Kỹ thuật xử lý nước thải trong nhà máy sản xuất tinh bột

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CNSH - CNTP
Môn: Kỹ thuật xử lý chất thải trong công nghệ thực phẩm

Đề tài: Kỹ thuật xử lý nước thải trong nhà máy sản xuất tinh bột.
GVHD:

Lê Thanh Hà

SV thực hiện: Hồ Thị Thúy An

20130005

Nguyễn Thị Nga

20132735

Nguyễn Thị Quyến

20133201

Nguyễn Thị Thanh Thảo 20133626


Nội Dung
1

Đặc điểm nước thải nhà máy sản xuất tinh bột.

2

Biện pháp xử lý nước thải tinh bột.

3

Quy trình xử lý nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn Hướng
Hóa và Kon Tum.


I. Đặc điểm nước thải nhà máy sản xuất tinh bột.

 1. Thực trạng sản xuất tinh bột từ sắn.
a, Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên thế giới và Châu Á

• Sắn được sử dụng khá phổ biên để sản xuất tinh bột , đây là nguồn
nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp dệt , thực phẩm, cồn…..
• Sắn được trồng phổ biến ở rất nhiều châu lục như Trung – Nam
Mỹ, Châu Phi và Châu Á.
• Các ngành công nghiệp từ cây sắn ngày càng phát triển và đem lại
giá trị kinh tế cao.Tiêu biểu đó là nghành công nghiệp sản xuất tinh
bột từ sắn.
• Thái Lan là một nước mà toàn bộ Sắn thu được đều được sử dụng
trong công nghiệp với các sản phẩm chính là sắn lát, sắn viên và
tinh bột sắn


b, Tình hình sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam
•

Việt Nam hiện đang sản xuất hàng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tươi, đứng thứ 11 trên
thế giới về sản lượng sắn, nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên

thết giới sau Thái Lan và Indonesia.

•

Tinh bột sắn ở Việt Nam hiện đang là một trong bảy mặt hàng xuất khẩu mới có
triển vọng được chính phủ và các địa phương quan tâm.

•

Hiện nay có 53 nhà máy sản xuất tinh bột sắn đi vào hoạt động và 7 nhà máy đang
được xây dựng. Ngoài ra còn có hơn 2000 cơ sở với quy mô nhỏ nằm rải rác ở các
vùng trồng sắn và các làng nghề với công suất 60 000 - 80 000 tấn củ tươi/năm.

•

Một số nhà máy sản xuất tinh bột sắn với quy mô lớn tại Việt Nam:
Phú Mỹ (300- 500 tấn sp/ngày), Đồng Xuân (30.000 tấn sp/ngày), Sông Hinh

(33.000 tấn sp/ngày), Intimex Thanh Chương, Quảng Ngãi, Hướng Hóa…


2, Công nghệ sản xuất tinh bột
a, Quy trình sản xuất tinh bột sắn của Thái Lan
Sắn củ

Bóc vỏ, tách tạp chất

Vỏ sắn, tạp chất

Rửa củ

Nước thải

Băm nhỏ

Nước

Nghiền nhỏ
S

Nước tái sử dụng

Nước sạch

Trích ly, tách xơ
Phân ly

Bã sắn

Nén ép
Bã khô

Ly tâm tách nước
Khí nóng

Sấy khô
Sàng đóng bao
Sản phẩm

Khí thải

b, Quy trình sản xuất tinh bột sắn của Trung Quốc
Sắn thái lát

Nước sạch

Sắn củ tươi

Tách tạp chất

Tách tạp chất
Vỏ, tạp chất

Bóc vỏ, rửa củ
Nghiền lần 1
Lưu huỳnh
Lò đốt lưu huỳnh

Nươc thải

Nghiền lần 2
Sàng lọc
Tẩy trắng

Bã sắn

Ép bã

Bã khô

b, Quy trình sản xuất tinh bột sắn của Trung Quốc
Trích ly (chiết xuất)
Ly tâm tách nước
Sàng bột
Sấy khô
Đóng gói
Sản phẩm

Nước thải


3.Đặc trưng của nước thải trong sản xuất tinh bột sắn
 Trong quá trình sản xuất sử dụng lượng nước khá lớn trong khoảng 25- 40/tấn sản phẩm. Lượng
nước thải chiếm 80-90% lượng nước sử dụng.
 Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc trưng sau: pH thấp, hàm
lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dưỡng
chứa N, P, K các chỉ số nhu cầu sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa (COD), độ màu,… với nồng độ
rất cao, chứa Xyanua với hàm lượng rất lớn.
Nguồn nước thải

Hàm lượng (%)

Rửa củ và bóc vỏ

30

Giai đoạn tinh chế

60

Rửa, sàng, thiết bị, phòng
thí nghiệm, nước sinh hoạt

10

Thành phần, đặc điểm
•
•

Chứa nhiều cát, sạn, xenlluloza…
Hàm lượng chất hữu cơ không cao.

•

Cặn lơ lửng, cặn khó chuyển hóa: xơ mịn, pectin,
cyanua, alcanoid, ligin, xenlulose và các cặn không tan
khác.

•

Các cặn bã, các chất dinh dưỡng (N, P), vi sinh vật.


Thành phần tính chất nước thải tinh bột khoai mì

Chỉ tiêu

Đơn vị

Nước thải tổng

TCVN 5945-2005 loại B

pH

 

4.5 - 5.1

5.5 - 9

SS

Mg/1

120 - 3000

100

BOD

Mg/1

2120 - 14750

50

COD

Mg/1

2500 - 17000

80

Nitơ tổng

Mg/1

250 - 450

60

Phosphat tổng

Mg/1

4 - 70

6

CN

Mg/1

2 - 75

0.1

Nguồn: giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh
học – PGS.TS Nguyễn Văn Phước , 2010.


Nhận xét:
Thành phần nước thải phụ thuộc vào quy mô, trình độ, công nghệ sản xuất nhưng nhìn chung
nước thải trong ngành sản xuất tinh bột sắn chứa nhiều tinh bột, các axit hữu cơ, xơ, cặn nên
hầu hết nước thải từ các cơ sở tinh bột sắn hàm lượng chất hữu cơ, tổng chất rắn đều cao.
+ pH gần ở chỉ tiêu cho phép của chỉ tiêu TCVN 5945 -2005 loại B.
+COD cao hơn TCVN 5945 -2005 khoảng hơn 200 lần.
+ BOD vượt TCVN 5945 -2005 khoảng hơn 290 lần.
+ Chỉ số SS so với chỉ tiêu cho phép của TCVN 5945 -2005 gấp 15 lần.
+ Hàm lượng Xyanua gấp khoảng 20 – 750 lần.
+ Về cảm quan: nước thải có màu trắng ngà, đục, bốc mùi chua nồng.
- Chất lượng nước thải trong quy trình sản xuất tinh bột sắn hoàn toàn không đáp ứng được
tiêu chuẩn môi trường. Ngoài tính axit, nước thải còn chứa lượng chất rắn, các chất hữu cơ,
HCN cần được xử lý. Khoảng dao động về các tiêu chí nước thải cao hơn rất nhiều lần so với
tiêu chuẩn cho phép.


Tác động của nước thải nhà máy sản xuất tinh
bột sắn.
PH thấp

BOD, COD cao

• Kìm hãm sự phát triển của vi sinh
vật
• Làm mất khả năng tự làm sạch của

nguồn nước tiếp nhận

• Chứng tỏ hàm lượng chất hữu cơ dễ
phân hủy cao.
• Làm giảm oxy hòa tan trong nước,
thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí
của VSV trong nước gây mùi hôi
thối ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất
lượng môi trường.

Hàm lượng SS cao

Hàm lượng CN- cao

• Gây lắng đọng và thu hẹp diện tích
các mương dẫn và các dòng tiếp
nhận nước thải.
• Làm giảm lượng Oxy hòa tan
trong nước.

• Gây độc hại cho người và các sinh
vật thủy sinh
• Ảnh hưởng đến màu sắc của nước
thải.


 Như vậy nước thải của ngành sản xuất tinh bột sắn hiện nay nếu không được xử lý
thích hợp trước khi thải ra môi trường sẽ là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng.
 Trên thực tế đã có nhiều nhà máy chế biến tinh bột bị đình chỉ hoạt động do xả nước
thải chưa qua xử lý, hay nước chưa đạt tiêu chuẩn ra ngoài môi trường điển hình

như: Nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi năm 2008, Vedan tại Hà Tĩnh,
Thanh Chương Nghệ An năm 2009, Thừa Thiên Huế năm 2013…


Xử lý triệt để nước thải nhà máy tinh bột là một vấn đề môi trường mang tính thời
sự và cấp thiết, cần phải được giải quyết để nhằm bảo vệ môi trường và tạo cơ sở
để nghành tinh bột sắn phát triển bền vững.


II. Các biện pháp xử lý nước thải chế biến
tinh bột sắn.
1 Tái sử dụng nước thải và sử dụng nước sạch
-Ở hầu hết các doanh nghiệp chế biến tinh bột sắn tiết kiệm nước bằng việc tái sử dụng
nguồn nước thải, một số nhà máy lớn đã tái sử dụng nước thải, như nước thải của quá
trình phân ly có thể sử dụng lại cho công đoạn rửa củ.
-Ở một số công đoạn khác như rửa củ, nước sạch được sử dụng khá lãng phí, không
tuần hoàn .Nước sạch sẽ giảm đáng kể trong công đoạn này nếu nước rửa được tuần
hoàn lại nhiều lần tạo vòng khép kín.
-Các biện pháp nội vi cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu nước thải


2 Phân luồng dòng thải


MĐ: giảm tải lượng nước thải cần xử lý, giảm thế tích bể cần xử lý.

 Việc phân luồng dòng thải tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý và xử lý có
hiệu quả.

Phân luồng dòng thải

Dòng nước thải ít ô
nhiễm: nước thải thu được
trong quá trình rửa củ sắn
tươi chứa chủ yếu là đất cát
và một lượng nhỏ sắn bị vỡ
do va đập trong quá trình
rửa củ.

Dòng nước thải ô
nhiễm vừa: nước rửa
sàn nhà, thiết bị, nước
thải từ phòng thí
nghiệm, từ sinh hoạt
của công nhân viên…

Dòng nước thải ô nhiễm
nặng: nước thải trong quá
trình sàng lọc và trích ly
chứa hàm lượng chất hữu cơ
cao, hàm lượng cặn lơ lửng
lớn, pH thấp, ngoài ra còn
chứa các chất khó hoặc chậm
chuyển hóa như: dịch bào, xơ
sắn, pectin…


3 Phương pháp xử lý cơ học


Mục Đích: Tách các vật nổi có kích thước lớn, tách các tạp chất lắng ra khỏi
nước thải để đảm bảo cho bơm, đường ống hoạt động hiệu quả, không bị tắc đồng
thời giảm tải lượng ô nhiễm.

 Các phương pháp: Sử dụng song chắn rác hoặc bể lắng trọng lực, lọc, tách, ly tâm.
 Song chắn rác: Loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn như rác, vỏ khoai… gây tắc nghẽn
hệ thống xử lý. Có thể sử dụng song chắn có lỗ hình vuông, tròn hoặc hỗn hợp.
 Bể lắng cơ học: Nước thải rửa sắn có chứa nhiều đất, cát, sạn, vỏ…, nước tinh chế sắn
chứa nhiều xenlulose, các chất xơ khác và có lẫn tinh bột từ quá trình ly tâm tách nước
nên ta có thể áp dụng phương pháp lắng lọc cơ học để xử lý nước thải trước khi đưa đến
giai đoạn xử lý tiếp theo. Những tạp chất này tương đối dễ tách ra khỏi nước thải.


 Các loại bể lắng cơ học: bể lắng ngang và bể lắng đứng. Ngoài ra để tăng hiệu quả lắng
cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi.
- Đối với bể lắng ngang: Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt
quá 0,3 m/s. Vận tốc này cho phép các hạt cát, các hạt sỏi và các hạt vô cơ khác lắng xuống
đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở các công trình tiếp theo. 
- Bể lắng đứng: nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, các hạt
cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống dưới. Các hạt cặn
có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ dâng của dòng nước sẽ lắng xuống được.
- Bể lắng có sục khí: được thiết kế theo quan sát chuyển động của chất lỏng xoáy
tròn làm các hạt rắn trong chất lỏng tích lũy lại nhất là các hạt có kích thước > 0.2mm, có
các ống phân phối khí đặt cách đáy bể 0.45 - 0.6m.


Bể lắng ngang

Bể lắng đứng

Bể lắng cát có sục khí


 Cát sau lắng được lấy ra khỏi bể bằng phương pháp thủ công, thiết
bị bơm thủy lực hoặc sử dụng thiết bị cơ giới như gàu tải, bơm trục
vít, bơm khí nén…
 Nước sau lắng có hàm lượng SS, TS giảm tạo điều kiện thuận lợi
cho quá trình xử lý tiếp theo.
 Cặn lắng có chứa sơ mịn và tinh bột có thể tận dụng làm thức ăn gia
súc hoặc làm phân bón.


4. Phương pháp hóa lý
 Các phương pháp hóa lý thường được ứng dụng để tách các chất ô nhiễm ở dạng
keo, hòa tan, chất hoạt động bề mặt hay kim loại nặng trong nước thải, trong đó keo
tụ là phương pháp đơn giản, xử lý hiệu quả nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng lớn
nên đối với nước thải của nhà máy chế biến tinh bột được áp dụng xử lý.
 Tác nhân keo tụ được sử dụng để xử lý nước thải tinh bột sắn thường là những chất
có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp. Trong nước thải tinh bột sắn ta nên dùng
polymer hữu cơ (PAA) vì chất này khá phổ biến và rẻ tiền, dễ sử dụng đặc biệt là
không gây ô nhiễm thứ cấp, dễ dàng tự hủy trong thời gian ngắn.
 Sau khi keo tụ tạo thành bông có kích thước lớn nên dễ dàng tách nhờ quá trình
lắng.


Quá trình keo tụ


 Trước khi xử lí hóa học phải cho nước thải đi qua bể điều hòa nhằm ổn định dòng chảy và

chất lượng nước thải đầu vào.

 Bể Axit hóa: trong nước thải có chứa CN- với hàm lượng khoảng 2-75mg/l.
 Sự phân hủy CN-

CN-

+

H2S  HSCN + S- + H+

HSCN + 2H2O  NH3 + H2S + CO2

Sau thời gian lưu khoảng 2 ngày, với hàm lượng CN- < 35mg/l khoảng trên 90-100 % CN- đã
được xử lý.
 Phân giải chậm một lượng nhỏ các hợp chất hữu cơ: protein, tinh bột, đường, xenlulose…
thành rượu, axit lactic, các acetate, H2O, CO2…


Quá trình xảy ra trong bể axit hóa
Vi sinh vật yếm khí

• Thủy phân chậm các chất
hữu cơ như protein, chất
béo, đường…

Thủy phân
Vi sinh vật axit hóa
yếm khí hoặc tùy nghi

Axit hóa
• Các axit béo dễ bay
hơi, rượu, axit lactic,
CO2..

• Các axit chuyển về
dạng acetate, H2O,
CO2

Acetate hóa


 Tỉ lệ BOD/COD > 0,5  Thích hợp xử lí bằng biện pháp sinh học.
 Sau giai đoạn axit hóa nước thải vẫn có hàm lượng BOD và COD rất cao 
Xử lý bằng biện pháp yếm khí trước để làm giảm BOD và COD.
 Nước thải sau bể axit hóa có PH 4-5
PH thích hợp cho xử lý yếm khí: 6,4-7,5

phải trung hòa trước bằng NAOH
20% đến PH = 7.

 Nguyên tắc xử lý yếm khí: các vi sinh vật hô hấp yếm khí sẽ chuyển hóa các chất
hữu cơ thành phần lớn khí (CH4, CO2) và 1 lượng bùn hoạt tính rất nhỏ.


5. Phương pháp sinh học
2. Lên men axit hữu cơ:

1. Thủy phân: Nhóm vi sinh
vật tự nhiên có trong nước thải

phân hủy chất hữu cơ phức tạp
thành các chất đơn giản có phân
tử lượng nhỏ như: monosacarit,
aminoaxit.

Nhóm vi khuẩn lên men tạo axit
biến đổi các hợp chất hữu cơ
đơn giản thành các axit hữu cơ
là axit acetic, lactic, butyric,
NH3, H2S, CO2

3.Khí hóa: Nhóm vi khuẩn
tạo metan chuyển hóa hydro
và axit hữu cơ thành khí CH4
và CO2

Cơ chế quá
trình xử lý yếm
khí