Nghiên cứu công nghệ khai thác năng lượng từ nước thải công nghiệp mía đường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BÁO CÁO TỔNG KẾT
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KH&CN
CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA

Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ khai thác năng lượng từ nước thải
công nghiệp mía đường
Mã số đề tài: QG 14-11
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Nguyễn Thị Hà

Hà Nội – 12/2016
Hà Nội, ........…


PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG

1.1. Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ khai thác năng lượng từ nước thải công
nghiệp mía đường
1.2. Mã số: QG 14-11
1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
TT

Chức danh, học vị, họ và
tên

Đơn vị công tác

Vai trò thực hiện đề tài

Khoa Môi trường, Chủ trì, Tham gia tất cả các hoạt động

Trường ĐH KHTN Tham gia, Đánh giá giải pháp tận thu năng
lượng
3 TS. Lê Văn Chiều
Trung tâm CETASD, Tham gia, Đánh giá giải pháp công nghệ xử
Trường ĐH KHTN lý nước thải
4 TS. Lê Thị Hoàng Oanh
Khoa Môi trường¸ Tham gia, Tham gia tất cả các hoạt động
Trường ĐH KHTN Tham gia, Phân tích dòng thải liên quan đến
5 ThS. Cái Anh Tú
sản xuất đường
6 PGS.TSKH.Nguyễn Xuân Hải
Tham gia, Điều tra, khảo sát thực địa
7 ThS. Phạm Hoàng Giang
Tham gia, Các nội dung, hoạt động liên
quan đến luận văn
8 HVCH Nguyễn Duy Hiển
9 HVCH Đinh Duy Chinh
Tham gia, Các nội dung, hoạt động liên
quan đến khóa luận
10 SV Nguyễn Việt Hoàng
1
2

PGS.TS. Nguyễn Thị Hà
PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải

1.4. Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
1.5. Thời gian thực hiện:
1.5.1. Theo hợp đồng:
1.5.2. Gia hạn (nếu có):

1.5.3. Thực hiện thực tế:

Từ tháng 4 năm 2014 đến tháng 4 năm 2016.
Đến hết tháng 12/2016
Từ tháng 4 năm 2014 đến tháng 12 năm 2016

1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): Không
1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 300 triệu đồng
PHẦN II. TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Đặt vấn đề
Nước thải ngành công nghiệp mía đường thường chứa một lượng lớn các chất hữu cơ
bao gồm các hợp chất nitơ và phốt pho hữu cơ. Giá trị BOD5 cao và có mức biến động lớn
(350 – 2750 mg/L), có tính axit hoặc kiềm [Gonazales và nnk, 1998; Hampannavar và nnk,
2010]. Nước thải sản xuất mía đường còn chứa các thành phần mang màu do tạo thành của các
axit hữu cơ, muối kim loại, đặc biệt khi việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất
không đường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ (Na+, Si4+, Ca2+, Mg2+ và K+). Ngoài
ra, nước thải nhà máy đường, từ các công đoạn làm mát, thường có nhiệt độ cao, làm ức chế
hoạt động của vi sinh vật và các loài động thực vật thủy sinh.
Công nghệ xử lý nước thải ngành mía đường đã và đang được nhiều nhà khoa học trên
Thế giới và Việt Nam quan tâm nghiên cứu, ứng dụng. Trong đó công nghệ bùn hoạt tính yếm
khí ngược dòng (UASB) được áp dụng phổ biến do có khả năng làm việc với tải trọng chất ô
nhiễm hữu cơ cao. Nhiều hệ thống kỵ khí hiện nay có thể xử lý COD đạt hiệu suất 85-90% với
tải trọng hữu cơ đầu vào khoảng 30-50 gCOD/L.ngày ở 30-40oC. Ngoài ra hệ UASB còn có
các ưu điểm như: -) mức tiêu thụ năng lượng rất thấp trong quá trình vận hành, ở nhiệt độ 2535 oC chỉ cần 0,05-0,1 kWh cho 1 m3 nước thải (0,18-0,36 MJ/m3) chủ yếu cho hoạt động của
máy bơm [Lettinga và nnk, 1980]; -) tiềm năng sinh năng lượng (khí metan); -) lượng bùn hình
thành ít hơn nhiều so với quá trình hiếu khí và làm giảm chi phí xử lý bùn thải. Bùn kỵ khí
1

cũng dễ ổn định hơn và quá trình tách nước cũng dễ hơn so với bùn hiếu khí; -) Nhu cầu về
dinh dưỡng (N, P) thấp hơn hệ thống xử lý hiếu khí do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật kỵ
khí thấp hơn vi sinh vật hiếu khí.
Khai thác, tận thu năng lượng ở Việt Nam đang rất được quan tâm trước nguy cơ khủng
hoảng năng lượng trên phạm vi toàn cầu. Tuy nhiên việc phân tích và lựa chọn công nghệ khai
thác, tận thu năng lượng từ các quá trình xử lý chất thải là cần thiết vì nó không những sẽ bảo
đảm hiệu quả về kinh tế qua tận thu năng lượng và còn cần đảm bảo yêu cầu xử lý ô nhiễm
môi trường, đáp ứng tiêu chuẩn, quy chuẩn về xả thải nước thải.
Để đóng góp vào hướng nghiên cứu này, công trình tiến hành khảo sát phân tích các
dòng thải của công ty Mía đường Hòa Bình (Hoasuco) nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải
mía đường và xem xét sự hình thành khí metan của phương án khi xử lý nước thải sản xuất mía
đường bằng hệ UASB. Một số thông số ảnh hưởng đến quá trình xử lý và hiệu quả sinh khí của
hệ UASB như pH, tải trọng hữu cơ, thời gian lưu, mật độ bùn và một số ion kim loại cũng
được kiểm soát trong nghiên cứu.

2. Mục tiêu
Tận dụng chất thải để thu hồi, khai thác nguồn năng lượng góp phần tiết kiệm tài nguyên và
bảo vệ môi trường

3. Phương pháp nghiên cứu
(1). Khảo sát thực tế tại Hoasuco và phỏng vấn trực tiếp lãnh đạo, công nhân nhằm tìm hiểu về
quá trình sản xuất, vận hành máy, thiết bị; nhu cầu nguyên vật liệu; hiện trạng môi trường, các
điểm phát thải, các điểm tổn thất, gây hao phí cho từng công đoạn của quá trình sản xuất.
(2) Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
(a) Thí nghiệm xử lý nước thải sản xuấ t công nghiệp mía đường
Áp dụng và đánh giá công nghệ khai thác, tận thu năng lượng qua giải pháp xử lý nước
thải sản xuất mía đường theo phương pháp UASB quy mô phòng thí nghiệm (Hình 1).
Hệ UASB được chế tạo bằng nhựa acrylic trong suốt: dày 5mm, đường kính trong
0,14m, cao 800mm, thể tích làm việc 8 lít. Thu metan bằng túi khí chuyên dụng có van, thể
tích 5 lít. Hệ hoạt động với tải trọng COD vào trong khoảng 2,3-7,2g/L.ngày, bổ sung N và P

(sử dụng sản phẩm thức ăn cho mèo Whiskas) đạt tỉ lệ COD:N:P=350:5:1; điều chỉnh pH bằng
NaHCO3; bùn gốc lấy từ hệ thống xử lý nước thải bia. Các thông số COD, pH, Nts, Pts, TSS
được phân tích theo các phương pháp TCVN và tiêu chuẩn của EPA. Sau giai đoạn khởi động
hệ tạo tầng bùn hoạt tính lơ lửng ổn định với giá trị MLSS trong khoảng 2000-2200mg/L, các
thông số thực nghiệm xử lý nước thải mía đường (mẫu nước thải thực tế) như sau (bảng 1).
(b) Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion kim loại đến hiệu quả của hệ UASB
Sử dụng nước thải tự chế có giá trị COD = 2100±100 mg/L tạo ra từ thành phần chính
là đường sacarozơ. Ngoài ra còn có các chất bổ sung nitơ, photpho để vi sinh vật có đủ dinh
dưỡng (COD:N:P = 350:5:1) và chất giúp ổn định pH. Bùn hoạt tính gốc được lấy từ trang trại
chăn nuôi Hoà Bình Xanh, tỉnh Hoà Bình.
Giai
đoạn
1
2
3

Bảng 1. Các thông số tiến hành thực nghiệm
CODđầu vào Thời gian lưu Tải lượng hữu cơ
pH
(mg/lít)
thủy lực (giờ) (OLR) (g/L.ngày)
2320
24
2,3 – 2,3
7,3 – 7,5
2402
12
4,6 – 4,8
7,3 – 7,5
2375

8
6,9 – 7,2
7,4 – 7,5

2

T0 môi
trường
33 - 38
33 - 37
33 - 36


Hình 1. Sơ đồ hệ
UASB qui mô phòng
thí nghiệm
Quy trình vận hành hệ UASB: Bùn hoạt tính được đưa vào hệ UASB với lượng bằng
1/3 thể tích cột phản ứng. Quá trình để bùn thích nghi với nước thải được diễn ra trong 46
ngày. Từ ngày thứ 1 – 14, tải trọng ~1 g/L.ngày và chưa bơm tuần hoàn; từ ngày 14 – 21, tăng
tải trọng lên 1,5 g/L.ngày, bơm tuần hoàn với tốc độ chậm, ~ 1 L/h; từ ngày 21 – 46, cứ mỗi 5
ngày, tăng tải trọng thêm 0,5 g/L.ngày. Do vậy, tải trọng đưa vào tương ứng là 2; 2,5; 3; 3,5; 4
g/L.ngày. Tốc độ bơm tăng dần trong khoảng 2 – 5 L/h, tốc độ dâng nước tương ứng là 0,37 –
0,72 m/h. Kết thúc quá trình cho bùn thích nghi với nước thải mới, tiến hành khảo sát khả năng
xử lý COD với các tải trọng hữu cơ khác nhau, từ đó lựa chọn tải trọng hữu cơ phù hợp cho
giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng của ion kim loại. Tải trọng hữu cơ được lựa chọn phải có hiệu
suất xử lý cao và ổn định.
Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion kim loại đến hệ UASB: Sau khi hệ UASB vận hành
ổn định, từng ion kim loại Ca2+, Cu2+, Mg2+ được đưa vào nước thải đầu vào ở dạng muối
clorua với khoảng nồng độ tương ứng 0-450 mg/L; 0-2400 mg/L và 0-4 mg/L. Mỗi mức nồng
độ được đánh giá trong 6 ngày ở cùng điều kiện nhiệt độ T~35oC, pH~7, CODđầu vào =

2100±100 mg/L. Kết quả xử lý nước thải (COD) và khả năng sinh khí (thể tích khí biogas,
thành phần CH4 và CO2) của hệ UASB được tính trung bình chung của 5 ngày cuối cùng.
(3) Phương pháp lấy mẫu và phân tích
Mẫu nước được lấy và bảo quản theo TCVN 6663-1:2011 và TCVN 5999:1995. Các
thông số kiểm soát COD, pH, Nts, Pts, TSS được phân tích tương ứng theo TCVN 6491:1999,
TCVN 6492:2011, TCVN 6498-1999, TCVN 6202-1996 và TCVN 6625:2000.
Thể tích khí biogas hình thành được thu và xác định tại hiện trường sử dụng máy
Biogas 5000 (Geotech, UK) và được quy đổi về cùng điều kiện nhiệt độ 25oC, áp suất 1at phần
trăm metan trong khí biogas được phân tích bằng sắc ký khí detector ion hóa ngọn lửa GC-FID
(2010-Shimadzu-Nhật).
(4) Phương pháp phân tích dòng và chi phí hiệu quả
Phương pháp này kết hợp với phân tích dòng vật chất (MFA) [25,27,45] được áp dụng
nhằm đánh giá tính phù hợp về cả khía cạnh kinh tế và môi trường của giải pháp xử lý nước
thải mía đường kết hợp thu hồi năng lượng dưới dang khí sinh học (biogas).
(5) Phương pháp xử lý và so sánh số liệu
Phương pháp tính sử dụng các phương trình, xây dựng bảng biểu, đồ thị, hình vẽ xây
dựng mối tương quan giữa các yếu tố có liên quan
3


4. Tổng kết kết quả nghiên cứu
4.1. Kết quả điều tra khảo sát về hiện trạng sản xuất, nguyên liệu và các dòng nước thải
phát sinh từ quy trình sản xuất của Công ty Cổ phần Mía đường Hoasuco
4.1.1. Kết quả điều tra hiện trạng sản xuất của công ty Hoasuco
Sản lượng đường kính trắng với công suất thiết kế 93.000 tấn mía/năm tương ứng 9500
tấn đường/năm (năm 2013 đạt 5.034 tấn); Rỉ mật và phân vi sinh với sản lượng tương ứng
4.000 và 3.500 tấn/năm. Mức tiêu thụ nguyên liệu, nước: Mía nguyên liệu: 50.000-60.000
tấn/năm; nước sạch 1-1,2 triệu m3/năm (2000 m3/ngày); vôi 1600 kg/ngày, lưu huỳnh 520
kg/ngày và axit photphoric 150 kg/ngày. Dây chuyền công nghệ sản xuất của Công ty Hoasuco
được chỉ ra ở Hình 2.

Hình 2- Sơ đồ
công nghệ công ty
Hoasuco
(a) Công đoạn ép
Mía nguyên liệu được cân và chuyển sang bục xả nghiêng để vào máy băm sơ bộ sau đó được
chuyển sang máy băm tinh nhờ thiết bị băng tải lúc này mía được đánh tơi nhỏ. Tiếp đó mía
được vận chuyển sang hệ thống 5 máy ép bằng băng tải cao su. Trong quá trình ép sử dụng nước
thẩm thấu với nhiệt độ 60-70oC, lượng nước thẩm thấu là 22-25% so với nước mía, mục đích
tăng hiệu suất thu hồi nước mía của máy ép qua bộ trục thu được nước mía hỗn hợp và bã. Bã
được đưa đi làm nguyên liệu đốt cho lò hơi để cung cấp hơi và điện cho các phân xưởng của nhà
máy. Nước mía hỗn hợp được bơm lên bộ phận lọc bã tiếp đó được bơm lên thùng chứa để gia
vôi sơ bộ và bổ sung P2O5 bằng cách bổ sung H3PO4 khi đó nước mía hỗn hợp có pH = 6,4-6,8
và hàm lượng P2O5 = 350-400 ppm.
(b) Công đoạn làm sạch mía
Nước mía hỗn hợp được bơm sang hệ thống gia nhiệt, nhiệt độ 55-65oC để hạn chế sự xâm
nhập của VSV, làm tăng quá trình ngưng tụ keo tăng tốc độ phản ứng hoá học, tăng hấp thụ
SO2 làm giảm độ nhớt, tăng độ lắng cặn, độ tan của muối CaCO3, sau đó nước mía à được bơm
sang hệ thống xông SO2 lần 1 với thiết bị phun kiểu đứng, sau phun nước mía có pH = 3,4-3,8
để loại các chất không đường và giảm độ nhớt của nước mía. Tiếp đó nước mía được đưa sang
thiết bị trung hoà bằng Ca(OH)2 để đưa nước mía về pH=6,8-7,2 và bơm sang thiết bị gia nhiệt
II, nhiệt độ 98-102oC để tiếp tục làm giảm độ nhớt, tăng tốc độ lắng. Trước khi chuyển sang
thiết bị lắng nước mía được đưa qua thiết bị tản hơi giảm khí dư, đưa về áp suất thường tạo
môi trường tĩnh. Nước mía được chuyển sang thiết bị lắng, đi qua các ngăn, nhờ cánh khuấy
mà tạo kết tủa và tập trung về ống trung tâm rồi bơm đi lọc chân không tách lượng mẫu dịch
còn lại. Từ buồng lắng nước lắng trong được chảy qua sàng cong để loại bỏ các huyền phù còn
4


lại qua thùng chứa được bơm vào thiết bị gia nhiệt III, nhiệt độ 115-125oC. Hỗn hợp nước mía

sau đó được bơm sang thiết bị bốc hơi. Hơi thứ được tận dụng cho nấu đường, gia nhiệt và các
thiết bị ngưng tụ. Nước mía lắng trong sau khi bốc hơi gọi là mật chè thô, chè này được bơm
sang xông SO2 lần 2 ở pH = 5,7-6,0 mục đích loại tạp chất, tẩy màu, giảm độ nhớt, tạo điều
kiện kết tinh. Sau khi xông SO2 lần 2 thu được mật chè tinh.
(c) Công đoạn nấu đường
Mật chè tinh được bơm vào nồi nấu và nấu ở hệ thống nấu 3 hệ. Mật chè tinh dùng để
nấu đường non A và nấu giống (tạo mầm tinh thể). Giống được nấu riêng dùng một lượng bột
đường nghiền nhỏ 20-150µm cho vào nồi nấu để tạo nhân tinh thể, mầm tinh thể tạo thành đưa
sang nấu đường A. Đường non A sau khi trợ tinh, ly tâm ra được đường kính trắng và mật A1,
A2. Đường kính trắng được phân loại và kiểm tra sau đó nhập kho. Mật đường được bơm đi nấu
và sau khi được trợ tinh đem ly tâm để thu đường và mật tương ứng ở mỗi non. Riêng mật C vì
độ tinh khiết quá thấp không tái sử dụng được bơm đi thùng chứa mật phế (mật rỉ).
Thời gian nấu các loại đường non A, B và C tương ứng 2,5–4; 4-6 và 8-12 giờ.
Thời gian trợ tinh các loại đường non A, B và C tương ứng 2- 4; 4-6 và 20-24giờ
(d) Công đoạn ly tâm
Đường non A, B, C sau khi trợ tinh xong được đưa xuống bộ phận ly tâm để thu đường cát A,
B, C, mật nâu và mật trắng. Đường sau khi ly tâm được đưa xuống sàng lắc rồi được gầu tải
chuyển xuống máy sấy. Sấy đường làm cho hạt đường khô (tách phần nước trên bề mặt hạt
đường), bóng, sáng màu, không biến chất khi bảo quản. Đường sấy xong được làm nguội đến
nhiệt độ phòng. Sau khi sấy và làm nguội được băng tải chuyển đến bộ phận đóng bao
(50kg/bao), đường thành phẩm được bảo quản trong kho chứa đủ tiêu chuẩn đảm bảo đường
không bị ẩm hay bị biến chất.
4.1.2. Nước thải của sản xuất mía đường
Theo báo cáo về tình hình thực hiện công tác môi trường tại công ty mía đường Hòa
Bình ngày 19 tháng 2 năm 2014: Khối lượng nước thải trung bình 2.257 m3/ngày đêm và lớn
nhất 2.300 m3/ngày. Lượng nước thải này được thu gom và bơm lên hệ thống xử lý nước thải,
bể sục khí 4000 m3/ngày. Nguồn tiếp nhận nước thải: nước sau xử lý từ cống xả theo rãnh dẫn
vào suối. Nước thải phát sinh trong quá trình thau rửa thiết bị, nhà xưởng đây là loại nước thải
có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao và một số chất hữu cơ được thu gom vào 2 bể phốt tại phân
xưởng đường và phân xưởng ép mía. Tại đây có bố trí sục khí (Phân xưởng đường) và bổ sung

chế phẩm men sinh học, bổ sung vôi để điều chỉnh pH trước khi bơm sang hệ thống xử lý tro
bụi và khí thải lò hơi. Đặc điểm công nghệ của hệ thống này là nước được tuần hoàn, tái sử
dụng triệt để, lượng nước bay hơi qua ống khói lò hơi được bù đắp, các căn lơ lửng được lắng
cùng tro lò hơi, chất hữu cơ được men sinh học phân giải trong quá trình tuần hoàn trong hệ
thống, các kết tủa cùng tro lò được tận thu, dùng làm nguyên liệu sản xuất phân bón Vi sinh.
Nước thải phát sinh trong quá trình tạo chân không cho hệ nấu đường, sau khi bơm đi giảm
nhiệt sẽ quay vòng tái sử dụng, lượng nước còn lại được hệ thống rãnh mương đưa ra hồ sinh
học. sau khi ra hồ sinh học nước được bổ sung thường xuyên men sinh học, được sục khí để
lên men hiếu khí trước khi thải ra môi trường. Biện pháp xử lý nước thải hiện đang áp dụng
nhìn chung đã thu được hiệu quả nhất định tuy nhiên chưa đáp ứng được yêu cầu về công nghệ
xử lý đối với các dòng nước thải có tải trọng ô nhiễm chất hữu cơ cao như nước thải mía
đường. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cần áp dụng công nghệ UASB cho loại hình nước thải
này [4,10,13,33].
Kết quả điều tra về các dòng nước thải của công ty Hoasuco:
- Dòng nước thải 1: không hoặc ít ô nhiễm, phát sinh từ các khâu làm lạnh trong các thiết bị
trợ tinh, thiết bị ngưng tụ của nồi cô đặc và nấu đường, nước từ bơm chân không. Nước thải
bị nhiễm dầu, nhớt và bột mía sinh ra từ ô làm lạnh trục máy cán ép: Lưu lượng Q1 680
m3/ngày, COD 60 mg/L, nhiệt độ 540C. Tải lượng COD: LCOD1 = Q1xC = 60 680 = 40,8
kgCOD/ngày.
5


- Dòng nước thải 2: mức ô nhiễm nhẹ, phát sinh từ các quá trình ngưng hơi từ các thiết bị gia
nhiệt, cô đặc, nấu đường, làm nguội máy làm nguội nước đường và nước thải sinh hoạt,
phân xưởng ép, phòng thí nghiệm, làm lạnh lò đốt lưu huỳnh, sữa vôi: Lưu lượng Q2 175
m3/ngày, COD 200 mg/L, BOD5 93 mg/L. Tải lượng COD: LCOD2= 200 175=35
kgCOD/ngày.
- Dòng nước thải 3: mức ô nhiễm nặng, phát sinh từ quá trình lọc chân không, lắng (bọt và
nước ép bùn), nước rửa (nồi nấu đường, thiết bị cô đặc và máy ly tâm), rò rỉ mật rỉ: Lưu
lượng Q3 910 m3/ngày, COD 2200 mg/L; BOD5 1450 mg/L. Tải lượng COD: LCOD3=

910 2200=2002 kgCOD/ngày.
- Dòng nước thải 4: ô nhiễm nặng, phát sinh từ hệ thống xử lý khí thải. Lưu lượng Q4 220
m3/ngày, SS 4325 mg/L, COD 2565 mg/L, nhiệt độ 58oC. Tải lượng COD: LCOD4=564 kg
COD/ngày.
- Dòng nước thải chung: từ cống xả có pH 6,22; TSS 800-900 mg/L và COD 600 mg/L; tổng
nitơ và tổng phốt pho vượt không đáng kể so với QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) đối với
nước thải công nghiệp (Bảng 2).
Trong 5 dòng nước thải, nước thải cống xả chung (Q 2000-2200 m3/ngày) có tính axit
(pH 6,22), giá trị TSS và COD đều vượt hơn 6 lần QCVN 40:2011/BTNMT (cột B). Dòng
nước thải rửa thiết bị và từ hệ thống hấp thụ khí thải có mức ô nhiễm COD cao, trong khoảng
2200 – 2565 mg/L với lưu lượng tương ứng 910 và 220 m3/ngày. Xử lý nước thải mía đường
bằng hệ UASB đạt hiệu quả cao nhất với tải trọng 4,8 gCOD/L.ngày và thời gian lưu thủy lực
là 12 giờ. Hiệu suất xử lý COD của 3 giai đoạn thực nghiệm đạt 89,9; 81,5 và 58,5% tương
ứng với các tải trọng 2,47; 4,8 và 7,37 gCOD/L.ngày. Lượng khí biogas trung bình đạt 12
lít/ngày và tỷ lệ CH4 trong khí biogas trung bình đạt 60,7 % ở tải trọng 4,8 gCOD/L.ngày
Bảng 2. Kết quả phân tích nước thải tại cống chung công ty Hoasuco
(giá trị trung bình của 3 đợt lấy mẫu)
Nước thải tại
Nước thải tại hồ
QCVN
Thông số Đơn vị
cống chung
sinh học
40:2011/BTNMT, cột B
pH
6,22
7,7
5,5 – 9,0
TSS
mg/L

622
80
100
Ntổng
mg/L
10,8
7,6
40
Ptổng
mg/L
0.8
0,4
6
COD
mg/L
861
46
150

4.2. Kết quả phân tích dòng vật chất trong sản xuất đường
Phân tích dòng vật chất (MFA) đã và đang là một công cụ hữu hiệu không chỉ trong
quản lý chất thải mà còn trong quản lý vật chất và tài nguyên. Nước thải ngành công nghiệp
mía đường chứa một lượng lớn các chất hữu cơ trong đó có các hợp chất chứa nitơ và phốt
pho, giá trị BOD5 cao và mức biến động lớn (350 – 2750 mg/L). Đây là nguồn gây ô nhiễm
nghiêm trọng nguồn tiếp nhận và ảnh hưởng bất lợi đến đời sống thủy sinh vật.
4.2.1. Cân bằng vật chất tổng khối lượng
Kết quả của cân bằng vật chất tổng khối lượng bằng việc áp dụng phương pháp nghiên
cứu ở chương 2 được trình bày ở Hình 3. Hình 3 cho thấy tổng lượng vật chất đầu vào 1654,13
tấn bao gồm mía nguyên liệu chiếm 75,57%, lượng nước thẩm thấu, nước rửa lọc chiếm
21,73%, 2,7% còn lại gồm lượng Ca(OH)2, SO2, P2O5 và chất trợ lắng. Sau quá trình sản xuất

lượng đường thành phẩm thu được là 145,26 tấn/ngày chiếm 11,62% so với mía, tổng lượng
nước bốc hơi 1100,66 tấn/ngày chiếm 88,05% so với mía, tổng khối lượng chất thải rắn
khoảng 420 tấn/ngày chiếm 33,62% so với mía.
4.2.2. Cân bằng nước
Lượng nước được sử dụng trong sản xuất đường là rất lớn cao hơn ~ 12-15 lần so với
nguyên liệu. Tuy nhiên, tỉ lệ nước có thể tái sử dụng và tuần hoàn của nhà máy rất cao.
6


Hình 3- Sơ đồ cân bằng vật chất tổng khối lượng
Để đánh giá và giảm lượng nước thải cần xử lý tiến hành cân bằng nước cho Công ty
Hoasuco (xem Hình 4). Hình 4 cho thấy tổng lượng nước sạch đầu vào là 2.814 m3/ngày trong
điều kiện bể nước làm mát cho ngưng tụ đã nạp đầy 50.806 m3/ngày và bể nước phục vụ lò hơi
cũng đã nạp 720 m3/ngày do hệ thống lò hơi và hệ thống làm mát ngưng tụ có hệ thống nước
tuần hoàn. Việc tuần hoàn nước lò hơi và nước làm mát làm giảm lượng nước xả thải vào môi
trường, tuy nhiên trong quá trình cấp và tuần hoàn hơi lượng nước tổn thất là 220 m3/ngày.
Nước sau làm mát được sử dụng làm nước thẩm thấu, hòa đường cát B, C và hòa mật với tổng
393,75 m3/ngày. Vì vậy cần bổ sung liên tục nước đầu vào cho lò hơi và hệ thống nước làm
mát ngưng tụ để bù vào lượng bị hao hụt. Ngoài ra nước đầu vào của nhà máy còn được sử
dụng cho sinh hoạt, làm mát động cơ, rửa thiết bị, hòa vôi và phục vụ phòng thì nghiệm với
tổng lượng 2200 m3/ngày.
Tổng lượng nước thải là 3150 m3/ngày trong đó lượng nước thải sau sử dụng cho các
công đoạn và quá trình của nhà máy 2150 m3/ngày và lượng nước thải do hơi nước mía ngưng
tụ là 1100 m3/ngày. Nước thải được thu gom và xử lý bằng hồ cấp khí sinh học với 2 nguồn
nước thải chính: (1) nước thải từ làm mát động cơ, bơm, thiết bị (nhiễm bẩn dầu nhớt) và nước
làm nguội bơm đường (nhiễm đường), nước mía bốc hơi ngưng tụ của các quá trình bốc hơi,
nấu đường và quá trình ly tâm (loại nước này cũng mang theo lượng lớn đường trong quá trình
tổn thất đường); (2) nước thải từ vệ sinh công nghiệp: nước xả đáy nồi hơi, nước thải phòng thí
nghiệm, nước rò rỉ đường ống, vệ sinh máy móc thiết bị (loại nước của các công đoạn này có
chứa một lượng đường khá cao).

7


Hình 4- Sơ đồ cân bằng nước với công suất 1250 tấn nguyên liệu/ngày
Cân bằng thành phần rắn
Dựa vào số liệu điều tra thực địa và phương pháp tính toán cân bằng vật chất đưa ra
được sơ đồ cân bằng thành phần rắn ở Hình 5. Kết quả cho thấy tổng lượng chất rắn đầu vào là
378,35 tấn/ngày, sau quá trình sản xuất đường thành phẩm thu được là 140,35 tấn/ngày
(~37,5%) và lượng chất thải phát sinh 237,44 tấn/ngày, chiếm 62,7%. Lượng chất thải rắn lớn
nhất là bã mía chiếm ~50% lượng chất rắn và ~69% tổng lượng chất thải rắn; tiếp đến là mật rỉ
chiếm ~7% lượng chất rắn và ~ 10% tổng khối lượng chất thải rắn. Lượng chất rắn tổn thất qua
công đoạn làm sạch và công đoạn nấu đường chiếm ~3 và 4%. Trong khi đó lượng bùn bã chỉ
chiếm ~2,5% lượng chất rắn và 4% tổng khối lượng chất thải rắn. Tuy nhiên, khoảng 190
tấn/ngày bã mía được sử dụng làm nhiên liệu để đốt lò hơi và thải ra khoảng 14 tấn tro/ngày.
Tro và bã bùn được sử dụng để sản xuất phân bón vi sinh.
4.3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xử lý nước thải mía đường bằng công nghệ UASB
4.3.1. Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý COD và sự hình thành metan của hệ thống xử lý nước
thải mía đường UASB
Hiệu quá xử lý COD ở giai đoạn 1 và 2 đạt 80-90%. Khi giảm HRT từ 24 xuống 12 h, hiệu
quả xử lý COD tăng lên. Điều này có thể do khi HRT giảm, lưu lượng nước thải vào hệ sẽ tăng
và tăng lượng cơ chất (chất hữu cơ) cho vi sinh vật và dẫn đến tăng tốc độ phân hủy hay hiệu
quả xử lý COD. Nghiên cứu của Cheng và nnk (2010) sử dụng hệ UASB do công ty Able Co.,
Ltd thiết kế để xử lý nước thải sản xuất mía đường (COD: 20.000-150.000 mg/L) cho hiệu quả
xử lý COD 50-55% với HRT 24-48 h, tải trọng 2-5 gCOD/L.ngày và lớn nhất là 18-24
gCOD/L.ngày.
8


Hình 5 - Cân bằng thành phần rắn của Hoasuco, công suất 1250 tấn nguyên liệu/ngày

Trong nghiên cứu của Ragen và nnk (2001) sử dụng hệ mô hình UASB có thể tích 10
lít, COD đầu vào 1000 mg/lít, hiệu quả xử lý COD đạt 76% với tải trọng hữu cơ 6,7
kgCOD/m3.ngày. Thể tích và thành phần khí biogas được theo dõi và đo hàng ngày trong suốt
quá trình thực nghiệm (Hình 6). Kết quả cho thấy với tải trọng 4,8 gCOD/L.ngày, lượng khí
sinh ra đạt cao nhất 12,2 L/ngày, gấp 2,3 và 1,4 lần so với tải trọng 2,47 và 7,17 gCOD/L.ngày.
Kết quả này khá tương đồng so với nghiên cứu của Tanksali (2013) ở điều kiện thí nghiệm gần
tương tự: UASB có thể tích làm việc 8,4 lít, bùn gốc lấy từ bể tự hoại, tiến hành ở nhiệt độ
phòng (26-39oC), tải trọng hữu cơ cao nhất 6 gCOD/L.ngày, hiệu quả xử lý COD là 80-90% và
hiệu suất sinh khí đạt 13,72 L/ngày.

2,47 gCOD/L.ngày

4,8 gCOD/L.ngày

7,17 gCOD/L.ngày

Hình 6. Sự hình thành khí biogas và hàm lượng khí metan ứng với các tải lượng khác nhau
Phân tích thành phần khí biogas thu được (Hình 6) cho kết quả hàm lượng khí metan ở
giai đoạn 2 là cao nhất đạt trung bình 60,7 %. Hiệu suất chuyển hóa khí dao động trong khoảng
0,25 – 0,41 L/gCODchuyển hóa, trung bình đạt 0,33 L/gCODchuyển hóa (Hình 7).
9


Hình 7. Hiệu suất
chuyển hóa khí
biogas trong quá
trình thí nghiệm
Bảng 3 tổng hợp các điều kiện thí nghiệm và kết quả (theo giá trị trung bình) quá trình
xử lý nước thải mía đường bằng hệ UASB. Kết quả thu được cũng khá phù hợp với các nghiên
cứu trước đây khi sử dụng hệ UASB để xử lý nước thải mía đường [Alllison, 1990; Chang,

1999; Ragen, 2001]. Tuy nhiên, giá trị COD đầu ra của hệ UASB vẫn còn cao, trung bình 283
mg/L gấp 1,9 lần tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40: 2011/BTNMT cột B, do đó cần phải xử lý
tiếp theo bằng công nghệ xử lý hiếu khí hoặc hồ sinh học tùy nghi.
Bảng 3. Tổng hợp các điều kiện thí nghiệm và kết quả
xử lý nước thải mía đường bằng hệ UASB
Thông số
Đơn vị
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
Thể tích làm việc
Tải trọng COD
Lưu lượng
COD đầu vào
COD đầu ra
pH đầu ra
Hiệu suất xử lý COD
Biogas hình thành
Thể tích CH4
Hiệu suất sinh biogas

L
gCOD/L.ngày
L/ngày
mg/L
mg/L
%
L/ngày
%
L/gCODchuyển hóa

2,47
8
2320
433
6,8
81,5
5,2
54,4
0,34

8
4,8
16
2402
345
7
89,9
12,0
60,7
0,36

Giai đoạn 3
7,37
24
2375
1000
6,5
58,5
8,9
41,5

0,28

Thể tích và thành phần khí biogas được theo dõi và đo hàng ngày trong suốt quá trình
thực nghiệm. Kết quả được tổng hợp trong bảng dưới đây:

Giai
đoạn
1
2
3

Bảng 4. Hiệu suất sinh khí biogas sinh theo các giai đoạn thí nghiệm
Thể tích
Tải lượng
Thể tích
Hiệu suất
Hiệu suất xử lý
hệ UASB
COD
biogas
%CH4
sinh metan
COD (%)
(lít)
(g/lít.ngày)
(L/ngày)
(L/gCODch)
8

2,47

4,8
7,37

5,2
12
8,9

54,4
60,7
41,5

0,34
0,36
0,28

81,5
89,9
58,5

Hiệu quá xử lý COD ở giai đoạn 1 và 2 đạt 80-90%, kết quả cũng tương đối phù hợp
với nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất cồn từ rỉ đường bằng hệ UASB quy mô phòng thí
nghiệm của N.T. Sơn và N.T.T. Hà (2004): đạt 92,2% với thời gian lưu 3,5 ngày, tải trọng
COD 2,99g/L.ngày. Tuy nhiên hiệu quả xử lý thành phần hữu cơ cao hơn đáng kể so với một
số nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất đường khác như Xu Cheng và nnk (2010), trong đó sử
dụng hệ UASB do công ty Able Co., Ltd, Quảng Tây, Trung Quốc thiết kế (COD: 20.000150.000 mg/L). Hiệu quả xử lý nước thải với các giá trị pH thấp, COD, sunphat cao và tải
trọng hữu cơ lớn (OLR 2-5gCOD/L.ngày; lớn nhất 18-24 gCOD/L,ngày). Hiệu quả loại COD
đạt 50-55% với HRT 24-48 giờ. Trong nghiên cứu của A.K. Ragen và nnk (2001) sử dụng hệ
mô hình UASB quy mô phòng thí nghiệm, V 10 lít, COD vào 1000mg/lít. Sau giai đoạn khởi
10

động, tải lượng hữu cơ đạt được 6,7 kgCOD/m3.ngày, hiệu quả xử lý COD đạt 76%.

Hình 8. Biến thiên hiệu
suất sinh khí biogas
theo thời gian
Kết quả hình 8 cho thấy với tải trọng 4,8 gCOD/L.ngày, lượng khí sinh ra đạt cao nhất,
12,2L/ngày, gấp 2,3 và 1,4 lần so với tải trọng 2,47 và 7,17 gCOD/L.ngày. So với nghiên cứu
tương tự quy mô phòng thí nghiệm của A.S.Tanksali (2013): UASB có Vlv 8,4 lít, bùn gốc từ
bể tự hoại, nhiệt độ phòng (26-39oC), tải trọng hữu cơ cao nhất 6g COD/L.ngày, hiệu quả xử lý
COD đạt thấp hơn không đáng kể (80-90% so với 96%). Tuy nhiên hiệu suất sinh khí đạt
tương đương: 12,2L/ngày và 13,72L/ngày.
4.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến hiệu suất xử lý nước thải giàu hữu cơ
bằng hệ UASB
Các kim loại thường có trong nước thải là Ca, Mg, Na, K hay các kim loại nặng như
Cu, Cr, Cd, Zn, Ni, Pb, tồn tại ở các dạng và nồng độ khác nhau tùy thuộc vào ngành nghề sản
xuất. Nghiên cứu của Yu (2001) [26,49] cho thấy nồng độ Ca2+ từ 150-300 mg/L giúp tăng khả
năng tích lũy sinh khối và quá trình tạo hạt bùn yếm khí. Trong nghiên cứu của Sanjeevi
(2013) [38] ảnh hưởng tích cực tương tự của Ca2+ được thấy rõ ở nồng độ 300-400 mg/L. Tuy
nhiên, nồng độ gây ức chế của Ca2+ chưa được khẳng định rõ ràng, và cũng chưa thống nhất ở
các nghiên cứu đã thực hiện ví dụ Ahn (2006) [7] nhận thấy dấu hiệu ức chế chỉ khi nồng độ
Ca2+ lên tới 7000 mg/L. Cũng như Ca2+, Mg2+ cũng có ảnh hưởng đến sự phát triển hạt bùn.
Schmidt (1993) [40] chỉ ra rằng ở nồng độ 240-720 mg/L có lợi cho hạt bùn. Tuy nhiên, ở
nồng độ cao 3000 mg/L, Metcalf & Eddy (2003) [15] cho rằng Mg2+ gây ức chế mạnh quá
trình yếm khí. Không giống như các kim loại trên, những kim loại nặng như Cu2+ làm giảm
khả năng hoạt động của hệ yếm khí từ 15-20% khi nồng độ Cu2+ rất nhỏ ~1 mg/L [19,21].
Nhìn chung các nghiên cứu trước mới chỉ tập trung vào ảnh hưởng của các kim loại đến sự
hình thành hạt bùn.
(a) Ảnh hưởng của Ca2+: Khi chưa có mặt Ca2+, hiệu suất xử lý COD đạt 94%, thể tích khí
biagas thu được 4,16 lít/ngày, tỉ lệ CH4 trong khí biogas sinh ra chiếm 70%. Khi bổ sung Ca2+

(nồng độ 50–450 mg/L), hiệu suất xử lý COD và tỉ lệ thành phần các chất khí không có sự thay
đổi nhiều. Hiệu suất xử lý COD (HCOD) đạt 95-96%, tỉ lệ CH4 trong biogas tăng nhẹ từ 70 lên
71-74%. Tuy nhiên, ở nồng độ Ca2+ 300 mg/L, hiệu suất xử lý COD (HCOD) tăng đạt 96%; hiệu
suất chuyển hóa (Hch) cũng tăng từ 0,24 lên 0,30 L/gCOD và thể tích khí CH4 (VCH4) thu được
tăng rõ rệt, đạt 5,18 lít/ngày. Ion Ca2+ có tác động tạo thuận lợi cho quá trình yếm khí nhờ ảnh
hưởng đến sự phát triển hạt bùn. Cơ chế ảnh hưởng của Ca2+ đến quá trình hình thành bùn hạt
cũng đã được chứng minh trong các nghiên cứu trước đây [40,48]. Theo Schmidt (1993) [40],
quá trình phát triển hạt bùn trong hệ UASB có thể chia thành 4 bước: (1) sự di chuyển hạt bùn
này đến bề mặt hạt bùn khác, (2) quá trình hấp phụ bởi các lực hóa lý, (3) bám dính giữa các
hạt nhờ các phần phụ của vi sinh vật hoặc polymer, (4) phát triển vi sinh vật trong hạt. Bất kỳ
11


yếu tố nào có thể tăng tốc độ một trong 4 bước này sẽ đẩy nhanh quá trình tạo hạt, rút ngắn
thời gian khởi động của hệ. Nghiên cứu của Yu và Fang (2000) [48] cho thấy, nồng độ Ca2+
phù hợp sẽ giúp đẩy nhanh 3 bước phát triển của hạt: hấp phụ, bám dính và phát triển vi sinh
vật. Khi phân giải các hợp chất hữu cơ, vi sinh vật tiết ra polyme ngoại bào. Bề mặt tế bào vi
sinh vật và polyme ngoại bào thường có điện tích âm [49], để liên kết với các vi sinh vật khác
tạo hạt thường đòi hỏi các cation, chủ yếu là cation hóa trị II như Ca2+. Nhờ lực hút trái dấu,
Ca2+ làm cầu nối giữa các điện tích âm tạo sự ổn định của mạng lưới polymer trong hạt. Các
polymer ngoại bào có xu thế bám vào Ca2+ nhờ có thể tạo thành phức hợp ổn định. Ngoài ra,
các ion kim loại hóa trị II như Ca2+ còn hỗ trợ cho các hoạt động của enzyme để chuyển hóa
năng lượng trong tế bào sống của vi sinh vật. Nhờ đó, quá trình metan hóa diễn ra tốt hơn,
lượng khí thu được tăng.
(b) Ảnh hưởng của Mg2+: Tương tự Ca2+, Mg2+ cũng có ảnh hưởng tích cực đến quá trình
yếm khí ở nồng độ phù hợp. Các kết quả về HCOD, tỉ lệ CH4, CO2 chỉ có sự thay đổi không
đáng kể, chênh lệch giữa các giá trị ≤ 4%. Sự thay đổi rõ rệt nhất thể hiện ở thể tích khí CH4
thu được mỗi ngày. Tại nồng độ Mg 2+100 mg/L, hiệu suất chuyển hóa (H ch) đạt cực đại
(0,29 L/gCODxử lý), và thể tích khí biogas tăng từ 4,39 lên 5,08 L/ngày (~16%). Nồng độ tối
ưu của Mg2+ tại 100 mg/L cũng được Hulshoff (1983), Mahoney (1987) và Alibhai (1986)

đưa ra trong báo cáo của Schmidt (1993) [40]. Tại nồng độ Mg2+ cao 2400 mg/L, hiệu suất xử
lý COD giảm còn 92% (COD đầu ra 170 mg/L, cao hơn 1,5 lần so với COD tại các nồng độ
khác, trong khoảng 85-105 mg/L). Sự ức chế của Mg2+ đến quá trình yếm khí ở nồng độ cao
được Schmidt (1993) [40] lý giải do nhiều kết tủa vô cơ cản trở quá trình phân hủy chất hữu
cơ; hơn nữa hạt bùn kích thước nhỏ thoát ra khỏi hệ, dẫn tới sinh khối trong hệ giảm và giảm
hiệu quả xử lý.
(c). Ảnh hưởng của Cu2+: Ion Cu2+ là yếu tố cần thiết cho sự phát triển các vi sinh vật, tuy
nhiên chỉ ở mức độ vi lượng. Với nồng độ từ 0,5 – 4 mg/L, Cu2+ thể hiện những ảnh hưởng
tiêu cực đến quá trình yếm khí. Hiệu suất xử lý giảm từ 95 xuống còn 89%, tương ứng với
COD đầu ra tăng từ 105 tới 230 mg/L, gấp hơn 2 lần so với ban đầu. Hiệu suất chuyển hóa
giảm rõ rệt từ 0,29 còn ~0,22 L/gCODxử lý, và thể tích CH4 giảm đáng kể từ 5,1 còn ~3,7
L/ngày (giảm 27%). Chất lượng khí biogas cũng giảm, thể hiện ở tỉ lệ CH 4 giảm tới 10%, còn
CO2 tăng hơn 10% so với trước khi có Cu2+. Theo Icela (2015) [19] và Lin (1999) [21], sự có
mặt Cu2+ có thể thay thế các cation cần thiết có trong các enzyme của vi sinh vật yếm khí,
khiến các enzyme này bị bất hoạt. Cu2+ kết tủa với các nhóm sunfit, cacbonat và hydroxit [39]
tích tụ trong bùn, làm giảm lượng nước trong các hạt bùn, tạo thành các hạt vật chất trơ, cản
trở quá trình phân hủy. Mặt khác, do không được decacboxyl hóa tạo CH4, các axit hữu cơ
không được khử, tồn đọng trong thiết bị làm giảm pH, gây bất lợi cho quá trình metan hóa, dẫn
đến làm giảm tỉ lệ CH4.

4.4. Kết quả tính toán sơ bộ tiềm năng thu khí metan
4.4.1. Tính theo hệ số thực nghiệm
Từ kết quả quá trình thực nghiệm xử lý nước thải bằng hệ UASB ta có hiệu suất sinh
biogas của quá trình tối ưu là 0,36 lít Biogas/gCODchuyển hóa, trong đó khí CH4 chiếm 60,7%.
Như vậy có hiệu suất sinh khí metan là: 0,36 x 60,7% = 0,22 (lít CH4/gCODchuyển hóa)
Mặt khác, từ kết quả bảng 1 đặc tính nguồn và ô nhiễm nước thải sản xuất mía đường
công ty đường Hòa Bình ta có tổng tải lượng COD của nguồn 3 và nguồn 4 phù hợp qua xử lý
kỵ khí bằng hệ UASB là: 2002 + 564 = 2566 (kgCOD/ngày)  Vậy, tiềm năng thu hồi khí
metan từ nước thải mía đường công ty đường Hòa Bình bằng việc tách dòng và xử lý kỵ khí
qua hệ UASB là: VCH4 = 2566 x 0,21852 = 560,7 (m3 CH4/ngày)

Theo lý thuyết 1m3 biogas (75% CH4) tương đương với 1,4kWh điện do vậy ước tính
tiềm năng năng lượng do thu hồi khí metan của công ty là khoảng: 1000kWh/ngày.

12


4.4.2. Tính theo lý thuyết:
Tính toán tiềm năng thu hồi khí metan từ quá trình tự phân hủy chất hữu cơ là
xenlulozơ- thành phần chính trong nước thải mía đường. Áp dụng phản ứng phân hủy với
xenlulozơ với công thức hóa học chung là (C6H10O5)n để tính lượng khí metan sinh ra:
(C6H10O5)n + nH2O → 3nCH4 + 3nCO2
Tỷ lệ CH4/COD: B = (3 x 16) : (16 x 32) = 0,25 (gCH4/gCOD)
Từ đó có thể tính toán sơ bộ tiềm năng thu hồi metan cho công ty mía đường Hòa Bình
như sau: Chọn giá trị COD: 2580 mg/L; nguyên liệu đầu vào: 60000 tấn mía/vụ và lượng nước
thải ra trung bình khi sản xuất 1 tấn mía là 14 m3. Tổng lượng nước thải của công ty đường
Hòa Bình là 840000 m3/vụ.
COD trong nước thải: COD = 84 x 104 x 2580 x 10-6 = 2167,2 (tấn COD/vụ)
Lượng CH4 sinh ra: mCH4 = 2167,2 x 0,25 = 541,8 (tấn CH4/vụ)

4.5. Đề xuất quy trình công nghệ phù hợp xử lý nước thải công nghiệp mía đường
4.5.1. Cơ sở thiết kế hệ thống
Phương án công nghệ đã được nghiên cứu và lựa chọn trong đó kết hợp xử lý và thu hồi
metan cho nước thải sản xuất đường (hình 9). Quy trình công nghệ phù hợp để xử lý nước thải
mía đường theo định hướng thu hồi năng lượng được đề xuất từ kết quả của quá trình nghiên
cứu thực tế hiện trạng sản xuất đặc tính nước thải, công nghệ UASB trong xử lý nước thải công
ty cổ phần mía đường Hòa Bình [1,2] theo nguyên tắc tách dòng:
- Dòng nước thải 1: mức ô nhiễm cao gồm nước thải từ quá trình lọc chân không, lắng (bọt
và nước ép bùn), nước rửa (nồi nấu đường, thiết bị cô đặc và máy ly tâm), rò rỉ mật rỉ và từ
hệ thống xử lý khí thải. Q1 1200m3/ngày, COD 2200-2500mg/L, SS 4100–4300mg/L.
-

Dòng nước thải 2: không hoặc ít ô nhiễm, phát sinh từ quá trình làm lạnh các thiết bị trợ
tinh, thiết bị ngưng tụ của nồi cô đặc và nấu đường, nước từ bơm chân không, từ các quá
trình ngưng hơi từ các thiết bị gia nhiệt (cô đặc, nấu đường, làm nguội máy làm nguội nước
đường), làm lạnh lò đốt lưu huỳnh, sữa vôi, nước thải từ phòng thí nghiệm và nước thải sinh
hoạt. Q2 ~ 900 m3/ngày; COD 80 - 160 mg/L; BOD5 ~ 50- 95 mg/L.

Bảng 5. Thông số, dữ liệu chung sử dụng trong tính toán sơ bộ hệ thống xử lý
nước thải mía đường cho công ty Hoasuco
TT Thông số/đại lượng
Giá trị
Cơ sở/căn cứ lựa chọn
1

Lưu lượng nước thải nhà máy

1200 m3/ngđ
max

Điều tra khảo sát thực tế tại
3

=0,014m /s)

Hoasuco (thời điểm nghiên cứu)

(trung bình)

(Qs

2

pH

7,5 – 8,0

Kết quả khảo sát, phân tích mẫu

3

BOD

1800 mg/l

nước tại Hoasuco (thời điểm

4

COD

2500 mg/l

nghiên cứu)

5

SS

1250 mg/l

6

Nts

12,4 mg/l

7

Pts

1,5 mg/l

8

Hiệu suất giảm COD của hệ UASB

70-85% (chọn 75%)

9

Hiệu suất sinh khí

3

0,36m /kg COD

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

chuyển hóa

Quy trình công nghệ xử lý nước thải mía đường đề xuất cho Hoasuco được chỉ ra ở
Hình 9.
13


Thuyết minh quy trình công nghệ:
Song chắn rác: Để hạn chế hiện tượng tắc đường ống do rác thải có kích thước lớn, tại
đầu các đường ống thu gom nước thải có bố trí các song chắn rác bằng kim loại. để loại bỏ các
tạp chất có kích thước lớn, tránh ảnh hưởng tới máy bơm và các công đoạn tiếp theo.
Bể thu – bơm nước thải: Nước thải sau khi qua song chắn rác được gom vào bể thu và
bơm đến các công trình phía sau
Bể lắng 1: Tại bể lắng này, một lượng lớn chất rắn lơ lửng (SS) được loại bỏ qua quá
trình lắng, dầu mỡ và các chất nổi khác cũng được tách ra khỏi nước thải, giảm tải lượng hữu
cơ cho các công đoạn xử lý tiếp theo. Bùn lắng được thu định kỳ và chuyển đến sân phơi bùn.

Dòng
NT 1

Biogas

Dòng
NT 2
Bể điều hòa

Hình 9. Quy trình công nghệ xử lý nước thải mía đường đề xuất
Bể điều hòa: Sự thay đổi về nồng độ và lưu lượng nước thải ở các thời điểm sẽ ảnh
hưởng đến hoạt động của các vi sinh vật trong hệ UASB. Bể điều hòa có tác dụng làm ổn định
lưu lượng và nồng độ nước thải, tăng hiệu quả xử lý nước thải. Đây là bước rất quan trọng đối
với quá trình phân hủy kị khí bởi vi sinh vật kị khí có tốc độ sinh trưởng chậm hơn so với vi

sinh vật hiếu khí, độ nhạy cảm cao hơn, và dễ bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường phản
ứng, đặc biệt là đối với nhóm vi sinh vật lên men metan. Tại đây nước thải được trung hòa
bằng dung dịch NaHCO3 đến pH ~ 7-7,5. Các thiết bị đo pH được lắp đặt và kết nối với các
bơm định lượng tự động.
Bể UASB: Nước thải được bơm từ bể điều hòa vào bể UASB. Quá trình thủy phân, axit
hóa, metan hóa xảy ra tạo khí biogas (60 - 70% metan, 30 – 40% CO2 và các khí khác). Sau khi
xử lý tại bể UASB, ~ 80 – 90% COD được loại bỏ. Khí biogas được thu hồi và sử dụng thay
thế một phần nhiên liệu hóa thạch phục vụ đốt lò hơi, phát điện…
Bể hiếu khí (aerotank): Nước thải sau khi qua bể UASB tự chảy vào bể aerotank có thổi
khí sử dụng đĩa phân khí nhằm tăng cường sự xáo trộn với bùn hoạt tính và cung cấp oxy cho
14


vi sinh vật hiếu khí, đồng thời giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng. Giai đoạn này sẽ xử lý tiếp
phần COD, BOD còn lại. Lượng vi sinh vật hiếu khí sẽ được bổ sung bằng cách tuần hoàn bùn
từ bể lắng.
Bể lắng 2: Nước thải sau bể hiếu khí được dẫn vào bể lắng (lắng đứng). Bùn hoạt tính
lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực, một phần bùn được tuần hoàn lại bể aerotank,
phần còn lại sẽ được bơm vào bể nén bùn và đem đi xử lý.
Bể nén bùn: Bùn từ bể lắng đợt 2 được dưa tới bể nén bùn nhằm làm giảm độ ẩm từ
~85% xuống còn khoảng 60% trước khi chuyển sang sâ phơi bùn.
Sân phơi bùn: Bùn tươi từ bể lắng đợt I và bùn từ bể nén được dẫn vào sân phơi bùn để
tách nước. Khoảng 20 - 30 ngày xả bùn 1 lần, bùn khô được thu gom bằng gàu hoặc máy,
lượng bùn này có thể kết hợp vơi bã bùn sinh ra từ khâu sản xuất đường để làm phân vi sinh.
Nước tách từ bể ép bùn và sân phơi bùn được bơm trở lại bể điều hòa để xử lý.
Hồ hiếu khí (hồ sinh học ổn định nước đầu ra): Nước thải từ bể lắng 2 tiếp tục chảy qua
hồ hiếu khí nơi có trồng các loại thực vật thủy sinh (bèo tây, hoa súng, bè thủy trúc,…) nhằm
ổn định nước thải đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột B trước khi xả ra môi trường tiếp nhận.
4.5.2. Tính toán thiết kế cơ bản cho hệ thống xử lý nước thải mía đường đề xuất
Trên cơ sở các số liệu từ kết quả khảo sát và nghiên cứu thực nghiệm (bảng 1) và theo

hướng dẫn của Trịnh Xuân Lai (2009) và Lâm Minh Triết (2008), thông số kỹ thuật chính của
các hạng mục công trình trong hệ thống xử lý được đưa ra như sau (bảng 6).

5. Đánh giá về các kết quả đã đạt được và kết luận
Từ các kết quả thu được có thể đưa ra một số kết luận sau:
- Điều tra và tính toán cân bằng nước của công ty Mía đường Hòa Bình cho thấy trong 5
dòng nước thải, nước thải cống xả chung (Q~2000-2200m3/ngày) có pH tính axit (pH 6,22),
giá trị TSS và COD đều vượt hơn 6 lần 40:2011/BTNMT (cột B). Tuy nhiên hàm lượng N, P
tổng đều ở mức vượt TCCP không đáng kể; dòng nước thải rửa thiết bị và từ hệ thống hấp thụ
khí thải có mức ô nhiễm COD cao ~ 2200–2565mg/L với Q~ tương ứng 910 và 220m3/ngày.
- Nghiên cứu xử lý nước thải mía đường với hệ UASB và khảo sát ảnh hưởng của các
yếu tố: tải trọng hữu cơ, pH, thời gian lưu, một số ion kim loại,...đến quá trình xử lý cho thấy
hiệu quả cao nhất đạt ở tải trọng 4,8 gCOD/L.ngày và HRT 12 giờ. Hiệu suất xử lý COD đạt
89,9; 81,5 và 58,5% tương ứng với các tải trọng 2,47; 4,8 và 7,37 gCOD/L.ngày. Sự có mặt
của các ion kim loại (Ca2+, Mg2+ và Cu2+) ảnh hưởng khá rõ đến khả năng xử lý của hệ UASB.
Ở nồng độ 300 mgCa2+/L, 100-1000 mg Mg2+/L, thể tích khí CH4 thu được tăng mạnh (13 25%). Tuy nhiên, khi nồng độ cao như Mg2+ ở 2400 mg/L có xuất hiện dấu hiệu ức chế quá
trình kỵ khí. Trong khi đó Cu2+ gây ức chế ở mọi nồng độ nghiên cứu (0,5 – 4 mg/L), hiệu suất
xử lý COD giảm khi tăng nồng độ Cu2+ và thể tích khí CH4 cũng giảm ~ 26 – 28%.
- Lượng khí biogas sinh ra từ hệ UASB (trung bình) cao nhất đạt 12 lít/ngày ở tải trọng
4,8 gCOD/lít.ngày, gấp 2,3 và 7,5 lần so với tải trọng tương ứng 2,47 và 7,47 gCOD/lít.ngày.
Tỷ lệ % CH4 trong khí biogas trung bình đạt tương ứng 60,7; 54,4 và 41,5%. Tuy nhiên trong
một số đợt thí nghiệm tỉ lên metan trong hỗ hợp khí có thể đạt đến 65-68%.
- Ước tính tiềm năng thu hồi khí metan thông qua việc tách dòng nước thải nhà máy
đường Hòa Bình và xử lý bằng hệ UASB có thu hồi khí metan tính theo hệ số thực nghiệm là
rất khả quan, lượng khí metan thu được là 560,7m3 khí CH4/ngày, tương đương khoảng
1000kWh điện/ngày. Ước tính theo lý thuyết tiềm năng thu metan đạt 541,8 (tấn CH4/vụ).
- Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đã đề xuất hệ thống xử lý nước thải kết hợp kỵ khí thu
hồi metan và hiếu khí (công suất 1200 m3/ngày đêm) và tính toán sơ bộ kích thước các hạng
mục công trình cũng như thông số kỹ thuật, vận hành cơ bản cho hệ thống.
15

Bảng 6. Tổng hợp số liệu và thông số tính toán sơ bộ cho hệ thống xử lý nước thải
mía đường công ty Hoasuco
TT Kích thước
1. Song chắn rác thô
16 khe, Chiều rộng song chắn rác: 0,4m; Dài x
1
Rộng x Cao (Sâu) = 2 x 0,05 x 1,0m
2. Hố thu
1
Chiều rộng hố thu
m
1,8
2
Chiều dài hố thu
m
1,5
3
Chiều sâu hố thu
m
4,5
3
4
Thể tích hố thu
m
12
3. Bể lắng 1 (Số lượng bể: 02)
1
Chiều rộng

m
3,0
2
Chiều dài
m
1,0
3
Chiều cao
m
2,0
4
Thể tích
m3
6,3/bể
4. Bể điều hòa
1
Chiều dài bể
m
6.5
2
Chiều rộng bể
m
5.0
3
Chiều cao bể
m
4,5

Thông số kỹ thuật, vận hành
Tốc độ nước qua song chắn, v = 0,6 m/s

Góc mở rộng của buồng đặt song chắn: 20o
Thời gian lưu nước, t = 15 phút

Thời gian lưu nước (HRT): 15 phút
Tỷ lệ chiều rộng và cao R : H = 1,5 : 1
Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,4

Thời gian lưu: HRT = 3 giờ
Tốc độ khí nén: 0,01 m3/m3 bể.phút

5. Bể UASB (số lượng bể: 02)
1
2
3

Chiều dài bể
Chiều rộng bể
Chiều cao bể

m
m
m

7,0
7,0
5,5

4

Thể tích

m3

272

6. Bể aerotank (số lượng bể: 01)
1
Chiều dài bể
2
Chiều rộng bể
3
Chiều cao bể

4

Thể tích

7. Bể lắng 2
1
Đường kính
2
Chiều cao cột nước
3
Chiều cao tổng
4
Chiều cao phần chóp đáy
5
Diện tích xây dựng bể
8. Bể khử trùng (6 ngăn)
1

Chiều rộng mỗi ngăn
2
Bề dày vách ngăn
3
Chiều dài
4
Chiều rộng
5
Chiều cao

m
m
m

10
4,5
4,5

m3

205

Hiệu quả xử lý COD: 75%
Tải trọng hữu cơ: 9,0 kg COD/m3. ngđ
Tốc độ nước dâng: v = 0,8 m/h
Thể tích sinh khí là 0,36m3/1kg COD
Lượng bùn VSV, Mbùn = 0,2kg/kg COD
Hệ số sản lượng cực đại Y= 0,6
MLSS 8000mg/L; MLVSS 3100 mg/L
Thời gian lưu bùn, c = 4 ngày

Hệ số phân huỷ, kd = 0,05 ngày-1
Hệ số chuyển đổi BOD5 và BOD20, f= 0,68
Nồng độ bão hoà oxy trong nước ở 200C,
Cs20 = 9,08 mg/L
Oxy hoà tan cần duy trì, Cd = 2 mg/L
Nồng độ oxy hòa tan trong nước sạch ở
26oC, Csh=8,09mg/l
Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm
lượng muối, =1 (cho nước thải)

m
m
m
m
m2

7,2
3,7
4
0,3
63,3

Tải trọng bề mặt, Gs = 20 m3/m2ngày.
Tải trọng chất rắn, G = 5 kg/m2.h
Mặt đáy nghiêng 8% so với mặt nằm ngang

m
m
m
m

m

0,5
0,1
7,0
0,5
0,8

Thời gian tiếp xúc: 20 phút;
Vận tốc nước chảy qua bể tiếp xúc:
3m/phút
Liều lượng clo hoạt tính (cho nước thải đã
qua xử lý sinh học), a = 3 g/m3

16


6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)
Nghiên cứu công nghệ khai thác năng lượng từ nước thải công nghiệp mía đường
Nước thải ngành công nghiệp mía đường chứa một lượng lớn các chất hữu cơ trong đó có các hợp chất chứa nitơ
và phốt pho. Đây là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn tiếp nhận và ảnh hưởng bất lợi đến đời sống thủy
sinh vật. Trong các công nghệ xử lý nước thải sản xuất mía đường, công nghệ bùn hoạt tính yếm khí ngược dòng
(UASB) được áp dụng phổ biến do các ưu điểm như khả năng làm việc với tải trọng chất ô nhiễm hữu cơ cao và
tiềm năng thu hồi năng lượng (khí metan). Trong nghiên cứu này đã tiến hành phân tích, đánh giá các dòng thải
của công ty Mía đường Hòa Bình (Hoasuco) bằng phương pháp phân tích dòng (MFA) – một phương pháp hữu
hiệu trong quản lý tài nguyên và chất thải. Khả năng thu hồi khí metan theo phương án xử lý nước thải sản xuất
mía đường bằng hệ thống UASB đã được nghiên cứu, đánh giá. Kết quả cho thấy dòng nước thải chung với lưu
lượng 2000-2200 m3/ngày có tính axit (pH 6,22), TSS và COD đều vượt hơn 6 lần QCVN 40: 2011/BTNMT (cột
B) đối với nước thải công nghiệp; dòng thải rửa thiết bị và từ hệ thống xử lý hấp thụ khí thải có mức ô nhiễm cao,
COD 2200 và 2565 mg/L với lưu lượng tương ứng 910 và 220 m3/ngày. Hiệu quả xử lý đạt cao nhất với tải trọng

4,8 gCOD/L.ngày và thời gian lưu thủy lực (HTR) 12 giờ đạt 89,9; 81,5 và 58,5 % tương ứng với các tải trọng
4,8; 2,47 và 7,37 gCOD/L.ngày. Sự có mặt của các ion kim loại (Ca2+, Mg2+ và Cu2+) ảnh hưởng khá rõ đến khả
năng xử lý của hệ UASB. Ở nồng độ 300 mgCa2+/L, 100-1000 mg Mg2+/L), thể tích khí CH4 thu được tăng mạnh
(13 - 25%). Tuy nhiên, khi nồng độ cao như Mg 2+ ở 2400 mg/L có xuất hiện dấu hiệu ức chế quá trình kỵ khí.
Trong khi đó Cu2+ gây ức chế ở mọi nồng độ nghiên cứu (0,5 – 4 mg/L), hiệu suất xử lý COD giảm khi tăng nồng
độ Cu2+ và thể tích khí CH4 cũng giảm ~ 26 – 28%. Khí biogas trung bình cao nhất đạt 12 L/ngày với tải trọng 4,8
gCOD/L.ngày, tỷ lệ metan trong khí biogas trung bình đạt 60,7 %. Ước tính tiềm năng thu hồi khí metan thông
qua việc tách dòng nước thải nhà máy đường Hòa Bình và xử lý bằng hệ UASB tính theo hệ số thực nghiệm là rất
khả quan, đạt 560,7m3 khí CH4/ngày, tương đương khoảng 1000kWh điện/ngày. Ước tính theo lý thuyết tiềm
năng thu metan của Hoasuco đạt 541,8 tấn CH4/vụ.

Từ khóa: khí sinh học, MFA, mía đường, thu hồi metan, UASB, xử lý nước thải

Study of the energy production technology from wastewater of sugar-cane
processing industry
The sugarcane wastewater often contains large amount of organics including nitrogenous and phosphorous
compounds (BOD5 varies significantly in the range of 350 – 2750 mg/L). This is a serious pollution source that
causes the adverse effect on water recipient and aquatic species. In number of sugarcane wastewater treatment
technologies, the upflow anaerobic sludge blanket (UASB) has been widely studied and applied because of its
advantages including the effective operation with high organic loading rate and the methane recovery potential. In
this study, the wastewater flows of Hoa Binh Sugarcane Company (Hoasuco) were analyzed by Material Flow
Analysis (MFA) – an effective tool applied not only in waste management but in material and resource
management. The methane generation potential was investigated for wastewater treatment by UASB. The findings
showed that integrated wastewater flow with the flow rate of 2000-2200 m3/day was highly polluted by organics,
suspended solids and was slight acidic (pH 6.22); the wastewater flows from the equiment washing and from the
flue gas absorption were most polluted with COD of 2200 and 2565 mg/L and flow rates of 910 and 220 m3/day,
respectively. The highest treatment efficacy was attained with the organic loading rate (OLR) of 4.8 gCOD/L.day
and hydraulic retention time of 12 h (89.9; 81.5 and 58.5% corresponding to 4.8; 2.47 and 7.37 gCOD/L.day).
The effects of metal ions Ca2+, Mg2+, Cu2+ at different concentrations in organic-rich wastewater on treatment
efficiency UASB system were assessed based on COD removal efficiency and biogas yield under the same

conditions such as T ~ 35oC, pH~7, organic loading rate (OLR) ~ 2,28 g/L.d, and COD inffluent ~ 2100 mgO2/L. The
results showed that treatment efficiency of UASB system was dependent on concentrations and types of metal
ions. At concentrations of 300 mgCa2+/L and 100-1000 mg Mg2+/L, volume of CH4 yield increased significantly
(approx. 13 - 25%). However, at high concentration such as Mg2+ of 2400 mg/L, there was inhibition of anaerobic
digestion process. Differently, Cu2+ caused inhibition of anaerobic process at all investigated concentrations; the
higher the Cu2+ concentration, the lower the COD removal efficiency and volume of CH 4 yield decreased by 26 –
28%. The biogas generated was at the average of 12 L/day with OLR of 4.8 gCOD/L.day and contained 60.7 %
CH4. The methane potential for Hoasuco based on the proposed technical solution reached 560.7m3 CH4/day,
equivelent to ~1000kWh electricity as estimated. According to theoritical calculation the methane potential for
Hoasuco is about 541.8 ton CH4/crop.

Key words: biogas, sugarcane, MFA, UASB, methane recovery, wastewater treatment

17


Tài liệu tham khảo
Tiếng Việt
1.

2.

3.
4.
5.

6.

Nguyễn Thị Hà, Nguyễn Việt Hoàng, Lê Thị Hoàng Oanh, Phan Đỗ Hùng. Xử lý nước thải giàu hữu cơ
và nitơ bằng phương pháp sục khí luân phiên định hướng xử lý nước thải mía đường. Tạp chí Khoa học

ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 30, Số 4S (2014) 60-66.
Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Duy Hiển, Lê Thị Hoàng Oanh, Trần Thị Hồng, Phạm Thị Nga, Nguyễn
Thị Hà. Nghiên cứu sự sinh khí metan từ hệ thống UASB xử lý nước thải tại Công ty Cổ phần Mía
đường Hòa Bình. Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam, Tập 4 (2015) 45-49.
Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiêt kế các công trình xử lý nước thải. Nhà xuất bản Xây dựng, 2009.
Nguyễn Thị Sơn, Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị UASB xử lý nước thải sản xuất đường
mía, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2004
Nguyễn Thị Sơn, Nguyễn Thị Thu Hà. Báo cáo đề tài KC 04 – 02. Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất
tinh bột sắn và thu hồi metan sử dụng hệ UASB. Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Đại học Bách
khoa Hà Nội, 2006.
Lâm Minh Triết. Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ
Chí Minh, 2008.

Tiếng Anh
7.
8.
9.
10.

11.

12.
13.
14.
15.
16.
17.

18.

19.

20.
21.
22.
23.

24.

H. Ahn, T. H. Do, S. D. Kim, S. Hwang, The effect of calcium on the anaerobic digestion treating swine
wastewater, Biochemical Engineering Journal, 30 (2006).
P. Alllison Sugar refinery effluent treatment. World Water and Environmental Engineering, 22 (3),
(1999), 28.
APHA. Standard method for the examination of waste and wastewater, Victor Graphics, Inc., Baltimore.
1992.
Angelidaki and W. Sanders. Assessment of the anaerobic biodegradability of macro pollutants. Reviews
in Environmental Science and Bio/Technology. Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands.
3 (2004). 117–129
S. Aslanzadeh, K. Rajendran, M. J. Taherzadeh. A comparative study between single- and two-stage
anaerobic digestion processes: Effects of organic loading rate and hydraulic retention time. International
Biodeterioration & Biodegradation. DOI: 10.1016/j.ibiod.2014.06.008.
J. Barrett, H. Vallack, A. Jones and G. Haq. A material flow analysis and ecological footprint of York,
Technical report, Scotland, 2002.
L. J. Chang, P. Y Yang, S. A. Whalen. Management of sugarcane mill wastewater in Hawaii. Water
Science and Technology 22 (9), (1990), 131-140.
X. Cheng; C. Lin; J. Liang; Z. Cui; S. Yang. Wanbin Zhu Centre of Biomass Engineering. China Agric.
Univ., Beijing, China: (2010), 5167-5173.
M. Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, McGraw Hill Companies, Inc, 2003.
M. Farhadian, M. Borghei, V. V. Umrania). Treatment of beet sugar wastewater by UAFB bioprocess.
J. S. Gonazalez, A.Rivera, R. Borja, E. Sanchez. Influence of organic volumetric loading rate, nutrient

balance and alkalinity; COD ratio on the anaerobic sludge granulation of an UASB reactor treating sugar
cane molasses. International Bio deterioration& Biodegradation 41, (1998), 127-131.
U.S Hampannavar, C.B Shivayogimath. Anaerobic treatment of sugar industry wastewater by Up flow
anaerobic sludge blanket reactor at ambient temperature. International Journal of Environmental
Sciences. 1(4), (2010), 631-339
B. Q. Icela, S. P. Mónica, G. A. Julisa, Performance of an UASB Reactor at Lab-Scale Treating
Domestic Wastewater with Low Concentrations of Copper, British Journal of Applied Science &
Technology 7 (2015) 456.
G. Lettinga, L.W. Hulshoff Pol. UASB Process Design for Various types of Wastewaters.Wat.Sci.Tech.
24 (8), (1986) 87-107.
C. Y. Lin, C. C. Chen, Effect of heavy metals on the methanogenic uasb granule, Water Research 33
(1999) 409.
P. Manivannan, M. Rajasimman. Optimization of process parameters for the osmotic dehydration of
beetroot in sugar solution. J. Food Process Eng, 34 (2011), 804.
J. McConville, J-O. Drangert, P. Tidåker, T-S. Neset, S. Rauch, I. Stride and K. Tonderski.. Closing the
food loops – guidelines and criteria for improving nutrient management. Sustainability: Science,
Practice, & Policy. 11 (2), 2015.
S.V. Mohan, N.R. Chandrashekara, K.P. Krishna, B.T.V. Madhavi, P.N. Sharma. Treatment of complex
chemical wastewater in a sequencing batch reactor (SBR) with an aerobic suspended growth
configuration. Process. Biochem., 40 (2005), 1501.

18


25. Montangero, A. Ongmongkolkul, T. Sinsupan, L. N Cau, and T. Koottatep. Material Flux Analysis
(MFA) for Environmental Sanitation Planning, Bangkok, 2005.
26. Mudhoo, S. Kumar, Effects of heavy metals as stress factors on anaerobic digestion processes and biogas
production from biomass, International Journal of Environmental Science and Technology 10 (2013)
1383.
27. Montangero and H. Belevi. An approach to optimize nutrient management in environmental sanitation

systems despite limited data. Journal of Environmental management, 88, (2008) 1538-1551.
28. N. Moses, N. N. Destaings, N. E. Masinde, and J. B. Miima. Effluent discharge by Mumias Sugar
Company in Kenya: An empirical investigation of the pollution of River Nzoia Sacha, Journal
Environmental Studies, 1 (2010), 1-30.
29. R.P. Oliveira, J.A. Ghilardi, S.M. Ratusznei, J.A.D. Rodrigues, M. Zaiat, E. Foresti. Anaerobic
sequencing batch biofilm reactor applied to automobile industry wastewater treatment: volumetric
loading rate and feed strategy effects. Chem. Eng. Process., 47 (2008), 1374.
30. E. L. Owens. Material Flow Analysis for Kayangel State, Republic of Palau: Solid Waste Management
on a Small Pacific Island, Master of Science, Michigan technological university, 2008.
31. J.M. Paturau. Alternative uses of sugarcane and its by products in agroindustries. FAO-corporate
document. Produced by Agriculture and consumer protection, 1988.
32. D.V. Rangnekar. Integration of sugarcane and milk production in Western India. FAO-corporate
document. Produced by Agriculture and consumer protection, 1988.
33. K. Ragen, L. Wong Sak Hoi and T. Ramjeawon Pilot plant investigation of the treatment of synthetic
sugar factory wastewater using the upflow anaerobic slug blanket (UASB) process. Mauritius Sugar
industry Research Institute, Faculty of Engineering, University of Mauritius, 2001.
34. T.B, Rao, S.G. Chonde, P.R. Bhosale, A.S. Jadhav, and P.D. Raut. Environmental audit of sugar factory:
A case study of Kumbhi Kasari Sugar factory, Kuditre, Kolhapur. Universal Journal of environmental
Research and Technology. 1: (2011), 52-57.
35. K. Rasool, Dae Hee Ahn, Dae Sung Lee. Simultaneous organic carbon and nitrogen removal in an
anoxic–oxic activated sludge system under various operating conditions. Bioresource Technology. 162
(2014), 373.
36. D. Renu, R Jyoti. and Y. Anoop. Effect of Sugar Mill Effluent on Physico-chemical Properties of Soil at
Panipat City, India. Int. Arch. App. Sci. Technol. 5 (2): (2014), 06-12
37. S.K. Ritter. Common ground for going green. Chem. Eng. News, (2010), 38–41.
38. R. Sanjeevi, Abbasi Tasneem, S. A. Abbasi, Role of calcium (II) in anaerobic sludge granulation and
UASB reactor operation: A method to develop calcium-fortified sludge outside the UASB reactors,
Indian Journal of Biotechnology 12 (2013) 246.
39. M. Sarioglu, S. Akkoyun, T. Bisgin, Inhibition effects of heavy metals on anaerobic sludge, Proceedings
of the 11th International Conference on Environmental Science and Technology (2009) 1269.

40. J. J. E. Schmidt, B. K. Ahring, Effects of magnesium on thermophilic acetate-degrading granules in
upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors, Enzyme and Microbial Technology 15 (1993) 304.
41. T. B. de Souna. International conference on industrial and operation management, Valladolid, Spain,
2013.
42. D. Spuhler, UASB Reactor, SSWM (Sustainable sanitation and water management), Switzerland, 2015.
43. A.S.Tanksali. Treatment of Sugar Industry Wastewater by Up flow Anaerobic Sludge Blanket Reactor,
International Journal of ChemTech Research, 5 (3), (2013) 1246-1253.
44. J. F. Trembley. Sustainability yields sweet success. C&E News, (2015), 18–19.
45. Vienna University of Technology. STAN (substance flow analysis) software. Available:
, 2012.
46. World Wide Fund. Sugar and the environment. Encouraging Better Management Practices in sugar
production, WWF Global Freshwater program. Netherland, 2005.
47. P.G, Wright. Process benchmarking in cane sugar factories. Proc. Aust. Soc. Sugarcane Technol., 27:
(2005), 437-453.
48. H.Q. Yu, H.H.P. Fang, J. H. Tay, Effects of Fe2+ on sludge granulation in upflow anaerobic sludge
blanket reactors, Water Science and Technology 41 (2000) 199.
49. H. Q. Yu, J. H. Tay, Herbert H. P. Fang, The roles of calcium in sludge granulation during uasb reactor
start-up, Water Research 35 (2001), 10.

19


PHẦN III. SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI

3.1. Kết quả nghiên cứu
TT
1
2

3

4

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật
Đăng ký
Đạt được
Bộ số liệu xử lý nước thải 01 bộ số liệu
01 bộ số liệu
mía đường bằng UASB
Quy trình công nghệ với các 01 quy trình
01 Quy trình
thông số kỹ thuật để xử lý
nước thải sản xuất mía
đường theo hướng tận thu,
khai thác năng lượng
Bài báo khoa học
01 Bài báo đăng trên Tạp
01 Bài báo đăng trên
chí quốc tế SCOPUS
Tạp chí quốc tế SCOPUS
02 bài báo đăng trên
03 bài báo đăng trên
Tạp chí chuyên ngành
Tạp chí chuyên ngành
trong nước
trong nước
Đào tạo
02 Thạc sĩ
02 Thạc sĩ
02 Cử nhân

02 Cử nhân
Tên sản phẩm

3.2. Hình thức, cấp độ công bố kết quả
Tình trạng

TT

Sản phẩm

Ghi địa chỉ

(Đã in/ chấp nhận in/ và cảm ơn
đã nộp đơn/ đã được sự tài trợ
chấp nhận đơn hợp
của
lệ/ đã được cấp giấy ĐHQGHN
xác nhận SHTT/ xác
đúng quy
nhận sử dụng sản
định
phẩm)

1 Công trình công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus
1.1 Nguyen Thi Ha, Ngo Quoc Phong, Le Thi Đã in
Đúng quy
Hoang Oanh, Nguyen Xuan Hai, Drangert
đinh
̣
Jan-Olof. Material flow analysis towards

cleaner production in
Hoa Binh Sugarcane company, Vietnam.
ARPN Journal of Engineering and
Applied Sciences. VOL. 11, NO. 21, 2016.
pp. 12660-12668, ISSN 1819-6608
2 Sách chuyên khảo được xuất bản hoặc ký hợp đồng xuất bản
3 Đăng ký sở hữu trí tuệ
4 Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus
5 Bài báo trên các tạp chí khoa học của ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên
ngành quốc gia hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế
5.1 Nguyễn Thị Hà, Nguyễn Việt Hoàng, Lê Đã in
Đúng quy
Thị Hoàng Oanh, Phan Đỗ Hùng. Xử lý
đinh
̣
nước thải giàu hữu cơ và nitơ bằng
phương pháp sục khí luân phiên định
hướng xử lý nước thải mía đường. Tạp chí
Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên
và Công nghệ, Tập 30, Số 4S (2014) 60-66
5.2 Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Duy Hiển, Đã in
Đúng quy
Lê Thị Hoàng Oanh, Trần Thị Hồng,
đinh
̣
20

Đánh
giá
chung

(Đạt,
không
đạt)

Đa ̣t
(Tạp chí
Scopus)

Đạt

Đạt


Phạm Thị Nga, Nguyễn Thị Hà. Nghiên
cứu sự sinh khí metan từ hệ thống UASB
xử lý nước thải tại Công ty Cổ phần Mía
đường Hòa Bình. Tạp chí Khoa học Công
nghệ Việt Nam, Tập 4 (2015) 45-49
5.3 Đinh Duy Chinh, Lê Thị Hoàng Oanh,
Đã in
Đúng quy
Vượt
Nguyễn Thị Hà. Ảnh hưởng của một số
đinh
̣
ion kim loại đến hiệu suất xử lý nước thải
giàu hữu cơ bằng hệ yếm khí cao tải. Tạp
chí Khoa học ĐHQGHN Các Khoa học
Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 1S,
2016, 38-44

6 Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn chính sách theo đặt hàng của đơn vị sử
dụng
7 Kết quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch định chính sách hoặc cơ
sở ứng dụng KH&CN

3.3. Kết quả đào tạo
TT

Họ và tên

Nghiên cứu sinh
Học viên cao học
1 Nguyễn Duy
Hiển
2

Đinh Duy
Chinh

Thời gian và kinh phí
tham gia đề tài
(số tháng/số tiền)

Công trình công bố liên quan
(Sản phẩm KHCN, luận án, luận
văn)

Hỗ trợ 16 triệu/học
viên (tính vào kinh phí
mua hóa chất phục vụ

thực hiện luận văn)

-

Luận văn thạc sĩ
01 bài báo khoa học trong
nước
Luận văn thạc sĩ
01 bài báo khoa học trong
nước

Đã bảo vệ

Đã bảo vệ
Đã bảo vệ

PHẦN IV. TỔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA
ĐỀ TÀI
TT
Sản phẩm
Số lượng Số lượng đã
đăng ký hoàn thành
1 Bài báo công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống 01
01
ISI/Scopus
2 Sách chuyên khảo được xuất bản hoặc ký hợp đồng xuất bản 3 Đăng ký sở hữu trí tuệ
4 Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus
5 Số lượng bài báo trên các tạp chí khoa học của ĐHQGHN,
02
03

tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia hoặc báo cáo khoa
học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế
6 Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn chính sách theo đặt hàng của đơn vị sử dụng
7 Kết quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch định chính sách hoặc cơ sở ứng dụng KH&CN
8 Đào tạo/hỗ trợ đào tạo NCS
9 Đào tạo thạc sĩ
02
02

21


PHẦN V. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ
TT

Nội dung chi

A
1
2
3
4
5
6
7
8
B
1
2

Chi phí trực tiếp
Thuê khoán chuyên môn
Nguyên, nhiên vật liệu, cây con..
Thiết bị, dụng cụ
Công tác phí
Dịch vụ thuê ngoài
Hội nghị, Hội thảo, kiểm tra tiến độ, nghiệm thu
In ấn, Văn phòng phẩm
Chi phí khác
Chi phí gián tiếp
Quản lý phí
Chi phí điện, nước
Tổng số

Kinh phí
được duyệt
(triệu đồng)

Kinh phí
thực hiện
(triệu đồng)

114
128
11

114
128
11

18
5

18
5

12
12
300

12
12
300

Ghi
chú

PHẦN V. KIẾN NGHỊ (về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài; về quản lý, tổ chức
thực hiện ở các cấp)
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu cơ bản việc triến khai áp dụng công nghệ đề xuất là
rất khả thi tuy nhiên trước khi triển khai ở quy mô thực tế cần được nghiên cứu thêm ở quy mô
pilot (bán thực địa) do vậy nhóm nghiên cứu xin kiến nghị được Đại học Quốc gia xem xét cấp
tiếp kinh phí để có thể thực hiện nội dung nghiên cứu thử nghiệm và tiến tới áp dụng cho công
ty Hoasuco nói riêng và các cơ sở sản xuất mía đường khác nói chung nhằm sử dụng hiệu quả
kết quả nghiên cứu của đề tài.
PHẦN VI. PHỤ LỤC (minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)
Phụ lục 1: Bộ số liệu Kết quả xử lý nước thải sản xuất mía đường bằng UASB
Phụ lục 2: Quy trình công nghệ với các thông số kỹ thuật để xử lý nước thải sản xuất mía
đường theo hướng tận thu, khai thác năng lượng
Phụ lục 3: Các bài báo khoa học (01 SCOPUS, 03 Bài trong nước)

Phụ lục 4: Sản phẩm đào tạo: 02 thạc sĩ và 03 Cử nhân (đã bảo vệ thành công)
Hà Nội, ngày ....... tháng........ năm .......
Chủ nhiệm đề tài
(Họ tên, chữ ký)

Đơn vị chủ trì đề tài
(Thủ trưởng đơn vị ký tên, đóng dấu)

22