Tải bản đầy đủ (.pdf) (66 trang)

Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột sắn của một số làng nghề thuộc huyện hoài đức, hà nội (luận văn thạc sĩ)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.35 MB, 66 trang )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Nguyễn Thị Tƣờng Chi

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ CÔNG NGHỆ LÊN MEN
MÊTAN NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN CỦA MỘT SỐ
LÀNG NGHỀ THUỘC HUYỆN HOÀI ĐỨC, HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2013


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
1

Chƣơng 1 – TỔNG QUAN ......................................................................................... 3

1.1 Khái quát về làng nghề và hiện trạng môi trƣờng làng nghề .......................................... 3
1.1.1 Khái niệm làng nghề..................................................................................................... 3
1.1.2 Phân loại làng nghề ...................................................................................................... 3
1.1.3 Hiện trạng môi trƣờng làng nghề ................................................................................. 4
1.2 Vai trò của làng nghề đối với kinh tế nông thôn ............................................................ 6
1.3 Làng nghề chế biến tinh bột sắn ..................................................................................... 7
1.4 Công nghệ xử lý nƣớc thải ô nhiễm hữu cơ cao ........................................................... 12
1.4.1 Cơ chế của quá trình phân hủy hiếu khí ..................................................................... 12
1.4.2 Cơ chế của quá trình phân hủy kỵ khí ........................................................................ 13
1.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy sinh học............................................. 19


1.5 Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn trên thế giới
và Việt Nam: ........................................................................................................................ 23
1.5.1 Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn trên thế
giới: 23
1.5.2 Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn ở Việt
Nam: 28
2

Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 30

2.1 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 30
2.1.1 Vị trí địa lý: ................................................................................................................ 30
2.1.2 Địa hình, khí hậu: ....................................................................................................... 31
2.1.3 Điều kiện kinh tế-xã hội: ............................................................................................ 32
2.1.4 Hiện trạng sản xuất ..................................................................................................... 34


2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................................. 35
2.2.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu ..................................................................................... 35
2.2.2 Phƣơng pháp điều tra và khảo sát thực tế ................................................................... 35
2.2.3 Phƣơng pháp thực nghiệm .......................................................................................... 36
2.2.4 Phƣơng pháp xử lý số liệu .......................................................................................... 36
3

Chƣơng 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 37

3.1 Kết quả khảo sát hiện trạng nƣớc thải và quản lý nƣớc thải tại làng nghề Minh Khai,
Dƣơng Liễu, Cát Quế- Hoài Đức- Hà Nội ........................................................................... 37
3.1.1 Kết quả khảo sát hiện trạng nƣớc thải ........................................................................ 37
3.1.2 Tình hình quản lý nƣớc thải tại khu vực làng nghề .................................................... 39

3.2 Kết quả theo dõi mô hình ứng dụng công nghệ mêtan để xử lý nƣớc thải tinh bột
sắn 41
3.2.1 Mô hình công nghệ xử lý nƣớc thải tinh bột sắn tại Cát Quế..................................... 41
3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn chế độ khởi động thiết bị lên men ............................................ 42
3.2.3 Nghiên cứu chế độ vận hành thiết bị lên men ............................................................ 45
3.2.4 Kết quả xử lý sau quá trình thực nghiệm ................................................................... 50
3.3 Đề xuất các giải pháp phù hợp để áp dụng công nghệ lên men mêtan xử lý nƣớc thải
hộ sản xuất của làng nghề .................................................................................................... 52
4

Kết luận và kiến nghị ................................................................................................ 55

Kết luận ................................................................................................................................ 55
Kiến nghị.............................................................................................................................. 56
5

Tài liệu tham khảo .................................................................................................... 57

6

Phụ lục ...................................................................... Error! Bookmark not defined.


MỞ ĐẦU
Làng nghề ở nƣớc ta đã ra đời từ rất lâu và cho đến nay làng nghề ngày càng
phát triển góp phần đáng kể vào phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc. Sự phát triển
của làng nghề đã góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế nông nghiệp nông thôn, giải
quyết công ăn việc làm lúc nông nhàn, tăng thu nhập, nâng cao đời sống vật chất
cho ngƣời dân địa phƣơng. Theo “Báo cáo thực hiện chính sách, pháp luật về môi
trƣờng tại các khu kinh tế, làng nghề” của Sở Công thƣơng, tại Hà Nội các làng

nghề đã giải quyết việc làm cho gần 630.000 lao động bao gồm cả lao động địa
phƣơng và lao động du nhập. Tính đến nay, Hà Nội có 1.350 làng nghề và làng có
nghề, trong đó 281 làng nghề đã đƣợc UBND thành phố công nhận theo tiêu chí
mới. Năm 2012, giá trị sản xuất của làng nghề đạt khoảng 10.582 tỷ đồng, chiếm
8,3% tổng giá trị sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp của thành phố.
Ba xã Minh Khai, Dƣơng Liễu, Cát Quế thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội là ba
làng nghề nằm trong trọng điểm chế biến nông sản thực phẩm của Hà Nội. Trong
những năm vừa qua, quy mô và sản lƣợng sản xuất của các làng nghề không ngừng
tăng, tạo ra khối lƣợng sản phẩm và lƣợng doanh thu lớn tạo công ăn việc làm cho
hàng nghìn lao động địa phƣơng, không những tạo công ăn việc làm cho lao động địa
phƣơng mà còn cho lao động từ các tỉnh nhƣ Phú Thọ, Vĩnh Phúc…; đời sống nhân
dân không ngừng đƣợc cải thiện, bộ mặt nông thôn ngày một đổi mới. Ở xã Minh
Khai, số hộ giàu, hộ khá có thu nhập hàng trăm triệu đồng 1 năm chiếm đến 50%, hộ
nghèo (theo tiêu chí mới) còn 46 hộ chiếm 4,71% tổng số hộ, không có hộ đói.
Tuy nhiên, do đặc trƣng loại hình sản xuất chính là chế biến tinh bột sắn,
miến, bún, với hàng trăm nghìn tấn chất thải rắn và đặc biệt là hàng triệu mét khối
nƣớc thải lớn, ba làng nghề đang là “thủ phạm” chính cho vấn đề ô nhiễm môi
trƣờng của huyện Hoài Đức, gây nên các bức xúc không chỉ đối các dân cƣ trong
vùng mà cả trong toàn huyện Hoài Đức.
Ngành sản xuất tinh bột sắn là một trong những ngành công nghiệp tiêu thụ
nhiều nƣớc và năng lƣợng. Vì vậy, hàng năm lƣợng nƣớc xả thải ra môi trƣờng của
ngành này khá lớn, nƣớc thải chứa nhiều các chất hữu cơ nhƣ tinh bột, protein,


xenluloza, pectin, đƣờng,...gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng nếu không có
biện pháp xử lý hiệu quả. Tuy nhiên trong thành phần nƣớc thải tổng hợp có chứa
hàm lƣợng lớn các chất dinh dƣỡng N, P và các chất hữu cơ có thể đƣợc tận dụng
và thu hồi thông qua quá trình xử lý bằng chuyển hóa sinh học nguồn thải hữu cơ và
tận dụng sinh khối thải chuyển thành khí nhiên liệu biogas cung cấp năng lƣợng cho
nhu cầu tiêu thụ năng lƣợng của các hộ gia đình, nƣớc thải sau xử lý các mức có thể

tận thu nhƣ nguồn dƣỡng chất để bón ruộng, hoặc xử lý các mức tiếp theo đạt tiêu
chuẩn xả thải QCVN40-2011 khi xả trực tiếp vào nguồn nƣớc tiếp nhận. Khí sinh
học thu đƣợc góp phần giảm thiểu ô nhiễm nƣớc, hạn chế khai thác nhiên liệu
không tái tạo, và giảm phát thải các khí, chủ động trong việc ứng phó với biến đổi
khí hậu trong xu thế chung của thế giới hiện nay.
Ở Việt nam bƣớc đầu đã có một số nghiên cứu khả quan về xử lý nƣớc thải
ngành tinh bột sắn theo xu thế trên nhƣng nhìn chung mới là bƣớc đầu và chƣa đạt
hiệu quả cao.
Vì vậy, học viên đã chọn đề tài : “Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công
nghệ lên men mêtan nƣớc thải chế biến tinh bột sắn của một số làng nghề thuộc
huyện Hoài Đức, Hà Nội” với nội dung gồm:
- Đánh giá mức độ ô nhiễm nƣớc thải làng nghề Minh Khai, Dƣơng Liễu,
Cát Quế.
- Nghiên cứu một số thông số ảnh hƣởng đến quá trình sinh khí trong bể
mêtan, bƣớc đầu tính toán kiểm tra các thông số thiết kế, vận hành.
- Bƣớc đầu đề xuất mô hình ứng dụng công nghệ mêtan vào xử lí nƣớc thải
làng nghề.


1
1.1

Chƣơng 1 – TỔNG QUAN

Khái quát về làng nghề và hiện trạng môi trƣờng làng nghề

1.1.1 Khái niệm làng nghề
Từ xa xƣa, ngƣời nông dân Việt Nam đã biết sử dụng thời gian nông nhàn để
sản xuất những sản phẩm thủ công, phi nông nghiệp phục vụ cho nhu cầu đời sống
nhƣ: các công cụ lao động nông nghiệp, giấy, lụa, vải, thực phẩm qua chế biến…

Các nghề này đƣợc lƣu truyền và mở rộng qua nhiều thế hệ, dẫn đến nhiều hộ dân
có thể cùng sản xuất một loại sản phẩm. Bên cạnh những ngƣời chuyên làm nghề,
đa phần lao động vừa sản xuất nông nghiệp, vừa làm nghề, hoặc làm thuê (nghề
phụ). Nhƣng do nhu cầu trao đổi hàng hóa, các nghề mang tính chất chuyên môn
sâu hơn, đƣợc cải tiến kỹ thuật hơn và thƣờng đƣợc giới hạn trong quy mô nhỏ
(làng), dần dần tách hẳn nông nghiệp để chuyển hẳn sang nghề thủ công. Nhƣ vậy,
làng nghề đã xuất hiện.
Có thể hiểu làng nghề “là làng nông thôn Việt Nam có ngành nghề tiểu thủ
công nghiệp, phi nông nghiệp chiếm ƣu thế về số lao động và thu nhập so với nghề
nông”[6].
1.1.2 Phân loại làng nghề
Làng nghề với những hoạt động và phát triển đã có những tác động tích
cực và tiêu cực đến nền kinh tế, đời sống xã hội và môi trƣờng với những nét đặc
thù rất đa dạng. Vấn đề phát triển và môi trƣờng của các làng nghề hiện nay đang có
nhiều bất cập và đang đƣợc chú ý nghiên cứu. Muốn có đƣợc những kết quả nghiên
cứu xác thực, đúng đắn và có thể quản lý tốt các làng nghề thì cần có sự nhìn nhận
theo nhiều khía cạnh, nhiều góc độ khác nhau đối với làng nghề. Bởi vậy, hệ thống
phân loại các làng nghề dựa trên các số liệu thông tin điều tra, khảo sát là cơ sở
khoa học cho nghiên cứu, quản lý hoạt động sản xuất cũng nhƣ việc quản lý, bảo vệ
môi trƣờng làng nghề. Cách phân loại làng nghề phổ biến nhất là phân theo loại
hình sản xuất, loại hình sản phẩm. Theo cách này có thể phân thành 6 nhóm
ngành sản xuất gồm:
+ Ƣơm tơ, dệt vải và may đồ da.


+ Chế biến lƣơng thực thực phẩm, dƣợc liệu.
+ Tái chế phế liệu (giấy, nhựa, kim loại…).
+ Thủ công mỹ nghệ, thêu ren.
+ Vật liệu xây dựng, khai thác và chế tác đá.
+ Nghề khác (mộc gia dụng, cơ khí nhỏ, đóng thuyền, quạt giấy, đan vó, lƣới..).

Ngoài ra còn có thể phân loại theo quy mô sản xuất (lớn, nhỏ, trung bình);
phân loại theo nguồn thải và mức độ ô nhiễm; theo lịch sử phát triển; theo mức độ
sử dụng nguyên liệu, theo thị trƣờng tiêu thụ sản phẩm hoặc theo tiềm năng tồn tại
và phát triển…
1.1.3 Hiện trạng môi trường làng nghề
Vấn đề môi trƣờng mà các làng nghề đang phải đối mặt không chỉ giới hạn ở
trong phạm vi các làng nghề mà còn ảnh hƣởng đến ngƣời dân ở vùng lân cận. Theo
Báo cáo môi trƣờng quốc gia năm 2008 với chủ đề "Môi trƣờng làng nghề Việt
Nam", hiện nay “hầu hết các làng nghề ở Việt Nam đều bị ô nhiễm môi trƣờng (trừ
các làng nghề không sản xuất hoặc dùng các nguyên liệu không gây ô nhiễm nhƣ
thêu, may...). Chất lƣợng môi trƣờng tại hầu hết các làng nghề đều không đạt tiêu
chuẩn khiến ngƣời lao động phải tiếp xúc với các nguy cơ gây hại cho sức khỏe,
trong đó 95% là từ bụi; 85,9% từ nhiệt và 59,6% từ hóa chất. Kết quả khảo sát 52
làng nghề cho thấy, 46% làng nghề có môi trƣờng bị ô nhiễm nặng ở cả 3 dạng;
27% ô nhiễm vừa và 27% ô nhiễm nhẹ”[5].
Tình trạng ô nhiễm môi trƣờng ở các làng nghề xảy ra ở mấy loại phổ biến sau đây:
- Ô nhiễm nƣớc: ở Việt Nam, các làng nghề chƣa có hệ thống xử lý nƣớc
thải công nghiệp, nƣớc thải đƣợc đổ trực tiếp ra hệ thống kênh rạch chung hoặc ra
sông. Nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc chủ yếu là quá trình xử lý công nghiệp nhƣ:
chế biến lƣơng thực thực phẩm, mây tre, dệt, in, nung nấu kim loại, tẩy giấy và
nhuộm… Thƣờng thì nƣớc thải ra bị nhiễm màu nặng và gây ra hiện tƣợng đổi màu
đối với dòng sông nhận nƣớc thải, có mùi rất khó chịu. Hơn nữa là sự vƣợt quá
TCCP đối với các hàm lƣợng BOD, COD, SS, và coliform, các kim loại nặng… ở


cả nƣớc mặt và nƣớc ngầm, làm chết các sinh vật thủy sinh và chứa các mầm bệnh
nguy hại cho con ngƣời.
- Ô nhiễm không khí gây bụi, ồn và nóng do sử dụng than và củi chủ yếu
trong sản xuất vật liệu xây dựng và sản xuất gốm sứ.
- Ô nhiễm chất thải rắn do tái chế nguyên liệu (giấy, nhựa, kim loại…) hoặc

do bã thải của các loại thực phẩm (sắn, dong), các loại rác thải thông thƣờng: nhựa,
túi nilon, giấy, hộp, vỏ lon, kim loại và các loại rác thải khác thƣờng đƣợc đổ ra bất
k dòng nƣớc hoặc khu đất trống nào. Làm cho nƣớc ngầm và đất bị ô nhiễm các
chất hóa học độc hại, ảnh hƣởng tới sức khỏe của con ngƣời.
Trong Báo Nhân dân ngày 23/6/2005, GS.TS. Đặng Kim Chi đã cảnh báo
"100% mẫu nƣớc thải ở các làng nghề đƣợc khảo sát có thông số vƣợt tiêu chuẩn
cho phép. Môi trƣờng không khí bị ô nhiễm có tính cục bộ tại nơi trực tiếp sản xuất,
nhất là ô nhiễm bụi vƣợt tiêu chuẩn cho phép (TCCP) và ô nhiễm do sử dụng nhiên
liệu than củi. Tỉ lệ ngƣời dân làng nghề mắc bệnh cao hơn các làng thuần nông,
thƣờng gặp ở các bệnh về đƣờng hô hấp, đau mắt, bệnh đƣờng ruột, bệnh ngoài da.
Nhiều dòng sông chảy qua các làng nghề hiện nay đang bị ô nhiễm nặng; nhiều
ruộng lúa, cây trồng bị giảm năng suất do ô nhiễm không khí từ làng nghề".
Hà Nội là một trong những thành phố có nhiều làng nghề nhất cả nƣớc. Sau khi
mở rộng (2008), Hà Nội có tổng cộng 1.275 làng nghề, trong đó có 226 làng nghề đƣợc
UBND thành phố công nhận theo các tiêu chí làng nghề, với nhiều loại hình sản xuất
khác nhau, từ chế biến lƣơng thực, thực phẩm; chăn nuôi, giết mổ; dệt nhuộm, ƣơm tơ,
thuộc da đến sản xuất vật liệu xây dựng, khai thác đá; tái chế phế liệu; thủ công mỹ
nghệ... Trong số này, làng nghề thủ công mỹ nghệ chiếm 53% với 135 làng nghề, tiếp
đó là làng nghề dệt nhuộm đồ da chiếm 23% với 59 làng nghề, làng nghề chế biến
lƣơng thực, thực phẩm chiếm 16,9% với 43 làng nghề...Hiện nay, phần lớn lƣợng nƣớc
thải từ các làng nghề này đƣợc xả thẳng ra sông Nhuệ, sông Đáy mà chƣa qua xử lí
khiến các con sông này đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Chƣa kể đến một lƣợng rác thải,
bã thải lớn từ các làng nghề không thể thu gom và xử lý kịp, nhiều làng nghề rác thải
đổ bừa bãi ven đƣờng đi và các khu đất trống [2].


Tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nhƣ trên đã ảnh hƣởng ngày càng nghiêm
trọng đến sức khỏe của cộng đồng, nhất là những ngƣời tham gia sản xuất, sinh
sống tại các làng nghề và các vùng lân cận.
Báo cáo môi trƣờng Quốc gia năm 2008 cho thấy, tại nhiều làng nghề, tỉ lệ

ngƣời mắc bệnh (đặc biệt là nhóm ngƣời trong độ tuổi lao động) đang có xu hƣớng
gia tăng. Tuổi thọ trung bình của ngƣời dân tại các làng nghề ngày càng giảm, thấp
hơn 10 năm so với làng không làm nghề. Ở các làng tái chế kim loại, tỉ lệ ngƣời
mắc bệnh ung thƣ, thần kinh rất phổ biến, nguyên nhân gây bệnh chủ yếu là do sự
phát thải khí độc, nhiệt cao và bụi kim loại từ các cơ sở sản xuất.
Tại các làng sản xuất kim loại, tỉ lệ ngƣời mắc các bệnh liên quan đến thần
kinh, hô hấp, ngoài da, điếc và ung thƣ chiếm tới 60% dân số. Tại các làng nghề chế
biến nông sản thực phẩm, bệnh phụ khoa chiếm chủ yếu (13 – 38%), bệnh về đƣờng
tiêu hóa (8 – 30%), bệnh viêm da (4,5 - 23%), bệnh đƣờng hô hấp (6 - 18%), bệnh
đau mắt (9 – 15%). Tỉ lệ mắc bệnh nghề nghiệp ở làng nghề Dƣơng Liễu 70%, làng
bún Phú Đô là 50% [19].
Một trong những nguyên nhân của tình trạng ô nhiễm kể trên là do các cơ sở
sản xuất kinh doanh ở các làng nghề còn manh mún, nhỏ lẻ, phân tán, phát triển tự
phát, không đủ vốn và không có công nghệ xử lý chất thải. Bên cạnh đó, ý thức của
chính ngƣời dân làm nghề cũng chƣa tự giác trong việc thu gom, xử lý chất thải.
Nếu không có các giải pháp ngăn chặn kịp thời thì tổn thất đối với toàn xã hội s
ngày càng lớn, vƣợt xa giá trị kinh tế mà các làng nghề đem lại nhƣ hiện nay.
1.2

Vai trò của làng nghề đối với kinh tế nông thôn
Với hơn 2000 làng nghề trong cả nƣớc, gồm 11 nhóm ngành nghề, sử dụng

hơn 10 triệu lao động, đóng góp hơn 40 ngàn tỷ đồng cho thu nhập quốc gia… các
làng nghề truyền thống đã và đang đóng một vai trò quan trọng đối với sự phát triển
kinh tế xã hội Việt Nam, đặc biệt là khu vực kinh tế nông thôn:
- Sản xuất tiểu thủ công nghiệp tận dụng nguồn nguyên liệu phong phú với
giá thành rẻ. Các nghề truyền thống chủ yếu sử dụng các nguyên liệu sẵn có trong
nƣớc, vốn là các tài nguyên thiên nhiên điển hình của miền nhiệt đới: tre nứa, gỗ, tơ



tằm, các sản phẩm của nông nghiệp nhiệt đới (lúa gạo, hoa quả, ngô, khoai, sắn…),
các loại vật liệu xây dựng…
- Mặt khác, sản phẩm từ các làng nghề không chỉ đáp ứng các thị trƣờng
trong nƣớc với các mức độ nhu cầu khác nhau mà còn xuất khẩu sang các thị trƣờng
nƣớc bạn với nhiều mặt hàng phong phú, có giá trị cao. Trong đó, điển hình nhất là
các mặt hàng thủ công mỹ nghệ (hiện nay, mặt hàng này xuất khẩu đạt giá trị gần 1
tỷ USD/năm). Giá trị hàng hóa từ các làng nghề hàng năm đóng góp cho nền kinh
tế quốc dân từ 40 – 50 ngàn tỷ đồng. Góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế, đẩy
nhanh quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa nông thôn.
- Đặc biệt, phát triển các nghề truyền thống đang góp phần giải quyết công
ăn việc làm cho hơn 11 triệu lao động chuyên và hàng ngàn lao động nông nhàn ở
nông thôn, góp phần nâng cao thu nhập cho ngƣời dân.
- Hơn nữa, nhiều làng nghề hiện nay có xu hƣớng phát triển theo hƣớng
phục vụ các dịch vụ du lịch. Đây là hƣớng đi mới nhƣng phù hợp với thời đại
hiện nay và mang lại hiệu quả kinh tế cao, đồng thời có thể giảm thiểu tình trạng
ô nhiễm môi trƣờng, nâng đời sống vật chất và tinh thần cho ngƣời dân, phục vụ
mục tiêu phát triển bền vững.
1.3

Làng nghề chế biến tinh bột sắn
Việt Nam là nƣớc xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau

Indonesia và Thái Lan. Cả nƣớc có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn ở qui mô
lớn, công suất 50 - 200 tấn tinh bột sắn/ ngày và trên 4.000 cơ sở chế biến thủ công.
Tổng công suất của các nhà máy chế biến sắn quy mô công nghiệp đã và đang xây
dựng có khả năng chế biến đƣợc 40% sản lƣợng sắn cả nƣớc.
Quá trình chế biến tinh bột sắn cần sử dụng một lƣợng lớn nƣớc chủ yếu
cho quá trình rửa và lọc. Lƣợng nƣớc thải ra trung bình 15 m3 khi sản xuất 1 tấn sắn
tƣơi. Sau khi lọc bột sắn đƣợc sấy khô bằng không khí nóng để giảm lƣợng nƣớc từ
35 - 40% xuống 11 - 13%. Quá trình này đòi hỏi nhiều năng lƣợng. Thông thƣờng

nhu cầu năng lƣợng điện và năng lƣợng nhiệt cho 1 kg sản phẩm là 0,320 – 0,939
MJ và 1,141 - 2,749 MJ tƣơng đƣơng 25% và 75% tổng năng lƣợng [7].


Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột sắn
+ Rửa - bóc vỏ: là công đoạn làm sạch nguyên liệu, đồng thời loại bỏ lớp vỏ
Quá trình rửa nguyên liệu đƣợc thực hiện nhờ thiết bị rửa hình trống quay
hoặc máy rửa có guồng. Máy rửa hình trống quay, gồm một buồng hình trụ mở,
đƣợc bọc bằng mắt lƣới thô, quay với tốc độ 10 ÷ 15 vòng/phút. Thiết bị làm việc
gián đoạn theo mẻ, nguyên liệu đƣợc cho vào lồng. Khi lồng quay nƣớc đƣợc tƣới
vào trong suốt quá trình nhờ bộ phận phân phối nƣớc. Khi lồng quay các củ sắn
chuyển động trong lồng va chạm vào nhau và va chạm vào thành lồng, do đó đất cát
và vỏ đƣợc tách ra [1,5,16].
Sau khi bóc vỏ, củ sắn thƣờng đƣợc ngâm trong máng nƣớc để loại bỏ các
chất hoà tan trong nguyên liệu nhƣ: độc tố, sắc tố, tanin,…


+ Nghiền: Sau khi ngâm, sắn đƣợc đƣa vào thiết bị nghiền thành bột nhão,
phá vỡ tế bào củ và giải phóng tinh bột. Bột nhão sau nghiền gồm tinh bột, xơ và
các chất hoà tan nhƣ đƣờng, chất khoáng, protein, enzym và các vitamin [1,5,16].
+ Lọc thô: là công đoạn quan trọng, phải sử dụng nhiều nƣớc có thể lọc thủ
công hoặc dùng máy lọc.
- Lọc thủ công dùng lƣới lọc, bột nhão đƣợc trộn đều trong nƣớc, đƣợc chà
và lọc trên khung lọc, dịch bột lọc chảy qua lƣới lọc vào bể còn bã sắn ở trên đƣợc
lọc lần 2 để tận thu tinh bột.
- Máy lọc: là một thùng quay trong đó có đặt lƣới lọc, làm việc gián đoạn
theo mẻ. Nƣớc và bột nhão đƣợc cấp vào thùng, khi thùng quay bột nhão đƣợc đảo
đều trong nƣớc nhờ cánh khuấy, sữa bột chảy xuống dƣới qua khung lƣới lọc trƣớc
khi vào bể lắng. Lƣới lọc ngoài thùng quay giữ lại các hạt bột có kích thƣớc lớn,
phần bột này s đƣợc đƣa trở lại thiết bị lọc còn phần xơ bã đƣợc xả ra ngoài qua

cửa xả bã [1,5,16].
+ Lắng : Tinh bột có đặc điểm dễ lắng và dễ tách, sau 8 ÷ 15h có thể
lắng hoàn toàn. Khi bột đã lắng, từ từ tháo nƣớc tránh gây xáo trộn tạp chất
(bột đen) trên bề mặt lớp bột. Lớp bột đen s đƣợc loại bỏ để đảm bảo chất
lƣợng của bột thành phẩm.
Để thu đƣợc tinh bột có chất lƣợng cao, tinh bột sắn thô đƣợc tinh chế một
lần nữa theo quy trình sau: Bột thô có độ ẩm từ 55 ÷ 60% cho vào bể, bơm nƣớc
vào với tỉ lệ bột và nƣớc là 1/6. Dùng máy khuấy cho đồng nhất, để bột lắng lại sau
8 ÷ 15h tháo nƣớc trong và hớt lớp bột đen nổi lên trên. Có thể rửa 3 đến 4 lần để
loại bỏ hết tạp chất, sau khi rửa xong dùng tro thấm nƣớc và đem bột ra phơi hoặc
sấy khô [1,5,16].
Nƣớc thải ngành chế biến tinh bột sắn

Lƣợng nƣớc thải sinh ra từ trong quá trình chế biến tinh bột sắn là rất lớn,
trung bình 10 -13 m3/tấn sản phẩm.
Căn cứ vào quy trình chế biến bột sắn, có thể chia nƣớc thải thành 2 dòng:
- Dòng thải 1: là nƣớc thải ra sau khi phun vào guồng rửa sắn củ để loại bỏ


các chất bẩn và vỏ ngoài củ sắn. Loại nƣớc thải này có lƣu lƣợng thấp (khoảng 2 –
2,5m3 nƣớc thải /tấn sắn củ), chủ yếu chứa các chất có thể sa lắng nhanh (vỏ sắn,
đất, cát…). Do vậy với nƣớc thải loại này có thể cho qua song chắn, để lắng rồi
quay vòng nƣớc ở giai đoạn rửa. Phần bị giữ ở song chắn (vỏ sắn) sau khi phơi khô
đƣợc làm nhiên liệu chất đốt tại các gia đình sản xuất.
- Dòng thải 2: là nƣớc thải ra trong quá trình lọc sắn, loại nƣớc thải này có
lƣu lƣợng lớn (4,5 - 5m3 nƣớc thải/tấn sắn củ), có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, hàm
lƣợng rắn lơ lửng cao, pH thấp, hàm lƣợng xianua cao, mùi chua, màu trắng đục.
Nƣớc thải chế biến tinh bột sắn bao gồm các thành phần hữu cơ nhƣ tinh bột,
protein, xenluloza, pectin, đƣờng có trong nguyên liệu củ sắn tƣơi là nguyên nhân
gây ô nhiễm cao cho các dòng nƣớc thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn

[1,16,44].
Nƣớc thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc
trƣng: pH thấp, hàm lƣợng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lƣợng chất
rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dƣỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học
(BOD5), nhu cầu oxy hoá học (COD), …với nồng độ rất cao [1, 5,12,15]. Nồng độ ô
nhiễm của nƣớc thải tinh bột sắn thể hiện cụ thể ở Bảng 1.1
Bảng 1.1. Chất lƣợng nƣớc thải từ sản xuất tinh bột sắn
TT

Thông số

QCVN 40:2011,

Đơn vị

Giá trị

-

3,5 -5,0

5,5-9

mức B

1

pH

2


COD

mg/l

7000 – 40000

150

3

BOD5

mg/l

6000 – 23000

50

4

TSS

mg/l

4000 – 8000

100

5


∑N

mg/l

42 - 262

40

6

∑P

mg/l

11 - 46

6

7

CN-

mg/l

10 - 40

0,1



Số liệu ở cho thấy khoảng cách dao động về các chỉ tiêu nƣớc thải cao hơn
nhiều lần so với QCVN 40 :2011/ BTNMT cột B. Cụ thể, COD cao hơn 200 lần;
BOD cao hơn gần 500 lần; tổng nitơ và tổng photpho cao hơn 7 lần…so với QCVN
40:2011/BTNMT.
Khi tính riêng cho 52 nhà máy qui mô lớn, ƣớc tính lƣợng nƣớc thải sinh ra
hàng ngày khi vào mùa vụ khoảng 140000 m3/ngày với tải lƣợng SS khoảng 1000
tấn/ngày; BOD khoảng 3.000 tấn/ngày; COD khoảng 5000 tấn/ngày; CN- khoảng 5
tấn/ngày [5].
Nếu lấy nƣớc thải sinh hoạt làm cơ sở để so sánh mức độ ô nhiễm của nƣớc
thải chế biến tinh bột sắn thì tải lƣợng ô nhiễm hữu cơ của ngành chế biến tinh bột
sắn sinh ra cũng gấp ít nhất 4 lần tải lƣợng hữu cơ của tổng lƣợng nƣớc thải sinh
hoạt trên toàn quốc. Với lƣợng nƣớc thải sinh hoạt sinh ra hàng ngày trên cả nƣớc là
khoảng 2.010.000 m3/ngày, chiếm 64% trong tổng lƣợng các loại nƣớc thải [1,6,15].
Các chất ô nhiễm trong nƣớc thải tinh bột sắn gây ra nhiều tác động tiêu cực:
● BOD liên quan tới việc xác định mức độ ô nhiễm của nƣớc cấp, nƣớc thải
công nghiệp và nƣớc thải sinh hoạt. Khi xảy ra hiện tƣợng phân hủy yếm khí với
hàm lƣợng BOD quá cao s gây thối nguồn nƣớc và làm chết hệ thủy sinh, gây ô
nhiễm không khí xung quanh và phát tán trên phạm vi rộng theo chiều gió.
● COD cho biết mức độ ô nhiễm các chất hữu cơ và vô cơ chứa trong nƣớc
thải công nghiệp.
● Chất rắn lơ lửng (SS) cũng là tác nhân gây ảnh hƣởng tiêu cực tới tài
nguyên thủy sinh đồng thời gây mất cảm quan, bồi lắng lòng hồ, sông, suối…
● Axit HCN là độc tố có trong vỏ sắn. Khi chƣa đƣợc đào lên, trong củ sắn
không có HCN tự do mà ở dạng glucozit gọi là phazeolutanin có công thức hóa học
là C10H17NO6. Sau khi sắn đƣợc đào lên, dƣới tác dụng của enzym xianoaza hoặc
trong môi trƣờng axit thì phazeolutamin phân hủy tạo thành glucoza, axeton và axit
xianuahydric. Axit này gây độc toàn thân cho ngƣời. Xianua ở dạng lỏng trong
dung dịch là chất linh hoạt. Khi vào cơ thể, nó kết hợp với enzym xitochorom làm
men này ức chế khẳ năng cấp oxy cho hồng cầu. Do đó, các cơ quan của cơ thể bị



thiếu oxy. Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng, buồn nôn. Nồng
độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, hoa mắt, da hồng, co giật, mê man,
bất tỉnh, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và tử vong.
Do đó,nếu nƣớc thải không đƣợc xử lý triệt để, không đạt tiêu chuẩn môi
trƣờng thì s gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nƣớc, đất và không khí.
1.4

Công nghệ xử lý nƣớc thải ô nhiễm hữu cơ cao
Đối với nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu cơ cao nhƣ nƣớc thải chế biến tinh

bột sắn, việc áp dụng phƣơng pháp xử lý sinh học là rất phù hợp. Bản chất của
phƣơng pháp này là phân hủy các chất hữu cơ nhờ vào hoạt động của các vi sinh
vật. Nghĩa là các vi sinh vật s sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng để
làm chất dinh dƣỡng xây dựng tế bào và tạo năng lƣợng, qua đó làm giảm hàm
lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải.
1.4.1 Cơ chế của quá trình phân hủy hiếu khí
+ Cơ chế: Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung
cấp oxy liên tục [13,22]. Quá trình phân hủy hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn biểu thị
bằng các phản ứng:
Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ∆H
Tổng hợp tế bào mới:
CxH1yOz + CO2 + NH3 → CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H
Phân hủy nội bào:
C5H7NO2 + 5 O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 (+/-) ∆H
Trong 3 phản ứng ∆H là năng lƣợng đƣợc sinh ra hay hấp thu vào.
+ Công trình xử lý hiếu khí thông dụng: Hồ hiếu khí
Hồ hiếu khí oxy hoá các chất hợp chất nhờ VSV hiếu khí và tảo (Hình 1.2).
Có 2 loại: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo.

- Hồ làm thoáng tự nhiên: cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán không khí qua
mặt nƣớc và quang hợp của các thực vật. Diện tích hồ lớn, chiều sâu của hồ từ 30 –
50 cm. Tải trọng BOD từ 250 – 300 kg/ha.ngày. Thời gian lƣu nƣớc từ 3 – 12 ngày.


- Hồ làm thoáng nhân tạo: cấp oxy bằng khí nén và máy khuấy. Tuy nhiên,
hồ hoạt động nhƣ hồ tùy nghi. Chiều sâu từ 2 – 4,5 m, tải trọng BOD
400kg/ha.ngày. Thời gian lƣu nƣớc từ 1 – 3 ngày.

Hình 1.2 Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí
1.4.2 Cơ chế của quá trình phân hủy kỵ khí
+ Cơ chế: Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ là một quá trình
phức tạp gồm nhiêu giai đoạn có thể tóm tắt trong Hình 1.3 [23].


Hình 1.3 Quy trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ
Cơ chế phân hủy kỵ khí có thể biểu diễn theo phương trình tổng quát sau đây [22]:

Tuy nhiên, trong thực tế quá trình phân hủy kỵ khí thƣờng xảy ra theo 4
giai đoạn
 Giai đoạn 1: Giai đoạn thuỷ phân[22,43]


Dƣới tác dụng của các enzym hydrolaza do vi sinh vật tiết ra, các hợp chất
hữu cơ phức tạp có phân tử lƣợng lớn nhƣ protein, gluxit, lipit…đƣợc phân giải
thành các chất hữu cơ đơn giản có phân tử lƣợng nhỏ nhƣ đƣờng, peptit, glyxerin,
axít amin, axít béo…

 Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men axít hữu cơ [22,43]
Các sản phẩm thuỷ phân s đƣợc các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hoá, các

sản phẩm thuỷ phân s đƣợc phân giải yếm khí tiếo tục tạo thành axít hữu cơ phân
tử lƣợng nhỏ nhƣ axít propionic, axít butyric, axít axetic,… các rƣợu, andehyt,
axeton và cả một số axít amin. Trong giai đoạn này BOD5 và COD giảm không
đáng kể nhƣng pH của môi trƣờng có thể giảm mạnh.


Sự lên men axit lactic:

 Sự lên men êtanol:



Giai đoạn 3: Lên men tạo axit axetic
Các sản phẩm lên men phân tử lƣợng lớn nhƣ axit béo, axit lactic s đƣợc

từng bƣớc chuyển hoá thành axit axetic:




Giai đoạn 4: Giai đoạn mêtan hoá [22]
Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình xử lý yếm khí, nhất

là khi xử lý yếm khí thu biogas. Hiệu quả xử lý s cao khi các sản phẩm trung gian
đƣợc khí hoá hoàn toàn. Dƣới tác dụng của các vi khuẩn lên men mêtan, các axit
hữu cơ bị decacboxyl hoá tạo khí mêtan. Trong xử lý yếm khí, khí mêtan đƣợc tạo
thành theo hai cơ chế chủ yếu là khử CO2 và decacboxyl hoá.
- Decacboxyl hoá:

Khoảng 70% CH4 đƣợc tạo thành do decacboxyl hoá axit hữu cơ và các chất

trung tính.
- Khử CO2

Khoảng 30% CH4 đƣợc tạo thành do khử CO2.
+ Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí thông dụng:
Thiết bị phân hủy kị khí khuấy trộn liên tục
Thiết bị phân hủy kị khí khuấy trộn liên tục là hệ thống xử lý kỵ khí cơ bản
với thời gian lƣu thủy lực (HRT) và thời gian lƣu bùn (SRT) trong khoảng 15-40


ngày để cung cấp đủ thời gian lƣu cho cả quá trình vận hành và sự ổn định của hệ
thống.
Thiết bị khuấy trộn hoàn toàn không hồi lƣu bùn phù hợp hơn đối với chất thải có
nồng độ chất rắn cao [54]. Một nhƣợc điểm của hệ thống này là một tải lƣợng thể
tích cao chỉ thu đƣợc với dòng chất thải khá đặc với chỉ số nhu cầu oxy hóa học có
thể phân hủy sinh học (COD) khoảng 8000 đến 50000 mg/L. Trong khi đó, nhiều
dòng chất thải lại loãng hơn nhiều [49]. Nhƣ vậy, tải lƣợng COD trên mỗi đơn vị
thể tích có thể rất thấp với thời gian lƣu của hệ thống loại bỏ mất lợi thế chi phí của
công nghệ xử lý kỵ khí. Tải lƣợng hữu cơ đặc trƣng (OLR) cho thiết bị phân hủy kỵ
khí khuấy trộn hoàn toàn là từ 1-5 kg COD/m3.ngày [54]
Bể UASB (Upward – flow Anaerobic Sludge Blanket)
Một trong những phát triển nổi bật của công nghệ xử lý kỵ khí là bể UASB
đƣợc phát minh bởi Lettinga và các đồng nghiệp vào năm 1980 [35]. Ứng dụng đầu
tiên là xử lý nƣớc thải sinh hoạt, sau đó đƣợc mở rộng cho xử lý nƣớc thải công
nghiệp [48].
Bể UASB có thể xây dựng bằng bêtông cốt thép, thƣờng xây dựng hình chữ
nhật. Để dễ tách khí ra khỏi nƣớc thải ngƣời ta lắp thêm tấm chắn khí có độ nghiêng
≥ 350 so với phƣơng ngang. Tải lƣợng COD thiết kế thƣờng trong khoảng 4 – 15
kg/m3.ngày. Nƣớc thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dƣỡng đƣợc dẫn vào đáy bể
và nƣớc thải đi lên với vận tốc 0,6 – 0,9 m/h qua lớp bùn kỵ khí. Tại đây xảy ra quá

trình phân hủy sinh học kỵ khí [35].
Khí sinh học đƣợc tạo thành s kéo theo các hạt bùn nổi lên, va vào thành
thiết bị tách 3 pha khí-lỏng-rắn(bùn) dạng hình nón lật ngƣợc khiến cho các bọt khí
đƣợc giải phóng thoát lên; các hạt bùn lại rơi trở lại lớp đệm bùn.


Hình 1.4. Bể UASB
Bể CIGAR (Covered In-Ground Anaerobic Reactor) [35]

Bể CIGAR thực chất là một hồ kỵ khí có thu hồi khí sinh học. Hồ đƣợc bao
phủ toàn bộ bề mặt và lót đáy bằng bạt HPDE
Lớp bạt HPDE bao phủ bề mặt tạo ra điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt đồng
thời ngăn không cho khí sinh học phát tán ra môi trƣờng. Lớp lót đáy HPDE có thể
đƣợc lắp đặt nếu cần, tùy vào mực nƣớc ngầm của khu xử lý. Tuy nhiên, nên lót đáy
để có thể chống rò rỉ nƣớc thải, gây ô nhiễm đất và nƣớc ngầm.
Trƣớc khi vào bể CIGAR , nƣớc thải đƣợc chảy vào bể lắng nhằm giảm bớt
lƣợng chất rắn lơ lửng, cặn đảm bảo quá trình phân hủy kỵ khí trong bể CIGAR đạt
hiệu quả cao nhất. Thời gian lƣu nƣớc thải trong bể khoảng 30 ngày.
Toàn bộ lƣợng khí sinh học (mêtan chiếm 55 – 70% ) hình thành đƣợc thu
hồi nhờ hệ thống ống dẫn khí lắp đặt bên trong bể CIGAR


Hình 1.5. Bể CIGAR
1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học


Điều kiện nước thải phải đưa vào xử lý sinh học [22]
Phƣơng pháp xử lý sinh học nƣớc thải có thể dựa trên cơ sở hoạt động của vi

sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn nƣớc. Do vậy, điều kiện kiên quyết

vô cùng quan trọng của nƣớc thải là môi trƣờng sống của quần thể sinh vật và thỏa
mãn các điều kiện sau:
+ Không có chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vi sinh trong nƣớc thải.
+ Chú ý đến hàm lƣợng kim loại nặng. Xếp theo thứ tự mức độ độc hại của chúng:
Sb>Ag>Cu>Hg>Co>Ni>Pb>Cr3+>V>Cd>Zn>Fe.
Nói chung, các ion kim loại này thƣờng ở nồng độ vi lƣợng (vài phần triệu
đến vài phần nghìn) thì có tác dụng dƣơng tính đến sinh trƣởng vi sinh vật + Chất
hữu cơ có trong nƣớc thải phải là cơ chất dinh dƣỡng nguồn cacbon và năng lƣợng
cho vi sinh vật. Các hợp chất hidratcacbon, protein, lipit hòa tan thƣờng là cơ chất
dinh dƣỡng cho vi sinh vật.


+ Nƣớc thải đƣa vào xử lý sinh học có 2 thông số quan trọng là BOD và COD. Tỉ số
của 2 thông số này phải là: COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5, mới có thể đƣa
vào xử lý hiếu khí. Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozo,
hemixenlulozo, protein, tinh bột chƣa tan thì phải qua xử lý sinh học kỵ khí trƣớc
rồi mới xử lý hiếu khí.


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy hiếu khí [22]

- Oxy (O2): Trong các công trình xử lý hiếu khí, O2 là một thành phần cực k quan
trọng của môi trƣờng. Công trình phải bảo đảm cung cấp đầy đủ lƣợng O2 một cách
liên tục và hàm lƣợng O2 hoà tan trong nƣớc ra khỏi bể lắng đợt II ≥ 2mg/l.
- Nồng độ các chất hữu cơ: phải thấp hơn ngƣỡng cho phép. Có nhiều chất hữu cơ
nếu nồng độ quá cao, vƣợt quá mức cho phép s ảnh hƣởng xấu đến hoạt động sống
của vi sinh vật tham gia xử lý, cần kiểm tra các chỉ số BOD và COD của nƣớc thải.
Cụ thể: hỗn hợp nƣớc thải công nghiệp và nƣớc thải sinh hoạt chảy vào công trình
xử lý là bể lọc sinh học phải có BOD ≤ 500mg/l, nếu dùng bể hiếu khí thì BOD
≤1000mg/l. Nếu nƣớc thải có chỉ số BOD vƣợt quá giới hạn nói trên, cần thiết phải

dùng nƣớc thải đã qua xử lý hay nƣớc sông đã pha loãng.
- Nồng độ các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật : Tùy theo hàm lƣợng cơ chất hữu cơ
trong nƣớc thải mà có yêu cầu về nồng độ các nguyên tố dinh dƣỡng cần thiết là
khác nhau. Thông thƣờng cần duy trì các nguyên tố dinh dƣỡng theo tỉ lệ thích hợp
COD:N:P = 150:5:1. Nếu thời gian xử lý là 20 ngày đêm thì giữ ở tỉ lệ BOD:N:P =
200:5:1. Khi cân bằng dinh dƣỡng ngƣời ta có thể dùng NH4OH, urê và các muối
amôn làm nguồn nitơ và các muối phốt phát, supe phốt phát làm nguồn phospho
theo Bảng 1.2 dƣới đây[14].
Bảng 1.2. Nồng độ các chất dinh dƣỡng cần thiết
BOD của nƣớc thải

Nồng độ Nitơ trong

Nồng độ phốt pho trong

(mg/l)

muối amôn (mg/l)

P2O5(mg/l)

< 500

15

36

500 - 1000

25


8


Ngoài nguồn nitơ, phospho có nhu cầu nhƣ đã nêu trên, các yếu tố dinh
dƣỡng khoáng khác nhƣ K, Ca, S...trong nƣớc thải thƣờng cũng đủ cung cấp cho
nhu cầu của vi sinh vật, ta không cần phải cho thêm vào nữa.
- Các yếu tố khác của môi trường nhƣ pH, nhiệt độ cũng có ảnh hƣởng
đáng kể đến quá trình hoạt động của vi sinh vật trong các thiết bị xử lý. Qua thực
nghiệm cho thấy, thƣờng giá trị pH tối ƣu cho hoạt động phân giải của các vi sinh
vật trong bể xử lý hiếu khí là 6,5 – 8,5 và nhiệt độ của nƣớc thải trong các
công trình nằm trong khoảng 6oC – 37oC.


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí
- Các chất dinh dưỡng [22]
Phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí s sản sinh

ra khí mêtan. Tất cả các quá trình sinh học đòi hỏi phải cung cấp đầy đủ các chất
dinh dƣỡng đặc biệt là cacbon và nitơ. Việc thiếu các chất dinh dƣỡng cần thiết cho
sự phát triển vi sinh vật s hạn chế việc sản xuất khí sinh học. Các chất dinh dƣỡng
đƣợc chỉ định bởi tỉ lệ C/N khoảng 20-30/1. Nếu hàm lƣợng nitơ thiếu hụt thì lƣợng
sinh khối tạo thành s quá thấp không đáp ứng đƣợc vận tốc của quá trình chuyển
hóa cacbon. Ngƣợc lại, với nƣớc thải giàu nitơ thì quá trình khử amin s thành NH4+
ức chế mạnh các vi khuẩn mêtan hóa.
- Yếu tố pH [22]
Trong giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ khoảng pH tối ƣu là 5 – 7,
còn trong giai đoạn mêtan hóa thì pH = 6,8 – 7,2. Chỉ có loài vi khuẩn
Methanosarcina có thể chịu đựng đƣợc các giá trị pH thấp (pH ≤ 6,5). Với các vi
khuẩn sinh mêtan khác, quá trình trao đổi chất bị ức chế đáng kể ở pH < 6,7.

Thực nghiệm cho thấy pH tối ƣu chung cho cả hai quá trình là 6,5 – 7,5.
Song trên thực tế ngƣời ta có kỹ thuật để lên men ở pH = 7,5 – 7,8 mà vẫn hiệu quả.
-

Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hƣởng trực tiếp đến hoạt động chuyển hóa của vi sinh vật. Dải

nhiệt độ cho quá trình phân hủy từ 30 – 550C. Dƣới 100C vi sinh vật sinh mêtan gần
nhƣ không hoạt động


Thích nghi với điều kiện nhiệt độ, các vi sinh vật kỵ khí chia làm 2
nhóm: nhóm ƣa nhiệt (thermophilic) thích nghi ở 50 - 650C và nhóm ƣa ấm
(mesophilic) với nhiệt độ 25 - 400C [22]. Hầu hết các vi sinh vật lên men mêtan
đều thuộc nhóm ƣa ấm, chỉ có rất ít nhóm là ƣa nhiệt [22].
- Các độc chất
Qua tìm hiểu đặc điểm sinh lý các vi sinh vật tham gia xử lý nƣớc thải
bằng phƣơng pháp kỵ khí, ngƣời ta nhận thấy:
+ Một số các hợp chất nhƣ CCl4, CHCl3,... và các ion tự do của các kim loại
nặng có nồng độ 1mg/l s thể hiện tính độc đối với các vi sinh vật kỵ khí [13].
+ Các hợp chất nhƣ formadehyde, SO2, H2S với nồng độ 50 - 400mg/l s gây
độc hại với các vi sinh vật kỵ khí trong công trình xử lý [26].
2-

+ S đƣợc coi là tác nhân gây ức chế quá trình tạo mêtan. Sở dĩ có lập luận
2-

này là do nhiều nguyên nhân khác nhau: S làm kết tủa các nguyên tố vi lƣợng nhƣ
Fe, Ni, Co, Mo...do đó hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, đồng thời, các
electron giải phóng ra từ quá trình oxy hoá các chất hữu cơ sử dụng cho quá

trình sun phát hoá và làm giảm quá trình sinh mêtan [26].
+ Các hợp chất NH4 ở nồng độ 1,5 - 2mg/l gây ức chế quá trình lên men kỵ
khí [10,22].
+ Kim loại nặng: các vi khuẩn mêtan hóa đặc biệt mẫn cảm với các ion kim
loại nặng. Sự có mặt của các kim loại nặng ngoài ngƣỡng cho phép s ức chế quá
trình mêtan hóa và khí hóa dẫn đến tỉ lệ CO2 tăng, CH4 giảm. Mặt khác, do không
đƣợc decacboxyl hóa tạo CH4 các axit hữu cơ không đƣợc khử, chúng tồn đọng
trong thiết bị làm giảm pH, ngừng trệ quá trình kỵ khí trong thiết bị phản ứng [22].


×