NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ BẰNG CÔNG NGHỆ USBF

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT
MÌ BẰNG CÔNG NGHỆ USBF

SVTH:

HUỲNH THỊ ÁNH

NGÀNH:

KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NIÊN KHÓA: 2007 - 2011

TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2011


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ BẰNG CÔNG
NGHỆ USBF

Tác giả

HUỲNH THỊ ÁNH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Kỹ Thuật Môi Trường

Giáo viên hướng dẫn
GVHD 1: Th.S Nguyễn Thị Thanh Phượng
GVHD 2: Th.S Phạm Trung Kiên

TP. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2011
i


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

LỜI CÁM ƠN
Trong suốt 4 năm học tập trên giảng đường đại học, tôi đã nhận được sự chỉ bảo
tận tình từ các thầy cô, sự quan tâm động viên tinh thần từ gia đình bạn bè.
Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới các thầy cô khoa Môi
Trường và Tài Nguyên đã truyền đạt cho tôi những vốn kiến thức quý báu trong suốt 4
năm học.
Đặc biệt, với lòng biết ơn sâu sắc nhất tôi xin gửi tới hai người thầy, cô Nguyễn
Thị Thanh Phượng và thầy Phạm Trung Kiên đã nhiệt tình chỉ dạy và động viên tôi
trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Xin gửi lời cám ơn tới các anh chị phòng thí nghiệm Công nghệ môi trường Viện Môi Trường và Tài Nguyên - Đại Học Quốc Gia Tp.HCM đã giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu thí nghiệm.
Cuối cùng là lời cám ơn xin gửi tới gia đình bạn bè và các thành viên lớp
DH07MT đã sát cánh bên tôi trong suốt 4 năm học.
Xin chân thành cảm ơn !
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 7 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Huỳnh Thị Ánh

ii


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Bên cạnh những lợi ích về mặt kinh tế mà khoai mì đã mang lại cho chúng ta thì
việc sản suất khoai mì cũng gây ra nhiều tác động to lớn đến môi trường. Các chất thải
sinh ra trong quá trình sản xuất là nước thải, khí thải, chất thải rắn. Đặc biệt với nước
thải tinh bột mì với lưu lượng lớn, chất hữu cơ cao đã gây nên tình trạng ô nhiễm
nghiêm trọng. Ngoài ra những công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì hiện nay chưa
thật sự hiệu quả. Chính vì lý do đó, việc nghiên cứu công nghệ mới để xử lý nước thải
tinh bột mì đang là một yêu cầu cấp bách.
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải bằng công nghệ USBF (USBF một loại
mô hình lai hóa giữa UASB và lọc sinh học kỵ khí) là nghiên cứu được thực ở quy mô
phòng thí nghiệm trên nước thải tinh bột mì. Nước thải bột mì này được lấy từ nhà
máy sản xuất bột mì Tân Châu – Tây Ninh sau khi đã qua quá trình lắng 1 tại hệ thống
xử lý nước thải của nhà máy và có nồng độ COD khoảng 10.000 – 12.000mg/l, BOD
8.000 – 9.000mg/l, pH khoảng 3.65 – 4.64,…
Sau khi nước thải được đưa về phòng thí nghiệm thì được bảo quản trong kho
lạnh ở nhiệt độ khoảng 4oC điều này giúp tính chất của nước thải không bị biến đổi
nhiều so với ban đầu. Nước thải được dùng để chạy mô hình sau khi chúng được đưa
ra khỏi kho lạnh và nhiệt độ nước thải trở về nhiệt độ phòng (28 – 30oC) vì điều này sẽ
không làm ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật cũng như
các chất hữu cơ có trong nước thải đồng thời đảm bảo nước này có tính chất giống như
nước thải ban đầu lấy về.
Mô hình USBF được làm bằng chất liệu mica, cao 1500mm và có đường kính
khoảng 100m với 1/3 mô hình là vật liệu lọc và 2/3 mô hình là UASB. Nước thải sau
khi nâng pH lên ở mức trung tính thì được bơm vào mô hình thông qua van số 10 ở

dưới đáy mô hình. Ban đầu nước thải sẽ đi qua phần UASB và sau đó sẽ tiếp tục đi qua
phần lọc kỵ khí, nước đầu ra được dẫn ra bể chứa thông qua van số 7.
Bùn cho vào hệ thống được lấy từ nhà máy phân bón Hòa Bình có độ ẩm
khoảng 85%, TS = 15%.

iii


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

Quá trình nghiên cứu được chia làm 2 giai đoạn đó là giai đoạn thích nghi và
giai đoạn vận hành. Giai đoạn thích nghi giúp cho vi sinh vật thích nghi với nước thải
tinh bột mì ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngày. Kết thúc giai đoạn thích nghi ta sẽ chuyển
sang giai đoạn vận hành. Giai đoạn này ta sẽ tiến hành tăng tải trọng theo thứ tự:
1.5kgCOD/m3.ngày,

3kgCOD/m3.ngày,

4kgCOD/m3.ngày,

8kgCOD/m3.ngày,

12kgCOD/m3.ngày, 24kgCOD/m3.ngày.
Kết thúc quá trình tăng tải trọng ta tiến hành xác định tải trọng tối ưu cùng với
thời gian lưu nước và hiệu quả xử lý COD.
Qua quá trình nghiên cứu, khóa luận đã đạt được một số kết quả như sau:
• USBF có khả năng xử lý nước thải tinh bột mì với tải trọng cao
12kgCOD/m3.ngày và đạt hiệu suất xử lý COD khoảng 96%.
• Trong thành phần khí sinh ra thì CH 4 chiếm phần trăm khá cao khoảng 70%.
Như vậy: Công nghệ USBF có khả năng xử lý tốt nước thải tinh bột mì khi:

• Nước thải có tải trọng khoảng 12kgCOD/m3.ngày
• Nhiệt độ nước thải khoảng 28 – 300C
• Nước thải đã qua quá trình lắng 1

iv


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................. ii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................... ix
Chương 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
I.1. Đặt vấn đề ..................................................................................................... 1
I.2. Ý nghĩa của khóa luận ................................................................................... 2
I.3. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................ 2
I.4. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 2
I.5. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 3
I.6. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 3
I.7. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 3
Chương 2 TỔNG QUAN ............................................................................................ 5
II.1. Tổng quan công nghệ sản xuất tinh bột mì ................................................... 5
II.1.1. Giới thiệu ngành chế biến tinh bột khoai mì .......................................... 5
II.1.2. Quy trình chế biến tinh bột khoai mì ..................................................... 6
II.1.3. Một số quy trình chế biến đang được áp dụng trong và ngoài nước ...... 7
II.2. Tổng quan các công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì hiện nay .................. 11
II.2.1. Tính chất nước thải ............................................................................. 11
II.2.2. Các phương pháp xử lý nước thải khoai mì ......................................... 12
II.3. Tổng quan về phương pháp xử lý kỵ khí .................................................... 17

II.3.1. Quá trình phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn .................................... 17
II.3.2. Quá trình tiếp xúc kỵ khí ..................................................................... 18
II.4. USBF và cở sở lựa chọn công nghệ USBF ................................................. 20
II.4.1. Sự ra đời của bể USBF ....................................................................... 20
II.4.2. Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý USBF............................................... 20
II.4.3. Một số kết qủa nghiên cứu trên công nghệ lai hợp USBF.................... 21
Chương III. MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................. 23
III.1. Mô hình nghiên cứu .................................................................................. 23
III.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 26
III.2.1. Chế độ vận hành................................................................................ 26
v


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

III.2.2. Giai đoạn thích nghi .......................................................................... 27
III.2.3. Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ và tải trọng tối ưu ........................... 27
III.2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ..................................................................... 27
III.3. Phương pháp phân tích .............................................................................. 31
Chương IV. THẢO LUẬN KẾT QUẢ ...................................................................... 33
IV.1 Giai đoạn thích nghi................................................................................... 33
IV.1.1. Kết quả ở giai đoạn thích nghi – Thí nghiệm A .................................. 33
IV.2. Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ – Thí nghiệm B ...................................... 35
IV.2.1. Kết quả ở tải trọng 1.5 kg/ m3 .ngày – Thí nghiệm B1 ........................ 35
IV.2.2. Kết quả khảo sát ở tải trọng 3kg/m3.ngày - Thí nghiệm B2................. 41
IV.2.3. Kết quả ở tải trọng 4kg/ m3.ngày. - Thí nghiệm B3 ............................ 45
IV.2.4. Kết quả thí nghiệm ở tải trọng 8 kg/m3 .ngày - Thí nghiệm B4 .......... 49
IV.2.5. Kết quả thí nghiệm ở tải trọng 12kg/ m3.ngày – Thí nghiệm B5.......... 52
IV.2.5. Kết quả thí nghiệm ở tải trọng 24kg/m3.ngày – Thí nghiệm B6........... 56
IV.3. Lưu lượng khí sinh học ............................................................................. 60

IV.4. Hiệu suất xử lý qua từng tải ...................................................................... 62
Chương V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 63
V.1. Kết luận ..................................................................................................... 63
V.2. Kiến nghị ................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 66
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. 67
PHỤ LỤC HÌNH BẢNG ........................................................................................... 68

vi


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

DANH MỤC HÌNH
HÌNH 2.1: Sơ đồ sản xuất tinh bột khoai mì của doanh nghiệp tư nhân Phước Long ... 6
HÌNH 2.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất khoai mì ở cơ sở thủ công tại Việt Nam............. 7
HÌNH 2.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất khoai mì quy mô hộ gia đình ............................. 8
HÌNH 2.4: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hoàng Minh ................................. 13
HÌNH 2.5. Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Tân Châu. .................................... 14
HÌNH 4.1. Đồ thị biễu diễn sự biến thiên của COD trong thí nghiệm A ..................... 33
HÌNH 4.2. Đồ thị biễu diễn sự biến thiên pH ở thí nghiệm A ..................................... 34
HÌNH 4.3. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD ở thí nghiệm B1 ................................ 35
HÌNH 4.4. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH và độ kiềm ở thí nghiệm B1 ................. 36
HÌNH 4.5. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Amonia và VFA ở thí nghiệm B1 .............. 36
HÌNH 4.6. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD và Amonia theo chiều cao ở thí nghiệm
B1.7.1 ........................................................................................................................ 39
HÌNH 4.7. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên VFA theo chiều cao ở thí nghiệm B1.10.1 . 39
HÌNH 4.8. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD ở thí nghiệm B2 ................................ 41
Hình 4.9. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH và độ kiềm ở thí nghiệm B2……………41
HÌNH 4.10. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Amonia và VFA ở thí nghiệm B2 ............ 42

HÌNH 4.11. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD và Amonia theo chiều cao ở thí
nghiệm B2.15.1 ......................................................................................................... 43
HÌNH 4.12. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên VFA theo chiều cao ở thí nghiệm
B2.15.1…......................................................................................................................44
HÌNH 4.13. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD ở thí nghiệm B3 .............................. 45
HÌNH 4.14. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Độ kiềm và pH ở thí nghiệm B3 .............. 46
HÌNH 4.15. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Amonia và VFA ở thí nghiệm B3 ............ 46

vii


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

HÌNH 4.16. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD và Amonia theo chiều cao ở thí
nghiệm B3.11.1 ......................................................................................................... 47
HÌNH 4.17. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên VFA theo chiều cao ở thí nghiệm B3.11.148
HÌNH 4.18. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD ở thí nghiệm B4 .............................. 49
HÌNH 4.19. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH và độ kiềm ở thí nghiệm B4 .............. 49
HÌNH 4.20. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Amonia và VFA ở thí nghiệm B4 ............ 50
HÌNH 4.21. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD và Amonia theo chiều cao ở thí
nghiệm B4.10.1 ......................................................................................................... 51
HÌNH 4.22. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên VFA theo chiều cao ở thí nghiệm B4.10.151
HÌNH 4.23. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD ở thí nghiệm B5 .............................. 52
HÌNH 4.24. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH và độ kiềm ở thí nghiệm B5 ............... 53
HÌNH 4.25. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Amonia và VFA ở thí nghiệm B5 ............ 53
HÌNH 4.26. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD và Amonia theo chiều cao ở thí
nghiệm B5.8.1………………………………………………………………………...54
HÌNH 4.27. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH và độ kiềm theo chiều cao ở thí nghiệm
B5.9.1 ........................................................................................................................ 55
HÌNH 4.28. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên VFA theo chiều cao ở thí nghiệm B5.9.1 . 55

HÌNH 4.29. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD ở thí nghiệm B6 .............................. 56
HÌNH 4.30. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH và độ kiềm ở thí nghiệm B6 ............... 57
HÌNH 4.31.Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Amonia và VFA ở thí nghiệm B6 ............. 57
HÌNH 4.32. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên COD theo chiều cao ở B6.9.1 .................. 58
HÌNH 4.33. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH và độ kiềm theo chiều cao ở
B6.9.1…………. ....................................................................................................... 58
HÌNH 4.34. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên VFA theo chiều cao ở B6.9.1................... 59
HÌNH 4.35: Lưu lượng khí theo từng tải trọng ........................................................... 60
HÌNH 4.36: Lưu lượng khí theo từng tải trọng ........................................................... 62

viii


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AF

Anaerobic Filter – lọc sinh học kỵ khí

BOD

Biological oxygen demand – Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Chemical oxygen demand – Nhu cầu oxy hóa học

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solid – Cặn lơ lửng của hỗn dịch bùn

SS
TSS

UASB

USBF

VFA

Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng
Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng
Upflow Anaerobic Sludge Blanket – Bể phản ứng kỵ khí với lớp bùn
lỏng chảy ngược
Unaerobic Sludge Blanket Filter – Bể lai hợp UASB và lọc sinh học
kỵ khí
Volatile Fat Acid – Axit béo bay hơi

VS

Volatile Solid – Chất rắn bay hơi

VSS

Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi

ix

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

Chương 1
MỞ ĐẦU
I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gân đây, sự phát triển của tất cả các ngành công nghiệp, tiểu
thủ công nghiệp… đã góp phần phát triển kinh tế xã hội, làm cho đất nước ngày càng
đổi mới. Ngày càng nhiều xí nghiệp, cơ sở sản xuất và các khu công nghiệp được xây
dựng, nhưng bên cạnh những lợi ích mà các doanh nghiệp này đạt được thì tình trạng ô
nhiễm môi trường đã trở thành vấn đề cần phải quan tâm. Ngành sản xuất và chế biến
tinh bột mì cũng tương tự như các ngành sản xuất khác, ngoài lợi ích kinh tế mà nó
mang lại thì nó đã và đang gây ô nhiễm môi trường ngày một nghiêm trọng.
Ước tính trung bình những năm gần đây, ngành chế biến tinh bột mì (bao gồm
nhà máy và hộ gia đình) đã thải ra môi trường 500.000 tấn thải bã và 15 triệu m3 nước
thải. Thành phần chủ yếu của nước thải tinh bột mì là các hợp chất hữu cơ và các chất
dinh dưỡng như COD, Amonia, CN-,….tuy nhiên nồng độ các chất này đều vượt tiêu
chuẩn xả thải. Ví dụ như: Nước thải từ sản xuất tinh bột mì có nồng độ COD khá cao,
nhiều cơ sở lên đến 13.000mg/l và vượt gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. Bên
cạnh đó ta còn phải kể đến hàm lượng độc tố CN- cao, pH khá thấp dao động khoảng 3
– 4,… Hàm lượng chất hữu cơ này nếu không được xử lý triệt để trước khi thải ra môi
trường thì chúng sẽ bị phân hủy rất nhanh dưới điều kiện khí hậu của Việt Nam và gây
ảnh hưởng môi trường đất, nước, không khí, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của
cộng đồng và các loài sinh vật khác sinh sống trong khu vực.
Đứng trước thực trạng này, việc tìm kiếm nghiên cứu đưa ra một giải pháp tối
ưu nhằm giảm thiểu mức độ ô nhiễm luôn được mọi người quan tâm. Đó cũng chính là
lý do vì sao tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này.
1


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

I.2. Ý NGHĨA CỦA KHÓA LUẬN
Nước thải tinh bột mì là loại nước thải có nồng độ ô nhiễm cao nên chúng ta cần
phải tìm ra phương pháp xử lý đối với loại nước thải này.
• Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lai hợp giữa kỵ khí và lọc kỵ khí giúp ta xử lý
nước thải tinh bột mì với nồng độ ô nhiễm cao.
• Kết quả đưa ra các thông số vận hành và hiệu quả xử lý của mô hình USBF từ
đó phục vụ cho quá trình tính toán thiết kế.
• Cho chi phí xử lý thấp, dễ vận hành hơn các quy trình xử lý khác
• Tận thu được khí CH 4 với nồng độ cao
I.3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu hiệu quả xử lý của bể USBF đối với nước thải tinh bột mì thông
qua tải trọng COD và thời gian lưu nước.
Xác định tỉ lệ CH 4 ứng với tải trọng COD
I.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• Nước thải được lấy từ sau quá trình lắng 1
• Nồng độ đầu vào của COD khoảng 10.000 – 12.000mg/l
• Dãy

tải

trọng

nghiên

cứu:

1kgCOD/m3.ngày,

1.5kgCOD/m3.ngày,

3kgCOD/m3.ngày, 4kgCOD/m3.ngày, 8kgCOD/m3.ngày, 12kgCOD/m3.ngày,
24kgCOD/m3.ngày.
• Số lần lặp lại thí nghiệm 1 lần
• Thời gian nghiên cứu 5 tháng
• Độ lớn mô hình: 12 lít
• Thông số nghiên cứu: COD, NH 3 , độ kiềm, pH, VFA
• Vật liệu lọc có kích thước: đường kính 2.5cm, cao 1cm.
• Chiều cao vật liệu lọc chứa 1/3 mô hình
• Bùn nuôi cấy được lấy từ nhà máy phân bón Hòa Bình có độ ẩm khoảng 85%
và TS = 15%.

2


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

I.5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mô hình USBF phục vụ cho xử lý nước thải
tinh bột mì.
I.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 Tham khảo và tổng hợp tài liệu trong nước và nước ngoài
 Xây dựng mô hình thí nghiệm
 Thống kê và xử lý số liệu
 Tổng hợp số liệu
•

Phương pháp nội suy

•

Phương pháp tính hiệu suất

•

Phương pháp so sánh

 Theo dõi đánh giá các thông số thí nghiệm.
 Lấy mẫu và phân tích mẫu theo các chỉ tiêu
•

Phân tích chỉ tiêu COD, pH, VFA, độ kiềm

•

Xác định lượng khí sinh học CH 4

•

Ngoài ra còn phân tích các thông số dinh dưỡng: N, P, thành phần axit

chuyển hóa (C 2 , C 3 , C 4 , C 5 )
(Các chỉ tiêu được phân tích theo Standard Methods for the Exammination of water
and wastewater – 2005)
(Thiết bị phân tích chính: hệ thống chưng cất đạm Gerhard, máy sắc ký khí ghép khối
phổ (GCMS 2010 plus – shimadzu), cột phân tích, máy quang phổ Plasma – ICP
(Shimadzu 9000))
I.7. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
 Tổng quan
• Khoai mì và công nghệ sản xuất khoai mì

• Công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì
• Công nghệ xử lý kỵ khí và hệ thống USBF

3


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

 Nghiên cứu mô hình trong điều kiện phòng thí nghiệm
Xác định:
• Chế độ vận hành
• Tải trọng COD tối ưu
• Thời gian lưu nước
• Hiệu quả xử lý COD
• Lượng khí thu hồi

4


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

Chương 2
TỔNG QUAN
II.1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT MÌ
II.1.1. Giới thiệu ngành chế biến tinh bột khoai mì
Ở Châu Phi, Mỹ Latin và Châu Á, khoai mì đã góp phần duy trì cuộc sống của
hơn 500.000.000 người. Đây là tiềm năng rất lớn cho an ninh lương thực không chỉ ở
gia đình mà còn ở cộng đồng cũng như ở cấp quốc gia ở nhiều nước.
Nigeria là nước sản xuất khoai mì hàng đầu trên thế giới và gần như tăng gấp
đôi sản lượng sản xuất của Thái Lan và Indonesia. Mặc dù nó là nước đứng đầu thế

giới về sản xuất khoai mì, nhưng mục tiêu là đáp ứng cho thị trường trong nước
khoảng 90% sản lượng sản xuất. Hiện nay, Nigeria tăng cường sử dụng khoai mì làm
nguyên liệu công nghiệp cho các nhà máy sản xuất thức ăn, sản xuất tinh bột, khoai
tây chiên và bột viên, ethanol, …
Việt Nam xếp thứ mười ba trên thế giới trong lĩnh vực sản xuất khoai mì. Trong
thời gian từ năm 1993-1995, nước ta đã sản xuất được 2.370.000 tấn và năm 1996 là
khoảng 2,50 triệu tấn. Tuy nhiên, Việt Nam là nước đứng thứ tư trong xuất khẩu sản
phẩm khoai mì ở châu Á, sau Thái Lan, Indonesia và Trung Quốc. Khối lượng khoai
mì xuất khẩu trung bình hàng năm là 30.000 tấn trong thời gian 1992-1994 và tăng lên
đến 150.000 tấn vào năm 1997.
(Nguồn: Tham khảo từ internet)
Cùng với sự gia tăng sản lượng và lợi ích kinh tế mà nước ta đã đạt được trong
khoảng thời gian qua thì nước ta phải đối đầu với những vấn đề ô nhiễm môi trường
5


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

khá nghiêm trọng. Theo ước tính trung bình những năm gần đây ngành chế biến tinh
bột mì (kể cả những mô hình sản xuất trên quy mô công nghiệp và hộ gia đình) đã thải
ra môi trường khoảng 500.000 tấn bã thải và hàng trăm nghìn m3 nước thải mỗi năm.
Nước thải từ quá trình sản xuất tinh bột khoai mì có hàm lượng chất hữu cơ rất cao đặc
biệt là N, P. Hàm lượng SS cao sinh ra chủ yếu do xác mì mịn trong lúc nghiền khoai
mì. Bên cạnh đó, hàm lượng độc tố CN- cũng khá cao gây cản trở hoạt động của vi
sinh vật trong quá trình xử lý. Nước thải của nhiều nhà máy sản xuất tinh bột mì có
nồng độ COD khá cao, có khi lên đến 19.000 – 25.000 hoặc cao hơn. Điều đó đã làm
cho nước thải tinh bột mì vượt quá TCVN hàng trăm lần và đó cũng là vấn đề cấp bách
của nước ta hiện nay cần phải giải quyết để góp phần cải thiện môi trường.
(Nguồn: Tham khảo internet)
II.1.2. Quy trình chế biến tinh bột khoai mì

 Chuẩn bị nguyên liệu: Củ mì tươi lưu trữ tối đa trong vòng 3 ngày phải được
đưa đến nơi chế biến. Ở công đoạn này, củ mì được làm sạch đất, loại bỏ rễ, lớp vỏ gỗ,
cắt khúc. Nguyên liệu được đưa vào thùng rửa bằng tay hoặc bằng băng chuyền. Kết
thúc công đoạn này củ mì được loại bỏ lớp vỏ gỗ. Các tạp chất theo nước thải ra ngoài
và được thu gom lại.
 Chuẩn bị nguyên liệu và tách bã: Nguyên liệu sau khi rửa và cắt khúc qua
máy mài tạo thành bột nhão, sau đó qua máy rây tách bã. Ở máy rây, nước sạch được
bơm vào liên tục để rửa sạch lớp bột bám trên bã. Nước dịch sữa bột sau khi qua máy
rây được đưa về thùng chứa và trộn với dung dịch H 2 SO 4 để tẩy trắng bột. Sau công
đoạn bóc vỏ và rửa kết hợp ở trên, khoai mì được đưa tiếp vào thiết bị mài nhuyễn nối
tiếp với các thùng khuấy để tách tinh bột và bã.
 Tách tinh bột: Thùng chứa sữa bột được bơm vào máy ly tâm sau đó được trộn
với dung dịch tẩy H 2 SO 4 hoặc bơm vào máy ly tâm tách dịch lần 2. Máy ly tâm hoạt
động liên tục và tinh bột được tháo ra liên tục. Nước sau khi qua ly tâm được tách dịch
ra ngoài. Nước sạch được bơm với áp lực lớn vào máy bơm ly tâm để làm sạch bột. Bể
lắng cũng được dùng để lắng bột nhưng ít hiệu quả và nó chỉ phù hợp với các quy mô
sản xuất nhỏ. Qua công đoạn này thì sản phẩm có độ trắng đạt yêu cầu. Hiệu xuất thu

6


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

hồi đạt khoảng 90%. Tinh bột ướt có độ ẩm khoảng 40%, sau đó được ly tâm lần nữa
để tách bớt nước và được sấy khô, làm nguội đóng bao.
Bột sau khuấy và lắng còn lớp bột phủ trên bề mặt vì vậy cần phải đánh lại bề
mặt nhằm loại bỏ phần bột kém chất lượng để thu được bột có chất lượng đạt yêu cầu.
Công đoạn này thực hiện 2 lần để loại bỏ hoàn toàn phần bột phủ không tốt.
Tinh bột sau khi được loại bỏ bột mủ được làm ráo nước, sau đó đóng bao và
bán cho các cơ sở sấy khô sản xuất tinh bột khoai mì khô. Đây là công đoạn cuối cùng

sản xuất tinh bột ướt.
II.1.3. Một số quy trình chế biến đang được áp dụng trong và ngoài nước
Nguyên liệu khoai mì sau khi các cơ sở sản xuất khoai mì mua về có thể dưới
dạng khoai mì khô hoặc khoai mì ướt. Tuy nhiên theo yêu cầu đơn đặt hàng hoặc thị
trường mà doanh nghiệp muốn hướng tới mà mỗi doanh nghiệp có những quy trình
sản xuất riêng biệt. Sau đây là một số quy trình sản xuất trong và ngoài nước mà tôi đã
tham khảo ở một số tài liệu liên quan do không có điều kiện tham quan trực tiếp tại các
nhà máy hay các cơ sở sản xuất.

7


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

Củ tươi
Bóc vỏ
Nước

Vỏ

Rửa
Mài

Nước

Rây nhiễu

Bã

Lắng

Nước thải bỏ

Lọc

Tháo

Bột tốt

Bột xấu

Phơi

Phơi

Tinh

Bột mủ

HÌNH 2.1: Sơ đồ sản xuất tinh bột khoai mì của doanh nghiệp tư nhân Phước Long

8


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

Củ mì tươi

Phân bón,
Đốt bỏ

Vỏ cát

Sàng, tách vỏ

Rửa củ

Nước thải

Cắt, nghiền

Bã mì
Lọc thô
Bã mì
Lọc tinh

Thức ăn gia súc

Mương lắng

Hồ lắng thấm
Mủ mì
Thức ăn gia súc

Vào bao

Hồ xử lý

HÌNH 2.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất khoai mì ở cơ sở thủ công tại Việt Nam

9

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

Nước

Củ mì tươi

Xay

Gọt

Chà

Vỏ củ mì
Xác mì

Nước

Bột mì

Bột mì

Lắng lần 1

Lắng lần 2

Lớp trên bể lắng

Nước thải

Nước thải
Lớp lắng bột

Nước thải

Lắng lần 2

Nước

Bột nhất

HÌNH 2.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất khoai mì quy mô hộ gia đình tại Việt Nam

10


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

II.2. TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ
HIỆN NAY
II.2.1. Tính chất nước thải
- Nước thải từ nhà máy chế biến tinh bột khoai mì gồm 2 loại chính:
+ Nước rửa củ: Sinh ra từ công đoạn rửa, loại bỏ rễ, lớp vỏ và đất cát. Loại nước
thải này chỉ ô nhiễm đất cát, ít bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ hòa tan nên tách riêng
xử lý đơn giản và tận dụng để rửa lại củ.
+ Nước thải chế biến: Chứa nồng độ cao cặn lơ lửng và chất hữu cơ thải ra từ công
đoạn nghiền, tách bã và lọc tinh. Thành phần nước thải từ quá trình chế biến chứa: tinh
bột, đường, protein, xeluloza, các khoáng chất và độc tố CN-.
Bảng2.3: Thành phần nước thải sản xuất tinh bột khoai mì
Thành phần

pH
COD
BOD 5
TDS
SS
Độ kiềm
Glucose
Protein
Lipit
Tinh bột
CNSO 4 2-

Nồng độ

Nồng độ trung bình

4,0 - 4,16
26.000 – 29.000(mg/l)
8.800 – 11.000 (mg/l)
1.700 – 2.100 (mg/l)
1.400 – 2.600 (mg/l)
0 (mg/l)
500 – 800 (mg/l)
900 – 19.000 (mg/l)
200 – 360 (mg/l)
2.400 – 3.200 (mg/l)
5,8 (mg/l)
99 (mg/l)

4,0

27.000(mg/l)
10.000(mg/l)
2.000(mg/l)
2.200(mg/l)
0(mg/l)
650(mg/l)
1.400(mg/l)
290(mg/l)
2.800(mg/l)
5,8(mg/l)
99(mg/l)

(Nguồn: Tổng hợp số liệu từ nhiều nguồn internet)
Nhận xét và đánh giá
Dựa vào thành phần và tính chất nước thải tinh bột mì ta nhận thấy nước thải có
nồng độ ô nhiễm khá cao từ 26.000 – 29.000mg/l; BOD từ 8.800 – 11.000mg/l, pH
thấp khoảng 4.0 – 4.16, …
Như vậy, tìm ra phương án xử lý hiệu quả để giảm nồng độ chất ô nhiễm là vấn
đề cần phải quan tâm hàng đầu
11


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

II.2.2. Các phương pháp xử lý nước thải khoai mì
 Phương pháp chung
Phương pháp cơ học: Phương pháp này nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả
của các bước tiếp theo. Các công trình xử lý cơ học song chắn rác, bể lắng…Việc lựa
chọn phương pháp phụ thuộc kích thước hạt, tính chất hóa lý, nồng độ lơ lửng, lưu
lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết.

Song chắn rác: Có nhiệm vụ loại tất cả các vật rắn có thể gây tắc ngẽn đường
ống, làm hư hại máy bơm. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm
việc thuận lợi cho hệ thống xử lý nước thải.
Bể lắng: Có tác dụng loại cặn thô, nặng như cát sỏi…phương pháp này dựa trên
sự khác nhau về trọng lượng giữa các hạt cặn trong nước có thể sử dụng bể lắng
ngang, máng đứng hay bể lắng ly tâm. Quá trình lắng tốt có thể loại khoảng 90 – 95%
lượng cặn có sẵn trong nước. Vì vậy đây là quá trình quan trọng trong công nghệ xử lý
nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để tăng cường quá
trình lắng có thể thêm vào các chất đông tụ sinh học.
Phương pháp hóa lý: Cơ sở của phương pháp này là dựa trên phản ứng hóa
học diễn ra giữa các chất ô nhiễm và hóa chất thêm vào. Các phản ứng thường diễn ra
là phản ứng oxy hóa khử, phản ứng trung hòa hay phản ứng phân hủy. Các phương
pháp hóa lý thông thường như: keo tụ, tạo bông…
Hấp phụ: Thường được áp dụng của công đoạn xử lý sau cùng để khử các chất
hữu cơ hòa tan sau xử lý sinh học. Phương pháp này cũng có thể áp dụng xử lý cục bộ
một lượng nhỏ các chất có độc tính cao. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả xử
lý cao, có thể thu hồi tái xử dụng lại các chất thải. Các chất hấp thụ có thể là thang
hoạt tính, các chất tổng hợp…

12


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

 Phương pháp hóa học
Trung hòa: Nước thải có chứa axit hoặc kiềm có độ pH khác nhau. Để đảm
bảo hiệu quả các công trình sinh học phía sau và tránh hiện tượng ăn mòn cần phải đưa
pH về 6.5 – 8.5 trước khi nước thải được thải vào nguồn tiếp nhận hay đến các công
trình xử lý khác nhau. Nước thải tinh bột mì pH khá thấp từ 4 – 5, nên quá trình trung
hòa nước thải là cần thiết để đảm bảo xử lý hiệu quả các công trình sinh học phía sau.

Trung hòa có thể thực hiện bởi nhiều cách khác nhau: Trộn nước thải axit và
cồn với nhau, cho thêm tác chất…chọn phương pháp trung hòa phụ thuộc vào pH và
nồng độ nước thải.
Trung hòa bằng cách trộn: Phương pháp này được áp dụng nếu trong một nhà
máy hoặc nhà máy lân cận có nước thải axit và kiềm không bị ô nhiễm bởi các cấu tử
khác. Người ta trộn nước axit và nước kiềm để trung hòa.
Trung hòa bằng cách cho thêm tác chất: Kiềm hoặc các tác nhân có tính axit
tương ứng. Trung hòa bằng cách cho nước axit qua vật liệu trung hòa.
Trong trường hợp này để trung hòa nước axit người ta cho lọc nước qua lớp
magezit (MgCO 3 ), dolomit (CaCO 3. MgCO 3 ), chất thải rắn. Người ta sử dụng phương
pháp lọc đứng có hạt CaCO 3 hoặc dolomit có kích thước 30 – 80mm, với chiều cao lớp
lọc 0.85 – 1,2m vận tốc không được lớn hơn 5m/s và thời gian tiếp xúc không nhỏ hơn
10 phút.
Phương pháp sinh học: Nước thải khoai mì chứa hàm lượng chất hữu cơ khá
cao (tỉ lệ BOD/COD = 0.87) nên dùng phương pháp sinh học để xử lý. Áp dụng
phương pháp sinh học để xử lý nước thải đó chính là vận dụng hoạt động sống của vi
sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ, các hạt cặn lơ lửng có kích thước nhỏ như
ammonia, sulfide,… Chúng sử dụng những chất này làm nguồn dinh dưỡng và tạo
năng lượng. Căn cứ vào hoạt động của vi sinh vật có thể phân chia phương pháp sinh
học thành 3 nhóm sau:
-

Phương pháp hiếu khí

-

Phương pháp kỵ khí

-

Phương pháp thiếu khí
13


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

Các quá trình sinh học có thể xảy ra trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo.
Trong quá trình tự nhiên, quá trình xử lý sinh học diễn ra trên cánh đồng tưới, cánh
đồng lọc,…các công trình nhân tạo là các bể aerotank, các thiết bị lọc sinh học. Kiểu
công trình xử lý được chọn phụ thuộc vào vị trí của nhà máy, tính chất nguồn nước
thải và nồng độ chất ô nhiễm. Trong các công trình nhân tạo, các quá trình xử lý xảy ra
với tốc độ lớn hơn trong điều kiện tự nhiên.
 Một số quy trình xử lý nước thải tinh bột mì điển hình
Hoàng Minh là doanh nghiệp tư nhân chuyên kinh doanh và sản xuất tinh bột
mì. Sản phẩm của nhà máy là bột thô dùng để cung cấp cho nhà máy sản suất bột ngọt
VEDAN.
Nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột Hoàng Minh mỗi ngày thải ra khoảng
200m3/ngày với nồng độ ô nhiễm COD khoảng 8000 – 9000mg/l; pH khoảng 3.1 –
4.2. Nước thải sau khi được trung hòa để nâng nồng độ pH sẽ được dẫn đến bể điều
hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ đồng thời xử lý một phần chất thải. Sau đó,
nước thải sẽ được xử lý kỵ khí bằng UASB và hiếu khí bằng Aerotank.
Ưu điểm: Hệ thống vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp
Khuyết điểm: Không xử lý triệt để lượng CN- trong nước thải khoai mì, để đạt
tiêu chuẩn xả thải loại A hệ thống phải xử lý với tải trọng lớn dẫn đến khó kiểm soát.

14


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ USBF

Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Hoàng Minh, Long Phước, Long Thành,
Đồng Nai
Nước thải trích ly lọc

Nước thải rửa
củ

Song chắn rác
Bể lắng 1

Song chắn rác

Bồn NaOH
Bồn Clo

Sân phơi bùn

Sân phơi
cát

Bể lắng cát
Ngăn trung hòa

Nước thải

Nước thải
Bể điều hòa

Bể UASB

Bể

Bể nén bùn

gas

Máy thổi khí

Bể lắng 2

Nguồn tiếp nhận

HÌNH 2.4: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hoàng Minh

15