Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn tại làng nghề dương liễu hoài đức hà nội theo hướng thu hồi photpho

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI





NGÔ NGỌC ÁNH




NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT
SẮN TẠI LÀNG NGHỀ DƯƠNG LIỄU - HOÀI ðỨC - HÀ NỘI
THEO HƯỚNG THU HỒI PHOTPHO






LUẬN VĂN THẠC SĨ






HÀ NỘI, NĂM 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NGÔ NGỌC ÁNH




NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN
TẠI LÀNG NGHỀ DƯƠNG LIỄU - HOÀI ðỨC - HÀ NỘI
THEO HƯỚNG THU HỒI PHOTPHO





CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ : 60.44.03.01



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHAN TRUNG QUÝ




HÀ NỘI, NĂM 2014
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

i

LỜI CAM ðOAN
Tên tôi là Ngô Ngọc Ánh, học viên cao học lớp Khoa học môi trường K21,
chuyên ngành Môi trường, khoá 2012 - 2014. Tôi xin cam ñoan luận văn thạc
sĩ ‘‘Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn tại làng nghề Dương
Liễu – Hoài ðức – Hà Nội theo hướng thu hồi photpho’’ là công trình nghiên
cứu của riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu ñược từ thực nghiệm và không sao chép.


Học viên


Ngô Ngọc Ánh


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này ñược hoàn thành với sự ñộng viên, giúp ñỡ của nhiều cá nhân
và tập thể.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến TS. Phan Trung Quý ñã
hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình.
ðồng thời tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo, các
bạn sinh viên trong nhóm nghiên cứu tại Bộ môn Hóa Học – Khoa Môi Trường –
Trường ñại học Nông Nghiệp ñã ñem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, giúp ñỡ,

tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian làm thí nghiệm.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn ñến gia ñình, bạn bè, những người ñã luôn
bên tôi, ñộng viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện ñề tài nghiên
cứu của mình.
Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2014


Ngô Ngọc Ánh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
DANH MỤC HÌNH vii
1. MỞ ðẦU 1
1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1
1.2. Mục ñích, yêu cầu 2
1.2.1. Mục ñích 2
1.2.2. Yêu cầu 2
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1. Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn 3
2.1.1. Các công ñoạn chủ yếu trong quá trình chế biến 4
2.1.2. Hiện trạng nước thải tại làng nghề chế biến tinh bột sắn 6
2.1.3. Một số quy trình xử lý nước thải tinh bột sắn ở Việt Nam 8
2.2. Các phương pháp thu hồi 12

2.2.1. Thu hồi lân bằng phương pháp hóa học 13
2.2.2. Thu hồi lân bằng phương pháp sinh học. 17
2.3. Tổng quan về công nghệ công nghệ thu hồi P trong nước thải trên
thế giới. 24
3. ðỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 28
3.1. ðối tượng nghiên cứu 28
3.2. Phạm vi nghiên cứu 28
3.3. Vật liệu nghiên cứu 28
3.4. Nội dung nghiên cứu 28
3.5. Phương pháp nghiên cứu 28
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

iv

3.5.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp 28
3.5.2. Phương pháp ñiều tra khảo sát thực ñịa, phỏng vấn bán chính thức. 29
3.5.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 29
3.6. Phương pháp phân tích dòng vật chất 31
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
4.1. ðiều kện tự nhiên, kinh tế - xã hội làng nghề Dương Liễu 32
4.1.1. ðiều kiện tự nhiên làng nghề xã Dương Liễu 32
4.1.2. ðiều kiện kinh tế - xã hội làng nghề xã Dương Liễu 34
4.2. Kết quả ñiều tra hiện trạng chế biến tinh bột sắn tại làng nghề Dương
Liễu – Hoài ðức – Hà Nội. 35
4.3. Kết quả phân tích nước thải làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu. 39
4.4. Kết quả xác ñịnh dòng phopho trong môi trường làng nghề Dương Liễu. 41
4.5. Kết quả thí nghiệm xử lý nước thải theo hướng thu hồi photpo 47
4.5.1. Quy trình thu hồi 47
4.5.2. Hiệu suất keo tụ nước thải chế biến sắn bằng phèn nhôm 48

4.5.3. Hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ 49
4.5.4. Khảo sát lượng H
2
SO
4
1M cần thiết ñể hòa tan sản phẩm sau nung 52
4.5.5. Khảo sát khối lượng CaO cần thiết ñể kết tủa PO
4
3-
53
4.5.6. Tính toán sơ bộ chi phí thu hồi lân từ nước thải chế biến bột sắn 56
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57
5.1. Kết luận 57
5.2. Kiến nghị 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
PHỤ LỤC 61


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CN
CNXL
CTR
MFA
PAC
QCVN

TCVN
TN&MT
UBND
Công nghiệp
Công nghệ xử lý
Chất thải rắn
Phân tích dòng vật chất
Poly nhôm clorua [Al
2
(OH)
n
Cl
6-n
]
m
Quy chuẩn Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam
Tài nguyên và Môi trường
Ủy ban nhân dân

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Thành phần hóa học trong sắn củ 3
Bảng 2.2. Tính chất nước thải chế biến sắn. 7
Bảng 2.3. Tính chất nước thải sản xuất tinh bột sắn 7
Bảng 2.4. Tích số tan của một số hợp chất photphat với canxi, nhôm, sắt tại 25

o
C 14
Bảng 2.5. Hiệu quả tách loại photphat phụ thuộc vào liều dùng trong xử lý sơ cấp 18
Bảng 2.6. Một số quy trình tận thu P từ nước thải và bùn thải 27
Bảng 4.1. Phân bố ngành nghề xã Dương Liễu 35
Bảng 4.2. ðặc trưng nước thải làng nghề sản xuất tinh bột sắn Dương Liễu. 40
Bảng 4.3. Kết quả hiệu suất keo tụ nước thải chế biến sắn bằng phèn nhôm 48
Bảng 4.4. Kết quả khảo sát lượng H
2
SO
4
1M cần thiết ñể hòa tan sản
phẩm sau nung 52
Bảng 4.5. Kết quả khảo sát khối lượng CaO cần thiết ñể kết tủa PO
4
3-
với
loại nước thải có nồng ñộ PO
4
3-
từ 8 ñến 10 g/lít 54
Bảng 4.6. Kết quả khảo sát khối lượng CaO cần thiết ñể kết tủa PO
4
3-
với
loại nước thải có nồng ñộ PO
4
3-
từ 11 ñến 13 g/lít 55
Bảng 4.7. Tính toán sơ bộ chi phí thu hồi lân từ nước thải chế biến bột sắn 56

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Sơ ñồ công nghệ chế biến tinh bột sắn 5
Hình 2.2: Quy trình xử lý nước thải tinh bột mỳ tại nhà máy Phước Long 8
Hình 2.3: Quy trình xử lý nước thải tinh bột mỳ ở Tân Châu 9
Hình 2.4: Quy trình xử lý nước thải tinh bột mỳ tại nhà máy Phước Long 11
Hình 2.5: Quá trình A/O xử lý photpho 19
Hình 2.6: Quá trình phostrip xử lý photpho 20
Hình 2.7: Quá trình A
2
/O xử lý photpho 21
Hình 2.8: Quá trình bardenpho năm giai ñoạn xử lý photpho 22
Hình 2.9: Quá trình UCT xử lý photpho 23
Hình 2.10: Quá trình VIP xử lý photpho 23
Hình 4.1. Bản ñồ vị trí hành chính xã Dương Liễu. 32
Hình 4.2. Quy trình sản xuất tinh bột sắn tại xã Dương Liễu 1960 – 1970 36
Hình 4.3. Quy trình sản xuất tinh bột sắn tại xã Dương Liễu hiện tại. 37
Hình 4.4. Sơ ñồ dòng di chuyển của photpho từ hộ gia ñình và quá trình sản
xuất tinh bột sắn xã Dương Liễu. 43
Hình 4.5. Sơ ñồ ñịnh tính và ñịnh lượng dòng photpho ñối với hộ gia ñình làng
nghề Dương Liễu 43
Hình 4.6. Sơ ñồ ñịnh tính và ñịnh lượng dòng photpho của quá trình sản xuất
tinh bột sắn làng nghề Dương Liễu 44
Hình 4.7. Sơ ñồ ñịnh tính và ñịnh lượng dòng photpho từ hộ gia ñình và quá
trình sản xuất tinh bột sắn xã Dương Liễu. 46
Hình 4.8. Quy trình thu hồi photpho 47

Hình 4.9. ðồ thị biểu diễn kết quả hiệu suất keo tụ nước thải chế biến sắn bằng
phèn nhôm 48
Hình 4.10. Sơ ñồ khảo sát ảnh hưởng của pH ñến hàm lượng SS của nước thải 49
Hình 4.11. Sơ ñồ khảo sát ảnh hưởng của pH ñến khả năng xử lý COD của
nước thải 50
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

viii

Hình 4.12. Sơ ñồ khảo sát ảnh hưởng của pH ñến khả năng xử lý P của nước thải. 51
Hình 4.13. Hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ 51
Hình 4.14. ðồ thị biểu dễn kết quả khảo sát lượng H
2
SO
4
1M cần thiết ñể hòa
tan sản phẩm sau nung 53
Hình 4.15. ðồ thị biểu diễn kết quả khảo sát khối lượng CaO cần thiết ñể kết
tủa PO
4
3-
với loại nước thải có nồng ñộ PO
4
3-
từ 8 ñến 10 g/lít 54
Hình 4.16. ðồ thị biểu diễn kết quả khảo sát khối lượng CaO cần thiết ñể kết
tủa PO
4
3-
với loại nước thải có nồng ñộ PO

4
3-
từ 11 ñến 13 g/lít 55



Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

1
1. MỞ ðẦU

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài
Photpho là nguyên tố cơ bản của sự sống và có mặt trong rất nhiều ngành
nghề sản xuất công nghiệp, nông nghiệp. Hợp chất hóa học chứa photpho có
trong nước thải và nếu không có biện pháp xử lý sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng
cho môi trường.
Hoạt ñộng làng nghề nói chung và làng nghề chế biến tinh bột sắn nói
riêng có nhiều ñóng góp cho kinh tế xã hội của nước ta. Song, trong nước thải
của sản xuất tinh bột sắn có khá nhiều tinh bột, N, P, CN
-
…Tại làng nghề chế
biến nông sản thực phẩm Dương Liễu – Hoài ðức – Hà Nội, các chỉ tiêu trong
nước thải ñều vượt quá TCVN 5945 – 1995 (cột B) từ 5 – 32 lần, trong ñó chỉ
tiêu Photpho tổng số vượt mức cho phép 20 lần [7] làm giảm chất lượng môi
trường nước ñặc biệt là có nguy cơ gây hiện tượng phú dưỡng. Bên cạnh ñó nếu
thu hồi ñược lượng photpho trong nước thải không những hạn chế ñược nguy cơ
gây hiện tượng phú dưỡng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tận dụng
ñược photpho làm nguyên liệu cho sản xuất phân bón.
Vì thế việc tìm ra giải pháp xử lý thích hợp ñối với nước thải từ làng nghề chế
biến tinh bột sắn này có ý nghĩa rất lớn. Trên cơ sở ñịnh hướng “tái sử dụng và thu hồi

chất dinh dưỡng” việc xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn vừa ñáp ứng ñược mục
tiêu bảo vệ nguồn nước, tiết kiệm năng lượng, hóa chất vừa thu nhận và tiết kiệm
ñược nguồn tài nguyên.
Xuất phát từ thực tiễn trên tôi ñã thực hiện ñề tài “Nghiên cứu xử lý nước
thải chế biến tinh bột sắn tại làng nghề Dương Liễu – Hoài ðức – Hà Nội theo
hướng thu hồi photpho.”
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

2
1.2. Mục ñích, yêu cầu
1.2.1. Mục ñích
Nghiên cứu và xử lý photpho trong nước thải chế biến tinh bột sắn bằng
phương pháp hóa học kết tủa Canxinphophat Ca
3
(PO
4
)
2
và thu hồi photpho ñể tận
dụng làm nguyên liệu cho phân bón.
1.2.2. Yêu cầu
- Nghiên cứu dòng di chuyển của photpho trong nước thải chế biến tinh bột sắn
tại làng nghề Dương Liễu.
- Nghiên cứu tính chất nước thải tại làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu.
- ðánh giá sơ bộ hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ.
- Xác ñịnh hiệu quả thu hồi photpho ñể giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước và
tận dụng lân làm phân bón.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

3
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn
Sắn (hay còn gọi là khoai mỳ) là cây lương thực ưa ẩm, có nguồn gốc ở
vùng nhiệt ñới của Châu Mỹ La Tinh. Hiện tại sắn ñược trồng trên 100 nước ở
vùng nhiệt ñới, cận nhiệt ñới và là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người. Ở
nước ta, cây sắn có vai trò quan trọng trong ñời sống kinh tế xã hội và là loại
lương thực ñứng sau gạo. Sắn ñược trồng hầu hết ở tám vùng sinh thái, nhưng
phổ biến là các vùng trung du miền núi. Diện tích sắn trồng nhiều nhất là ở ðông
Nam Bộ và Tây Nguyên.
Bảng 2.1. Thành phần hóa học trong sắn củ
STT

Thành phần Hàm lượng %
1 Nước 64 - 74
2 Tinh bột 20 - 34
3 Protein 0,8 - 4,2
4 Lipit 0,3 - 0,4
5 Pectin, ðường 1 - 3,1
6 Xenlulo 1 - 3
7 ðộc tố 0,001 - 0,04
8 Tro 0,54
9 Các polyphenol 0,1 - 0,3

[4]

Trong sắn củ hàm lượng các axit amin không ñược cân ñối, thừa argnin
nhưng lại thiếu các acid amin, chứa lưu huỳnh. Thành phần dinh dưỡng khác biệt
tùy giống, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

4
2.1.1. Các công ñoạn chủ yếu trong quá trình chế biến
- Thu mua nguyên liệu: từ các tỉnh miền núi phía Bắc như Sơn La, Lai
Châu, Phú Thọ nguyên liệu ñược chuyển ñến bằng xe tải. Sau ñó sắn ñược thu
mua và chuyển về tại mỗi hộ sản xuất.
- Rửa và cạo vỏ: Trước ñây, công ñoạn tách vỏ ñược thực hiện thủ công.
Hiện nay, công ñoạn rửa cạo vỏ, cắt khúc, bỏ rễ, lớp vỏ gỗ và ñất ñược thực hiện
bằng máy quay guồng. Tại các thùng rửa, củ ñất cát và phần vỏ gỗ ñược chà xát
bằng lô cuốn có gắn các sợi kim loại trên bề mặt kết hợp với nước rửa ñược bơm
liên tục với mục ñích rửa sạch lớp bột bám trên bã. Sau công ñoạn này củ ñược tách
ra khỏi lớp vỏ gỗ, các tạp chất theo nước thải ra ngoài và ñổ thẳng ra kênh, mương.
- Xay nghiền và lọc, tách bã: Sau khi ñể ráo, chúng ñược ñem ñi xay
nghiền và lọc, tách bã. Công ñoạn này ñược thực hiện bằng máy liên hoàn. Bã
ñược tách ra và bán cho người dân thu mua làm thức ăn gia súc, phần dịch sữa
ñược bơm sang bể lắng.
- Lắng: ðối với sắn mùa hè ñể lắng từ 4-5 giờ, mùa ñông ñể lắng từ 10-12 giờ.
 Lằng lần 1: Nhằm tách bột ñen (là bột có lẫn tạp chất), nước thải từ quá
trình này có chứa nhiều bột nên hàm lượng chất hữu cơ cao, vì vậy nó dễ lên men
gây chua nhanh.
 Lắng lần 2: ñể thu bột loại 2.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

5

[6]

Hình 2.1. Sơ ñồ công nghệ chế biến tinh bột sắn
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

6
2.1.2. Hiện trạng nước thải tại làng nghề chế biến tinh bột sắn
Nước thải sinh ra từ bãi tập kết nguyên liệu, nước thải do mưa chảy tràn
tạo ra, rất ñục do chất rắn lơ lửng cao; nước thải sinh ra từ quá trình rửa, bóc vỏ
thì chứa nhiều tạp chất cơ học, hàm lượng hữu cơ thấp; nước thải sinh ra từ quá
trình lọc, lắng chứa nhiều tinh bột, xơ mịn, cặn không tan, xyanua, COD, BOD
và SS cao. Khối lượng nước thải rất lớn vào khoảng 10 -30 m
3
/tấn tinh bột.
Nước thải sản xuất tinh bột sắn có chứa cyanua là hợp chất ñộc tính cao, pH thấp,
hàm lượng chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng cao (khoảng 120 – 3000mg/l).[6]
Ngoài ra trong nước thải của ngành sản xuất chế biến tinh bột sắn có hàm
lượng nito, photpho cao gây ra hiện tượng bùng nổ phát triển các loại tảo, khi quá
nhiều sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng, khi ñến một mức ñộ giới hạn nào ñó tảo
chết ñi và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxi. Nếu nồng ñộ oxi giảm xuống
sẽ gây nên hiện tượng thủy vực chết. Ngoài ra, các loại tảo sẽ tạo ra trên mặt
nước một lớp màng khiến những tầng nước bên dưới không có ánh sáng, quá
trình quang hợp của thủy vực bị ngừng trệ. Tất cả các hiện tượng trên gây tác
ñộng không nhỏ ñến chất lượng nước, hệ thủy sinh, du lịch, cấp nước ñặc biệt là
ñời sống của người dân.
Hiện nay trừ những nhà máy chế biến sắn theo quy mô lớn và có sự hợp
tác của nước ngoài có hệ thống xử lý nước thải thì phần lớn các nhà máy nhỏ lẻ
và các làng nghề chế biến sắn theo lối thủ công truyền thống có kỹ thuật thô sơ,
không có trình ñộ nên nước thải ñược xả trực tiếp ra kênh, sông gây ô nhiễm
nguồn nước. Bên cạnh ñó nước thải ô nhiễm ñã làm ảnh hưởng tới chất lượng
nguồn nước ngầm, hiện nay 100% dân số tại làng nghề sử dụng nguồn nước
ngầm phục vụ sinh hoạt do vậy những người dân tại làng nghề thiếu nước sạch

một cách trầm trọng.


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

7
Bảng 2.2. Tính chất nước thải chế biến sắn.
STT

Chỉ tiêu ðơn vị Giá trị
QCVN 24:2009,
Cột B
1 pH - 4,5 – 5,3 5,5 – 9
2 COD mg/l 10.000 50
3 BOD
5
(20
o
C) mg/l 8.000 100
4 Cặn lơ lửng (SS) mg/l 2.300 100
5 Nitơ tổng mg/l 170 30
6 Photpho tổng mg/l 30 6
7 Xyanua (CN
-
) mg/l 20 0,1
[6]
Bảng 2.3. Tính chất nước thải sản xuất tinh bột sắn
STT Chỉ tiêu ðơn vị
Bể rửa, bóc nhỏ
và

băm nhỏ
Sàng,Lọc
1 pH - 4,9 4,5
2 Cặn lơ lửng (SS) mg/l 1300 3300
3 BOD
5
(20
o
C) mg/l 3500 9500
4 COD mg/l 6300 11500
5 Nitơ tổng mg/l 90 250
6 Photpho tổng mg/l 15 45
7 Xyanua (CN
-
) mg/l 25 15
[6]


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

8
2.1.3. Một số quy trình xử lý nước thải tinh bột sắn ở Việt Nam [13]
* Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mỳ Phước Long – Bình Phước
Quy trình hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột khoai
mỳ Phước Long ñược chỉ ra ở hình 2.2

Hình 2.2: Quy trình xử lý nước thải tinh bột mỳ tại nhà máy Phước Long
Ưu ñiểm:
- Vận hành ñơn giản, chi phí vận hành thấp.
Nhược ñiểm:

- Chiếm diện tích lớn
- Cần phải chống thấm cho các hồ, tốn kinh phí lớn.
- Nước thải ñầu ra không ổn ñịnh, có thể không ñạt tiêu chuẩn, dễ phát
sinh ra mùi hôi thối.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

9
* Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mỳ Tân Châu – Tây Ninh
Quy trình hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy sản xuất tinh bột khoai mỳ
Tân Châu – Tây Ninh ñược chỉ ra ở hình sau:

Hình 2.3: Quy trình xử lý nước thải tinh bột mỳ ở Tân Châu
Quy trình công nghệ xử lý nước thải bao gồm: lắng loại cát, tạp chất sau
ñó trung hòa nâng pH lên giá trị trung tính. Kế tiếp nước thải ñược xử lý qua hệ
thống hồ sinh học gồm 4 hồ kị khí và 2 bể tùy tiện.
Nước thải ñược thu gom từ các phân xưởng sẽ chảy qua bể lắng chảy vào
bể trung hòa. Ở bể trung hòa, dung dịch xút sẽ ñược ñưa vào bể nhằm trung hòa
các axit có trong nước thải. Sau ñó nước thải ñược ñưa vào hệ hồ 2, 3, 4 ñể xử lý
bằng phương pháp sinh học.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

10
ðể hiệu quả xử lý ñược nâng cao, hệ hồ phải ñược vét nạo thường xuyên
cũng như tăng ñộ sâu của hai hồ ñầu tiên nhằm tạo ñiều kiện tốt cho hoạt ñộng
yếm khí của vi khuẩn.
Nước thải sau khi xử lý ñạt tiêu chuẩn trước khi thải ra nguồn. Nhưng
theo kết quả ñánh giá thì chất lượng nước thải ra nguồn cao hơn tiêu chuẩn cho
phép (BOD là 240mg/l, COD là 336mg/l), tuy nhiên nước thải sau xử lý có thể
dùng tưới tiêu tốt.

Ưu ñiểm:
- Vận hành ñơn giản, chi phí thấp.
Nhược ñiểm:
- ðòi hỏi diện tích xây dựng lớn.
- Việc chống thấm ở các hồ ñầu tiên (các hồ kỵ khí và tùy tiện) là rất quan
trọng nhằm tránh hiện tượng thấm nước thải vào ñất, ảnh hưởng ñến chất lượng
nguồn nước ngầm khu vực.
* Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mỳ Hoàng Minh
Quy trình hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột khoai
mỳ Phước Long ñược chỉ ra ở hình 2.4
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

11

Hình 2.4: Quy trình xử lý nước thải tinh bột mỳ tại nhà máy Phước Long
Nước thải sau khi ñược trung hòa ñể nâng nồng ñộ pH sẽ ñược dẫn ñến bể
ñiều hòa lưu lượng và nồng ñộ ñồng thời xử lý một phần chất thải. Sau ñó nước
thải sẽ ñược xử lý kỵ khí bằng UASB và hiếu khí bằng aerotank. Bùn sau lắng
ñược ñưa ra nhà máy nén bùn và sân phơi bùn.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

12
Ưu ñiểm:
- Hệ thống vận hành ñơn giản, không tốn nhiều diện tích
Nhược ñiểm:
- Không xử lý triệt ñể lượng CN
-
trong nước thải
- Nếu muốn ñạt tiêu chuẩn loại A (QCVN: 40/2011) hệ thống phải xử lý

với tải lượng lớn dẫn ñến khó kiểm soát.
2.2. Các phương pháp thu hồi . [4]
Hầu như tất cả các hợp chất của photpho không tồn tại ở dạng bay hơi
trong ñiều kiện thông thường, vì vậy ñể tách photpho ra khỏi nước cần phải
chuyển hóa chúng về dạng không tan trước khi áp dụng các kỹ thuật tách chất
lắng như: lọc, lắng hoặc tách trực tiếp qua màng thích hợp. Hợp chất photpho
trong môi trường nước thải tồn tại trong các dạng: photpho hữu cơ, photphat ñơn
(H
2
PO
4
-
, HPO
4
2-
, PO
4
3-
) tan trong nước, polyphotphat hay còn gọi là photphat
trùng ngưng, muối photphat và photpho trong tế bào sinh khối.
Xử lý hợp chất photpho dựa trên các nguyên tắc sau:
- Kết tủa photphat (ñơn và một phần loại trùng ngưng) với các ion nhôm, sắt,
canxi tạo ra các muối tương ứng có ñộ tan thấp và tách chúng ra dưới dạng
chất rắn.
- Phương pháp sinh học dựa trên hiện tượng là một số loại vi sinh vật tích lũy
lượng photpho nhiều hơn mức cơ thể chúng cần trong ñiều kiện hiếu khí. Thông
thường hàm lượng photpho trong tế bào chiếm 1,5 - 2,5% khối lượng tế bào khô,
một số loại có thể hấp thu cao hơn, từ 6 - 8%. Trong ñiều kiện yếm khí chúng lại
thải ra phần tích lũy dư thừa. Quá trình loại bỏ photpho dựa trên hiện tượng trên
gọi là loại bỏ photpho tăng cường. Photpho ñược tách ra khỏi nước trực tiếp

thông qua thải bùn dư (vi sinh chứa nhiều photpho) hoặc tách ra dưới dạng muối
không tan sau khi xử lý yếm khí với một hệ kết tủa kèm theo (ghép hệ thống phụ).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

13
Tách các hợp chất photpho ñồng thời với các tạp chất khác qua quá trình
màng thích hợp: màng nano, màng thẩm thấu ngược hoặc ñiện thẩm tích. Về
nguyên tắc hiệu quả tách lọc qua màng có hiệu suất cao nhưng do giá thành quá
ñắt nên hầu như chưa thấy có ứng dụng trong thực tế.
2.2.1. Thu hồi lân bằng phương pháp hóa học
2.2.1.1. Kết tủa photphat.
Kết quả từ những nghiên cứu sâu và rộng cho thấy trong khi kết tủa
photphat với các ion kim loại nêu trên, kết tủa không phải là cơ chế duy nhất mà
quá trình hấp phụ, keo tụ xảy ra ñồng thời ở trong hệ cũng ñóng góp vào việc
tách photphat tan ra khỏi môi trường nước. Hợp chất photphat dạng kết tủa gồm
rất nhiều loại, khác nhau về cấu trúc rắn, dạng tinh thể, thành phần hóa học, thậm
chí không tuân theo công thức tỉ lượng hoặc chúng thay ñổi ngay trong thời gian
ngắn. Riêng ñối với ion sắt (II), (III) và nhôm khi tồn tại ở trong nước tự bản
thân chúng ñã tham gia một loạt các phản ứng như thủy phân, tạo ra các phân tử
lớn hơn như dime, trime cũng như polyme có mạch dài ngắn khác nhau hoặc các
dạng hydroxit có hóa trị khác nhau. Hydroxit, polyme của sắt và nhôm trong
nước ñóng vai trò chất hấp phụ, chất keo tụ có khả năng hấp phụ photphat tan
hoặc keo tụ các hợp chất photphat không tan cùng lắng.
Diễn biến trong hệ nước - photphat – Al
3+
, Fe
2+
, Fe
3+
phụ thuộc vào

ñiều kiện môi trường như pH, thế oxy hóa khử (Eh) cũng như chính nồng ñộ
của các cấu tử tham gia phản ứng. ðặc trưng quan trọng nhất của một quá
trình kết tủa là tích số tan (ñộ tan) của sản phẩm tạo thành. Tích số tan của
một chất càng nhỏ thì hiệu quả kết tủa càng cao.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

14
Bảng 2.4. Tích số tan của một số hợp chất photphat với canxi, nhôm, sắt tại 25
o
C
Hệ K
L
FePO
4
. 2H2O Fe
3+
+ PO
4
3-
+ 2H2O 10
-23
AlP O
4
. 2H2O Al
3+
+ PO
4
3-
+ 2H2O 10
-21

CaHPO
4
Ca
2+
+ HPO
4
2-
10
-6,6

Ca
4
H(PO
4
)
3
4Ca
2+
+ 3PO
4
3-
+ H
+
10
-46,9

Ca
10
(PO

4
)
6
(OH)
2
10Ca
2+
+ 6PO
4
3-
+2OH
-

(hydroxylapatit)
10
-114

Ca
10
(PO
4
)
6
F
2
10Ca
2+
+ 6PO
4
3-

+ 2F
-
(apatit) 10
-118

CaHAl(PO
4
)
2
Ca
2+
+ Al
3+
+ H
+
+ 2PO
4
3-
10
-39

CaCO
3
Ca
2+
+ CO
3
2-
10
-8,3

CaF
2
Ca
2+
+ 2F
-
10
-10,4

MgNH
4
PO
4
Mg
2+
+ NH
4
+
+ PO
4
3-
(struvit) 10
-12,6

Fe(OH)
3
Fe
3+
+ 3OH

-
10
-36

Al(OH)
3
Al
3+
+ 3OH
-
10
-32


Từ bảng 2. 3 có thể ñưa ra một số nhận xét:
- Cả ba loại ion (Ca
2+
, Al
3+
, Fe
3+
) ñều tạo ra hợp chất photphat có ñộ tan rất thấp,
ñặc biệt là hydroxylappatit và apatit. Phản ứng tạo thành ở vùng pH cao nên
nhiều loại hợp chất của canxi với photphat có chứa thêm nhóm OH.
- Hydroxit sắt, nhôm tan trở lại vào nước dưới dạng ferrat hoặc aluminat [(Fe(OH)
4
-
,
Al(OH)
4

-
)] ở vùng pH cao (trên 8,5), ở vùng thấp hơn chúng tồn tại ở dạng kết tủa,
keo tụ, cùng lắng với các hợp chất photphat tạo thành. Hiện tượng keo tụ, hấp phụ
có vai trò quan trọng hơn trong hệ sử dụng muối sắt, muối nhôm khi kết tủa so với
sử dụng vôi.
2.2.1.2. Kết tủa với canxi.
Hợp chất canxi thường sử dụng là vôi tôi, Ca(OH)
2
. ðồng thời với sự hình
thành các hợp chất của canxi với photpho xảy ra phản ứng tạo thành CaCO
3
từ ñộ
cứng và ñộ kiềm của nguồn nước. Hiệu quả tách photpho khi kết tủa với canxi
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

15
phụ thuộc mạnh vào pH, hiệu quả tốt tại vùng pH cao [14], vì vậy nên quá trình
ñược tiến hành ở vùng pH cao.
Khi ñưa vôi vào hệ phản ứng, canxi (Ca
2+
) và ñộ kiềm (HCO
3-
) trong
nước phản ứng tạo ra canxi cacbonat (cancit) do sự dịch chuyển cân bằng của
bicacbonat về cacbonat khi pH ñạt trên 10 (hằng số cân bằng cặp HCO
3
-
, CO
3
2-

,pKA = 8,3). Chỉ có lượng canxi dư sau khi tạo thành canxi cacbonat mới phản
ứng với photphat. Phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm không tan khác nhau nhưng
chủ yếu là hydroxylapatit:
10Ca
2+
+ 6PO
4
3-
+ 2OH
-
Ca
10
(PO
4
)
6
(OH)
2

Lượng vôi ñưa vào còn bị tiêu thụ do các phản ứng kết tủa canxi carbonat và ñộ
kiềm (khử ñộ cứng theo phương pháp vôi - sô ña).
Ca
2+
+ Ca(OH)
2
+ 2HCO
3
-
2CaCO
3

+ 2H
2
O
ðể có ñược nồng ñộ photphat dư dưới mức 1mgP/l phản ứng ñược tiến
hành tại pH = 10,5 - 11. Liều lượng vôi sử dụng trước hết phụ thuộc vào ñộ kiềm
của nước và nồng ñộ photphat ban ñầu, thông dụng là 1,4 - 1,5 lần lớn hơn ñộ
kiềm tính theo CaCO
3
.
Do pH của môi trường sau khi kết tủa cao, không phù hợp cho quá trình
keo tụ và lắng nên nó cần ñược trung hòa (với khí CO
2
) và ñồng thời ñáp ứng
tiêu chuẩn thải. Vôi có thể sử dụng phối hợp với muối sắt trong phản ứng kết tủa,
canxi cacbonat tạo thành ñóng vai trò chất keo tụ.
2.2.1.3. Kết tủa với muối sắt (II).
Muối sắt (II) chủ yếu là dạng sắt sunfat hoặc clorua, là chất thải của quá
trình xử lý bề mặt kim loại như tẩy gỉ sắt trước khi sơn, mạ. Dung dịch thải có
thể chứa tới 15% axit nằm ở dạng axit tự do hoặc dạng ion (khi thủy phân ion sắt
sẽ nhả ra H
+
) và có thể chứa một số ion kim loại nặng.
Sắt(II) có thể bị oxy hóa thành sắt(III) trong môi trường với oxy phân, sau khi
oxy hóa thành Fe(III) sẽ xảy ra quá trình thủy phân tạo ra một loạt phức chất dạng
hydroxit. Có nhiều nghiên cứu cho thấy sắt(III) hình thành từ quá trình oxy hóa sắt(II)
có hiệu quả hơn là sắt(III) ñưa từ ngoài vào trong quá trình tách loại photphat.