 5945
C – 1995. Để giảm chi phí năng lượng, thời gian xử lý hiếu khí được chọn là 24 giờ, sau đó
nước thải được xử lý tiếp bằng ao sinh học. Sau quá trình xử lý trong ao sinh học thả bèo 72
giờ, hàm lượng các thành phần có trong nước sau xử lý là: COD = 116 mg/l, BOD
5

= 96
mg/l, TSS = 108 mg/l, SS = 90 mg/l và CN
-
= 0,11 mg/l, đều đạt tiêu chuẩn TCVN 5945
C – 1995.
4.2.3. Xử lý bằng phương pháp sinh học trên cơ sở vi sinh vật tuyển chọn
Sau khi phân lập các vi sinh vật, nhận thấy chế phẩm TD28, sản phẩm có sẵn của Viện là
một tổ hợp các chủng vi sinh, trong đó có các loài Bacillus licheniformis và Bacillus
subtilis để tổng hợp enzyme a-amalyza cho phân giải tinh bột thành glucoza và các
loài Trichoderma reseii và Clostridium thermocellum để tổng hợp enzym xenluloza đẻ
phân giải xenlulo. Vì vậy, chế phẩm này được sử dụng cho quá trình thí nghiệm xử lý.
Kết quả cho thấy xử lý trong tháp kỵ khí UASB tốt nhất chỉ trong giai đoạn 20-24 giờ đầu, và
sau đó tốc độ xử lý giảm dần. Nước thải sau 12 giờ xử lý kỵ khí có giá trị các thành phần
tương đương xử lý kỵ khí sau 24 giờ trong trường hợp sử dụng bùn hoạt tính với vi sinh vật
tự nhiên. Nếu lấy nước thải ở giai đoạn này đưa vào xử lý hiếu khí thì đòi hỏi thời gian xử lý
hiếu khí dài, dẫn đến chi phí vận hành cao mặc dù chi phí đầu tư ban đầu giảm do thiết bị
UASB nhỏ. Vì vậy chọn thời gian xử lý kỵ khí 24 giờ. Trong 18 giờ đầu của xử lý hiếu khí,
hàm lượng chất hữu cơ giảm nhanh so với khoảng thời gian xử lý tiếp sau do sự hấp phụ
chất hữu cơ lên bề mặt vi sinh vật trong bùn hoạt tính diễn ra mạnh, và như vậy thời
gian xử lý hiếu khí chọn là 18 giờ. Nước thải được tiếp tục xử lý trong ao sinh học thả
bèo, và sau 60 giờ nước có hàm lượng các thành phần đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 C –
1995: COD = 105 mg/l, BOD
5
= 86 mg/l, TSS = 69 mg/l, SS = 64 mg/l và CN
-
= 0,09
mg/l.
Như vậy, việc sử dụng thêm chế phẩm vi sinh TD28 đã làm tăng khả năng xử lý, giảm
thời gian cho các khâu xử lý hiếu khí và sinh học sau đó, làm giảm 25% chi phí vận hành
của khâu xử lý hiếu khí (giảm khoảng 10% chi phí vận hành của cả hệ thống).

4.3. Đề xuất giải pháp công nghệ xử lý chất thải chế biến tinh bột sắn
4.3.1. Đối với bã sắn
Các kết quả thực nghiệm cho thấy bã sắn thải ra từ quá trình chế biến tinh bột sắn cần
được xử lý theo phương pháp làm khô để tận dụng làm thức ăn gia súc. Làm khô bã sắn
cần qua 2 giai đoạn: bằng máy vắt ép băng tải lọc để giảm nhanh lượng nước trong bã,
giúp giai đoạn sấy diễn ra nhanh hơn.
Hình 4.1. Sơ đồ quy trình xử lý bã sắn
4.3.2. Đối với nước thải
Việc kết hợp các quá trình xử lý để đạt được chất lượng và hiệu quả xử lý cao nhất được
đề xuất thể hiện trên sơ đồ hình 4.2.
Hình 4.2. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn
4.4. Thiết kế và xây dựng mô hình
4.4.1. Xử lý bã sắn
Máy vắt bã sắn VBS-3 đã được thử nghiệm tại nhà máy Vedan, Long Thành, nhà máy
Vedan, Bình Phước, cơ sở chế biến tinh bột Thành Vinh, Tây Ninh, tại các hộ chế biến
tinh bột sắn khác ở Tây Ninh, và trình diễn tại Hội thảo chế biến sắn do Sở Khoa học
Công nghệ và Môi trường Tây Ninh chủ trì. Kết quả cho thấy máy hạ độ ẩm của bã sắn
xuống 55 – 58%, làm việc ổn định, đơn giản, gọn nhẹ, phù hợp với điều kiện chế biến sắn
hiện nay.
Một lượng 500kg bã sắn sau khi vắt ở độ ẩm 58% được đưa vào sấy. Sau 1 giờ sấy giai
đoạn 1, bã còn độ ẩm 31% và được sấy giai đoạn 2. Cũng thời gian sấy 1 giờ, dộ ẩm cuối
của bã đạt 13 - 14%. Thiết bị sấy khí động sấy bã sắn được thực hiện kép với hai giai
đoạn sấy cho kết quả tốt. Sản phẩm của bã sắn thu được có độ ẩm và kích thước đồng đều
hơn so với các sản phẩm cùng loại nhưng sấy bằng các phương pháp khác. Tuy nhiên, hệ
thống sấy khí động cũng còn một số hạn chế như cồng kềnh, đầu tư lớn, giá thành sấy
khá cao nên khó chuyển giao cho các cơ sở chế biến qui mô nhỏ.
Đã xây dựng mô hình xử lý bã tại cơ sở chế biến tinh bột sắn tư nhân tại hồ Dầu Tiếng hệ
thống xử lý bã sắn với năng suất 500 kg bã khô/h gồm 1 máy vắt bã sắn VBS-3 và 1 máy
sấy khí động bã sắn 500 kg bã sắn khô/giờ. Kết quả ứng dụng hệ thống xử lý bã sắn tại cơ
sở cho thấy, bã sắn được vắt và sấy bằng khí động có chất lượng rất tốt về độ mịn và độ

khô, được các nhà thu mua bã sắn khô làm thức ăn gia súc đánh giá cao.
4.4.2. Xử lý nước thải
Mô hình hệ thống thiết bị xử lý nước thải cho xưởng chế biến tinh bột sắn của công ty H
& N ở Cát Quế, Hoài Đức, Hà Tây được thiết kế gồm: bể gom 10 m
3
, bể lọc 8 m
3
, bể xử
lý hiếu khí 30,6 m
3
, và bể xử lý sinh học 75 m
3
; hệ hai tháp xử lý kỵ khí UASB, đường
kính 1,8 m, cao 3,0 m với tổng thể tích 22 m
3
; hệ thống các đường ống dẫn nước với các
van, vòi và trang bị một bơm nước có lưu lượng 3,5 m
3
/h; hệ thống các đường ống sục
khí với các van điều chỉnh được, và trang bị bơm khí FB-1500 có lưu lượng 132 m
3
/h,
1300 – 1500 mmH
2
O; hệ thống điện bảo vệ và điều khiển bơm.
Các thiết bị được lắp đặt và xây dựng tại xưởng chế biến tinh bột sắn của Công ty H&N
tại Cát Quế, Hoài Đức, Hà Tây. Trong quá trình vận hành, các mẫu nước sau từng bước
xử lý được lấy để phân tích. Kết quả phân tích cho thấyquá trình xử lý thực tế khá tốt.
Bảng 4.1. Kết quả phân tích hàm lượng các thành phần có trong nước thải chế biến tinh
bột sắn sau khi xử lý trên mô hình thiết bị.

Chỉ
tiêu
Đơn vị
Mẫu phân tích
TCVN
5945 C - 1995
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5
pH - 5,45 5,45 5,65 6,60 6,60 5,0 - 9,0
COD mg/l 11.162 8.457 1.202 530 127 400
BOD
5
mg/l 8.247 5.660 570 292 95 100
TSS mg/l 2.270 1.495 284 167 121 -
SS mg/l 858 622 135 116 105 200
CN
-
mg/l 0,83 0,64 0,35 0,22 0,13 0,20

Ghi chú: Mẫu 1: Nước thải ban đầu, Mẫu 2: Nước thải sau lọc cát, Mẫu 3: Nước thải
sau xử lý kỵ khí, Mẫu 4: Nước thải sau xử lý hiếu khí, Mẫu 5: Nước thải sau xử
lý hồ sinh học.
5. Kết luận và đề nghị
5.1. Về xử lý bã sắn
Đã thiết kế, chế tạo và xây dung mô hình ứng dụng hệ thống xử lý bã sắn gồm máy vắt bã
sắn VBS-3 để giảm độ ẩm xấp xỉ 58% và máy sấy bằng khí động tại cơ sở chế biến sắn
tại Dầu Tiếng, Tây Ninh. Chất lượng bã sắn khô được vắt trên máy VBS-3 và sấy trên hệ
thống sấy khí động tốt hơn nhiều lần so với sấy bằng các phương pháp khác hoặc phơi
nắng vì đạt được độ ẩm bảo quản 13%, độ ẩm đồng đều hơn.
Đề nghị:
- Vắt bã sắn bằng máy VBS-3 và phơi khô bằng thủ công hoặc sấy trên các máy sấy

tĩnh có thể ứng dụng cho các cơ sở chế biến tinh bột sắn cỡ nhỏ và vừa.
- Vắt bã sắn bằng nhiều máy VBS-3 và sấy bằng thiết bị sấy khí động có thể ứng dụng
cho các nhà máy chế biến tinh bột sắn công suất lớn.
5.2. Về xử lý nước thải
Nước thải chế biến tinh bột sắn có thể được xử lý bằng công nghệ sinh học có bổ sung vi
sinh từ chế phẩm TD28 theo trình tự: lọc cát ban đầu, xử lý kỵ khí 24 giờ, xử lý hiếu khí
18 giờ và hồ sinh học 60 giờ cho chất lượng nước (COD: 105 mg/l, BOD5: 86 mg/l, TSS:
69 mg/l, SS: 64 mg/l, CN-: 0,09 mg/l) đạt TCVN 5945C-1995. Đã thiết kế, chế tạo và
xây dựng mô hình hệ thống thiết bị xử lý nước thải công suất 30 m
3
/ngày tại cơ sở chế
biến tinh bột sắn của Công ty H & N. Hệ thống đã được vận hành và cho kết quả xử lý tốt
(COD: 127 mg/l, BOD
5
: 95 mg/l, TSS: 121 mg/l, SS: 105 mg/l, CN
-
: 0,13 mg/l).
Đề nghị:
- Mỗi hộ gia đình có công suất chế biến khoảng 5 – 6 tấn củ tươi sẽ trang bị một bể
gom – lọc và 2 tháp xử lý kỵ khí 20 m
3
.
- Hộ có công suất nhỏ hơn sẽ trang bị như vậy với chỉ 1 tháp xử lý kỵ khí. Nước thải
sau khi được xử lý kỵ khí từ các hộ gia đình sẽ được dẫn theo đường cống ra hồ xử
lý hiếu khí rồi hồ xử lý sinh học chung đặt ở rìa làng ngoài khu dân cư.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ NN & PTNT. Sản xuất, chế biến và tiêu thụ sắn. Hội nghị toàn quốc, Hà nội,
2002.
[2] Ha, D.T., Tru, L.G. and Henry, G. 1996. Prospects for cassava starch in Vietnam. In:

D. Dufour, G.M. O’Brien and R. Best (Eds). Cassava flour and starch: Progress in
Research and Development. CIAT Publication No.271. Cali, Colombia. pp. 78-88.
[3] Ian C.von Enden, Ken C. Calvert. 2002. Revew of coffee waste water characteristics
and approaches to treatment. PPP Project “Improvement of Coffee Quality and
Sustainablity of Coffee Production in Vietnam”.
[4] Lương Đức Phẩm. 2003. Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học. NXB
Giáo dục, In lần thứ nhất.
[5] Nguyễn Minh Thao, Lâm Trần Vũ, Trịnh Văn Trại. 1999. Nghiên cứu thiết kế chế tạo
máy ép vắt bã sắn. Tập san Khoa học và Kỹ thuật Nông lâm nghiệp. Số 9, 1999
[6] Sở NN & PTNT Hà Tây. 2002. Tham luận đánh giá chung thực trạng và đề xuất các
giải pháp để ổn định và phát triển chế biến sắn quy mô nhỏ và vừa ở Hà Tây. Hội nghị
sản xuất, chế biến và tiêu thụ sắn – Bộ NN & PTNT, Hà nội, 2002
[7] Stafford, D.A. 1989. The anaerobic digestion of food processing waste. In: Green
Shields, R. (ed.). Resources and Applications of Biotechnology- The New Wave, pp.305-
322.
[8] Trần Cẩm Vân. 2000. Vi sinh học môi trường. NXB Đại học Quốc Gia.
[9] Trần Hiếu Nhuệ. 1997. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. NXB Khoa học
Kỹ thuật.
[10] Trần Văn Phú. 2001. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy. NXB Giáo dục.
[11] Từ Vọng Nghi. 1986. Phân tích nước. NXB Khoa học Kỹ thuật.
Biogas còn gọi là khí sinh học là một hỗn hợp khí được sản sinh từ sự phân hủy những
hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn trong môi trường yếm khí. Hỗn hợp khí này
chiếm tỉ lệ gồm :
CH4: 60 - 70%
CO2: 30 - 40%
Phần còn lại là một lượng nhỏ khí: N2, H2,CO,CO2…CH4 có số lượng lớn và là khí chủ
yếu tạo ra năng lượng khí đốt. Lượng CH4 chịu ảnh hưởng bởi quá trình phân hủy sinh
học. Phụ thuộc loại phân, tỉ lệ phân nước, nhiệt độ môi trường, tốc độ dòng chảy… trong
hệ thống phân hủy khí sinh học kỵ khí.
Đặc tính khí sinh học biogas

Khí biogas có trọng lượng riêng khoảng 0,9 – 0,94 Kg/ m3 trọng lượng riêng này thay
đổi do tỉ lệ CH4 so với các khí khác trong hỗn hợp lượng H2S chiếm 1 lượng ít, có mùi
hôi, tạo thành acid H2SO4 khi tác dụng với nước gây độc cho người và làm hư dụng cụ
đun nấu. Mùi hôi của chất này giúp xác định nơi hư hỏng của hệ thống công nghệ hầm
bêtông để sữa chữa.
Khí biogas có tính dễ cháy nếu được hòa lẫn nó với tỉ lệ từ 6 đến 25% trong không khí.
Nếu hỗn hợp khí mà CH4 chỉ chiếm 60% thì 1 m3 cần 8 m3 không khí. Trong thực tế,
khí biogas cháy tốt trong không khí khi được hòa lẫn ở tỉ lệ là 1/9 – 1/10 .
Đặc tính của khí CH4
Khí CH4 là 1 chất khí không màu, không mùi nhẹ hơn không khí CH4 ở 200C, 1atm, 1
m3 khí CH4 có trọng lượng 0,716 kg. Khí đốt hoàn toàn 1 m3 khí CH4 cho ra khoảng
5500 – 6000 kcal.
Cơ chế tạo thành khí sinh học trong hệ thống biogas
Các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí sẽ bị phân hủy thành các chất hòa
tan và các chất khí. Quá trình hàng ngàn phản ứng trong đó phần lớn carbon, hydro, oxy
bị chuyển hóa chủ yếu thành methane và khí carbonic. Một phần nhỏ các nguyên tố
canxi, phosphor, nitơ cũng bị thất thoát khi qua sự phân hủy trong hầm biogas.
Sự phân hủy protein, tinh bột, lipid để tạo thành acid amin, glyceryl, acid béo, acid béo
bay hơi, rượu, methylamine… cùng các chất độc hại như: tomain (độc tố thịt thối), sản
phẩm bốc mùi như indol, scatol.
Các chất cao phân tử: cellulose, lignin sẽ bị vi khuẩn yếm khí có enzyme cellulosase
phân hủy theo sơ đồ phân hủy yếm khí khuẩn yếm khí cellulose.
(C6H10O5)n > 3nCO2 + 3nCH4 + 4,5 Calo
Lượng CO2 sinh ra 1 phần sẽ bị giữ lại bởi các ion K+, Ca2+, Na+, NH3+…
Do đó hỗn hợp khí sinh ra có từ 60 – 70% CH4.
Ở giai đoạn đầu các chất phân hủy nhanh như tinh bột, protein, đường, 1 phần cellulose
bị phân hủy trước tạo nhiều acid hữu cơ sẽ làm chậm quá trình phân hủy. Ngược lại các
chất xơ phân hủy từ từ nên gas sinh ra một cách liên tục.
Sự phân hủy xảy ra qua hai giai đoạn với hai con đường khác nhau.
Con đường thứ nhất

. Giai đoạn 1
- Sự acid hóa cellulose:
(C6H10O5)n + nH2O -> 3nCH3COOH
- Sự tạo muối:
Các bazơ hiện diện trong môi trường (đặc biệt là NH4OH) sẽ kết hợp các acid hữu cơ.
CH3COOH + NH4OH -> CH3COONH4 + H2O
. Giai đoạn 2
Lên men methane do sự phân hủy của muối hữu cơ.
CH3COONH4 + H2 O -> CH4 + CO2 + NH4OH
Con đường thứ hai
. Giai đoạn 1
- Sự acid hóa
(C6H10O5)n + nH2O -> 3nCH3COOH
- Thủy phân acid tạo CO2 và H2:
CH3COOH + 2H2O -> 2CO2 + 4H2
. Giai đoạn 2
Methane tổng hợp từ một số trực khuẩn khi sử dụng CO2 và H2:
CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
Vậy cả hai con đường sự sinh methane phụ thuộc vào quá trình acid hoá. Nếu lên men
quá nhanh hoặc dịch phân có nhiều phân tử sẽ gây ngừng trệ quá trình lên men của
methane. Mặt khác, vi khuẩn của sự lên men yếm khí trong giai đoạn này khí đều thuộc
nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose.
Các vi khuẩn này hầu hết là trực khuẩn có bào tử nằm rải rác ở các họ: Clostridium,
Plectridium, Cacduccus, Endosponus, Terminosporus…Các chất tạo thành: CO2, H2,
formate, acetate, alchohol, methylamine, rượu các chất (trừ CO2) đều cho electron và
được làm chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sinh khí methane (CH4) chuyên biệt. Nhóm vi
khuẩn chuyên biệt này đều có hai coenzyme đặc thù mà các nhóm vi khuẩn khác hầu như
chưa thấy:
. Coenzyme M.(2-Mercaptoetban-Sulfonic-acid)
. Coenzyme F420. (một loại flavin mononuc leotic)

Nhóm vi khuẩn này đã được xác định. Đối với các polysaccharides chuyển thành
monosaccharides, trải qua quá trình biến đổi sẽ tạo thành các muối acetate, lactate,
ethanol, butyrate, propionate. Sau đó các muối này sẽ phân hủy tạo actate. Muối actate lại
thủy phân để tạo methane.
Một số phản ứng minh họa:
* H2 + HCO3- + H+ -> CH4 + 3H2O
* 2CH3CH2OH + 4H2O -> 2CH3COO + H+ + CH4 + H2O
* CH3-CHOH-COO- + H2O -> 2CH3COO- + CH4 + HCO3-
* 4CH3CH2OH + 3H2O -> 4CH3COO- + H+ + 3CH4 + HCO3-
* 2CH3CH2CH2COO- + 2H2O + HCO3- -> 4CH3COO- + H+ + CH4
* CH3COO- + H2O -> CH4 + HCO3-
* 4HCOOH + H2O -> CH4 + 3HCO3- + 3H+
* Methanol
4CH3OH -> 3CH4 + HCO3- + H2O + H+
* Methylamine thủy phân tạo methane
4CH3NH3+ + 3H2O -> 3CH4 + HCO3- + 4NH4+ + H+
2(CH3)NH2+ + 3H2O -> 3CH4 + HCO3- + 2NH4+ + H+
4(CH3)3NH+ + 9H2O -> 9CH4 + 3HCO3- + 6NH4+ + 3H+

Quá trình lên men của các chất hữu cơ do các vi sinh vật yếm khí
Điều kiện yếm khí
Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật, vi
sinh vật tạo khí vi sinh vật trong hầm ủ rất nhạy cảm với oxygen, nếu hầm ủ có oxygen
thì hoạt động của vi sinh vật yếm khí yếu hay ngừng hẳn.
Nhiệt độ
Có hai vùng nhiệt độ thích hợp cho sự lên men của vi khuẩn sinh khí methane: một là
messophilic (nhiệt độ trung bình) biến động từ 20 – 450C, và hai là thermophilic (nhiệt
độ cao) trong vùng nhiệt trên 450C. Nhiệt độ tối ưu là 350C cho vùng thứ nhất và 550C
cho vùng thứ hai.
Sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình sinh khí. Vi khuẩn sinh khí

methane rất nhạy cảm với nhiệt độ, nhiệt độ thay đổi cho phép là 10C trong mỗi ngày.
Nhiệt độ dưới 100C làm vi khuẩn hoạt động kém và gas sẽ không được sinh ra hoặc rất ít.
Tuy nhiên, là chúng vẫn hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu. Ở Việt Nam nhiệt
độ trung bình từ 18 – 320C là thuận lợi cho hoạt động của vi sinh, sinh khí methane.
pH
pH cũng góp phần quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh khí methane. Vi
khuẩn sinh khí methane thích hợp ở pH 6,5 – 7. Khi pH lớn hơn 8 hay nhỏ hơn 6 thì hoạt
động của nhóm vi khuẩn giảm nhanh.
Ẩm độ
Ẩm độ đạt 91,5 – 96% thì thích hợp cho vi khuẩn sinh methane phát triển, ẩm độ lớn hơn
96% thì tốc độ phân hủy chất hữu cơ có giảm, sản lượng khí sinh ra thấp.
Thành phần dinh dưỡng
Để đảm bảo quá trình sinh khí bình thường và liên tục phải cung cấp đầy đủ nguyên liệu
cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Thành phần chủ yếu của nguyên liệu phải
cấp là C và N; với carbon ở dạng là carbohydrate, còn nitơ ở dạng nitrate, protein,
amoniac. Ngoài việc cung cấp đầy đủ nguyên liệu C và N cần phải đảm bảo tỉ lệ tương
ứng C/N. Tỉ lệ thích hợp sẽ đảm bảo cân đối dinh dưỡng cho hoạt động sống của vi sinh
vật kỵ khí, trong đó C sẽ tạo năng lượng còn N sẽ tạo cơ cấu của tế bào. Nhiều thí
nghiệm cho thấy với tỉ lệ C/N 25/1 – 30/1 thì sự phân hủy kỵ khí xảy ra tốt.
Hàm lượng chất rắn
Để hầm ủ hoạt động tốt thì hàm lượng chất rắn nên chiếm dưới 9%, hàm lượng này thay
đổi theo mùa thường từ 7 – 9%. Ở Việt Nam, vào mùa khô, nhiệt độ cao khả năng sinh
gas tốt thì hàm lượng chất rắn trong thiết bị khí sinh học giảm nên việc cung cấp chất rắn
cao hơn có thể chấp nhận và ngược lại tỉ lệ chất rắn trong nước phân heo 6% là tối ưu
nhất để sinh gas trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, với nhiệt độ trung bình 25 - 27oC.
Các chất độc gây trở ngại quá trình lên men
Vi khuẩn sinh methane dễ bị ảnh hưởng các độc tố và các hợp chất hữu cơ. Theo nghiên
cứu các chất sau đây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn kỵ khí.

Khả năng sinh gas từ hầm ủ biogas chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau:
- Thể tích của hầm ủ biogas
- Thể tích chất lỏng chứa bên trong hầm
- Thời gian lưu lại của dịch phân
- Từng loại phân khác nhau
- Tỉ lệ phân nước dịch phân q lỗng thì lượng phân khơng đủ để phân hủy, ngược lại
dịch phân q đặc sẽ gây cứng hầm ủ và cản trở q trình thốt khí.
Ngồi ra yếu tố nhiệt độ, pH, số lượng vi sinh vật cũng ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo
gas.
Tỉ lệ phân nước theo một số tác giả đã điều tra biến thiên từ 1/12 – 1/4 -1/7 thì tỉ lệ phân
nước là tốt nhất khi đó sự phân hủy trong hầm ủ rất tốt, dịch thải ra rất tốt có màu đen
sậm.
Cung cấp năng lượng
- Nấu nướng là cơng việc thường xun và khơng thiếu được đối với mọi gia đình sử
dụng biogas có ưu thế hơn các loại chất đốt truyền thống (củi, vỏ hạt điều, than, vỏ
trấu…)
- Tạo nguồn năng lượng mới chạy máy phát điện.
- Năng lượng: lửa đều, sinh nhiệt cao, nấu nướng nhanh chóng.
- Vệ sinh: khơng làm cay mắt, hại phổi, các dụng cụ nấu nướng cũng như bộ phận nhà
bếp đều sạch sẽ khơng tạo khói.
- Tiết kiệm: tận dụng thời gian dành cho việc khác.
Hạn chế ơ nhiễm – bảo vệ mơi trường
Nước thải sau q trình phân hủy trong cơng nghệ hầm ủ biogas sẽ giảm mùi hơi, khơng
thấy ruồi nhặng đeo bám tiêu diệt mầm bệnh, nhất là ký sinh trùng và các bệnh lây lan
khác.