NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ PLASMA LẠNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ NỒNG ĐỘ Ô NHIỄM CAO TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU VỚI NƯỚC THẢI SẢN XUẤT MEN CỦA CÔNG TY TNHH AB MAURI VIỆT NAM”

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN MƠI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
-------------- oOo -------------

ĐINH LÂM TIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ PLASMA LẠNH
TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CĨ NỒNG ĐỘ Ơ NHIỄM CAOTRƢỜNG HỢP NGHIÊN CỨU VỚI NƢỚC THẢI SẢN XUẤT
MEN CỦA CÔNG TY TNHH AB MAURI VIỆT NAM

CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG
MÃ SỐ : 60.52.03.20

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2017


i

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập và nghiên cứu, tơi đã hồn thành luận văn tốt
nghiệp. Đầu tiên, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ban lãnh đạo Viện Môi
Trƣờng và Tài Nguyên đã cho tôi đƣợc học tập và nghiên cứu. Xin cảm ơn
quý thầy cô đã tận tình giảng dạy để tơi đạt đƣợc kiến thức về chuyên môn.
Tôi xin cảm ơn chân thành đến cô Nguyễn Thị Thanh Phƣợng cùng
thầy Nguyễn Văn Trọng, những ngƣời đã tạo điều kiện về mơ hình nghiên
cứu và trực tiếp hƣớng đẫn tơi trong suốt q trình làm đề tài. Xin cảm ơn anh
Vũ Văn Bảo, ngƣời đã giúp tơi hồn thiện về mơ hình nghiên cứu và mở
mang thêm nhiều kiến thức ngoài chuyên chuyên ngành.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, những ngƣời

bạn và những ngƣời thân ln đồng hành với tơi trong suốt q trình học tập
và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn.!


ii

TĨM TẮT

Đề tài sử dụng mơ hình plasma lạnh để khảo sát các điều kiện tối ƣu ảnh hƣởng đến
hiệu quả phân hủy các chất ô nhiễm của nƣớc thải sản xuất men thuộc công ty
TNHH AB Mauri Việt Nam. Một số kết luận đƣợc rút ra:
 Thời gian diễn ra phản ứng nhanh. Hiệu suất phân hủy mạnh nhất trong ba phút
đầu tiên và tiếp tục tăng khi thời gian phản ứng tăng, tuy nhiên hiệu suất có xu
hƣớng bão hịa theo thời gian. Hiệu quả năng lƣợng có xu hƣớng giảm mạnh khi
kéo dài thời gian phản ứng.
 Từ mức điện thế 100V trở đi, hiệu suất phân hủy khơng có sự chênh lệch nhiều.
Điều kiện pH có nhiều ảnh hƣởng đến hiệu quả phân hủy. Giá trị pH có xu
hƣớng dịch chuyển về sự ổn định sau phản ứng. Điều kiện pH tốt nhất dao động
quanh giá trị pH= 8,4.
 Trong nghiên cứu này, hiệu suất phân hủy đã đạt đƣợc đối với chỉ tiêu độ màu
và TSS là trên 93%. Thành phần hữu cơ BOD dễ bị phân hủy hơn so với thành
phần COD.
Nghiên cứu đã có thành cơng trong quy mơ phịng thí nghiệm là khảo sát đƣợc các
điều kiện tối ƣu, xem xét đƣợc các mức hiệu quả năng lƣợng tƣơng ứng. Đây cơ sở
để nghiên cứu đƣa vào áp dụng thực tiễn. Dựa trên mơ hình có sẵn cùng với kết quả
nghiên cứu này, có thể tiến hành các nghiên cứu sâu thêm về hiệu quả của mơ hình
plasma lạnh và mở rộng thêm đối với nhiều đối tƣợng nƣớc thải khác nhau.

iii

ABSTRACT
Study using cold plasma model to examine the optimal conditions affecting
the efficient decomposition of pollutants produced by fermentation of wastewater
produced in yeast AB Mauri Vietnam company limited. Some conclusions are
drawn:
- The time of the rapid response. Decomposition strongest performance in
the third minutes and continue to increase as the reaction time increases, but
performance tends to saturation over time. Energy efficiency tends to decline when
prolonged reaction time.
- From 100V voltage level onwards, decomposition performance without
much difference. Conditions pH more effectively affect decomposition. Values pH
tend to shift about stability after reaction.The best conditions pH fluctuated around
at value pH is 8.4.
- In this study, decomposition performance was achieved against the target
color degree and TSS are above 93%. BOD organic ingredients biodegradable
components than COD.
The study that has been successful in the laboratory-scale surveys are
optimal conditions, considered to be the level of energy efficiency, respectively.
This is the basis for research into practical applications. Based on the models
available along with the study results, can conduct further research on the effects of
cold plasma model and extended to many different audiences wastewater.


iv

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
TÓM TẮT .................................................................................................................. ii

ABSTRACT .............................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. ix
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................. 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .......................................................................... 2
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................... 2
4. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ....................................................................... 2
5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................................ 2
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI ................................ 3
6.1.

Ý nghĩa khoa học .....................................................................................3

6.2.

Ý nghĩa về kinh tế, xã hội ........................................................................3

6.3.

Tính mới của đề tài ..................................................................................3

CHƢƠNG 1 ................................................................................................................4
TỔNG QUAN .............................................................................................................4
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY AB MAURI VIỆT NAM .............................. 4
1.1.1. Nguồn gây ô nhiễm nƣớc thải .................................................................6
1.1.2. Công nghệ xử lý nƣớc hiện tại của cơng ty .............................................6
1.2. CƠNG NGHỆ PLASMA ............................................................................ 11
1.2.1. Giới thiệu về Plasma..............................................................................11

1.2.2. Đặc tính của plasma...............................................................................12
1.2.3. Phân loại plasma ....................................................................................16
1.2.4. Plasma lạnh ............................................................................................17


v

1.2.5. Năng lƣợng để phát plasma ...................................................................19
1.2.6. Các quá trình hóa học plasma ................................................................21
1.2.7. Các gốc oxy hố nâng cao ( AOPs) .......................................................26
1.2.8. Một số dạng plasma lạnh trong xử lý nƣớc ...........................................28
1.3. CÁC NGHIÊN CỨU NGOÀI NƢỚC VÀ TRONG NƢỚC ........................ 34
1.3.1. Các nghiên cứu ngoài nƣớc ...................................................................34
1.3.2. Các nghiên cứu trong nƣớc....................................................................37
CHƢƠNG 2 ..............................................................................................................39
MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ......................39
2.1. MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU ........................................................................ 39
2.2. LỰA CHỌN MẪU NƢỚC THỬ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH MẪU ......... 42
2.3. CÁC CHẾ ĐỘ TIẾN HÀNH THỬ NGHIỆM ............................................ 45
2.4. TÍNH TỐN HIỆU SUẤT VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ...................................... 46
CHƢƠNG 3 ..............................................................................................................47
KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ....................................................................................47
3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT TRONG ĐIỀU KIỆN THAY ĐỔI THỜI GIAN
PHẢN ỨNG ............................................................................................... 47
3.1.1 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến độ màu ......................47
3.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến COD ..........................49
3.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến TSS ...........................51
3.1.4 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến pH .............................53
3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT TRONG ĐIỀU KIỆN THAY ĐỔI ĐIỆN THẾ ..... 55
3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của điện thế đến độ màu ........................................55

3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của điện thế đến COD ...........................................57
3.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của điện thế đến TSS .............................................59
3.2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của điện thế đến pH ...............................................60
3.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT TRONG ĐIỀU KIỆN THAY ĐỔI pH .................. 62
3.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến độ màu ................................................62


vi

3.3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến COD ...................................................64
3.3.3. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến TSS .....................................................66
3.3.4. Khảo sát sự thay đổi của pH sau thử nghiệm .........................................67
3.4. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRONG ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU ........................ 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................72
1. KẾT LUẬN ................................................................................................ 72
2. KIẾN NGHỊ................................................................................................ 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................74
PHỤ LỤC ..................................................................................................................77


vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AC

Điện xoay chiều (Alternating Current).

BOD

Nhu cầu ơxy sinh hóa (Biological Oxygen Demand).

COD

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand).

DC

Điện một chiều (Direct Current).

ĐTM

Đánh giá Tác động Mơi trƣờng.

GDWT

Lị phản ứng dịng phát sáng xử lý nƣớc (Glow Discharge Water
Treatment reactors).

GPPC

Lị phản ứng pha khí quầng xung (pulsed corona) xử lý nƣớc
(Gas-Phase Pulsed Corona discharge water treatment reactors).

HT XLNT

Hệ thống xử lý nƣớc thải.

HGLED

Lò phản ứng hỗn hợp khí-lỏng (Hybrid Gas-Liquid Electrical

Discharge reactors).

LTE

Cân bằng nhiệt cục bộ (Local Thermodynamic Equilibrium).

NF

Lọc nano (NanoFiltration).

PCED

Lò phản ứng dòng điện quầng xung (Pulsed CoronaElectrohydraulic Discharge reactors).

PSED

Lò phản ứng tia lửa điện (Pulsed Spark-Electrohydraulic
Discharge reactors).

PAED

Lò phản ứng tia lửa điện vòng cung (Pulsed Arc Electrohydraulic
Discharge reactors).

PPED

Lò phản ứng xung năng lƣợng điện (Pulsed Power
Electrohydraulic Discharge reactors).

RO

Thẩm thấu ngƣợc Reverse Osmosis.

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid).

TCVN

Tiêu Chuẩn Việt Nam.

UASB

Bể xử lý sinh học dòng chảy ngƣợc qua tầng bùn kỵ khí (Upflow
Anearobic Sludge Blanket)

UV

Tử ngoại (UltraViolet).


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Nhiệt độ và mật độ điện tử của một số loại plasma[9] ................. 13
Bảng 1.2: Những đặc trƣng chính của plasma nóng và plasma lạnh ............ 16
Bảng 1.3: Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa ......................... 26
Bảng 1.4: Đặc tính của phóng điện tia lửa trong khơng khí [6].................... 31

Bảng 2.1: Kết quả phân tích mẫu nƣớc đầu vào .......................................... 43

Bảng 3.1: Kết quả thay đổi thời gian phản ứng đến độ màu ........................ 47
Bảng 3.2: Kết quả thay đổi thời gian phản ứng đến COD ............................ 49
Bảng 3.3: Kết quả thay đổi thời gian phản ứng đến TSS ............................. 51
Bảng 3.4: Kết quả thay đổi thời gian phản ứng đến pH ............................... 53
Bảng 3.5: Kết quả thay đổi điện thế đến độ màu ......................................... 56
Bảng 3.6: Kết quả thay đổi của điện thế đến COD ...................................... 57
Bảng 3.7: Kết quả thay đổi của điện thế đến TSS ........................................ 59
Bảng 3.8: Kết quả thay đổi của điện thế đến pH .......................................... 60
Bảng 3.9: Hiệu suất năng lƣợng tính cho chỉ tiêu COD và TSS ................... 62
Bảng 3.10: Kết quả thay đổi pH đến độ màu ............................................... 63
Bảng 3.11: Kết quả thay đổi pH đến COD .................................................. 65
Bảng 3.12: Kết quả thay đổi pH đến TSS .................................................... 66
Bảng 3.13: Sự thay đổi của pH trƣớc và sau phản ứng ................................ 68
Bảng 3.14: Kết quả thử nghiệm trong điều kiện tối ƣu ................................ 70


ix

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ của hệ thống xử lý nƣớc thải của nhà máy ......... 8
Hình 1.2: Sơ đồ sự tạo thành plasma [9] ..................................................... 12
Hình 1 3: Cơ chế phóng điện tích giữa hai điện cực [18] ............................. 18
Hình 1.4: Một mơ hình thiết bị plasma lạnh trong phịng thí nghiệm. ......... 19
Hình 1.5: Sơ đồ một số mẫu phóng điện trong kỹ thuật plasma [9]. ............ 20
Hình 1.6: Sơ đồ q trình oxy hố của ozone [12]....................................... 27
Hình 1.7 Các dạng plasma trong xử lý nƣớc [11] ........................................ 29
Hình 1.8: Các hệ thống điện cực tiêu biểu [6]. ............................................ 31
Hình 1.9: Các quá trình xảy ra khi plasma xuất hiện [6] .............................. 31
Hình 1.10: Mơ hình hệ thống xử lý nƣớc bằng plasma [4]........................... 33

Hình 2.1: Sơ đồ mơ hình thực nghiệm......................................................... 39
Hình 2.2: Cấu tạo điện cực và sơ đồ bộ biến thế, chỉnh lƣu dịng điện ......... 41

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn thay đổi của thời gian đến độ màu ..................... 48
Hình 3.2: Mẫu nƣớc sau phản ứng ở các mức thời gian khác nhau .............. 48
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn thay đổi thời gian phản ứng đến COD ............... 50
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn thay đổi của thời gian phản ứng đến TSS .......... 52
Hình 3.5: Hình ảnh bùn kết tủa sau phản ứng ............................................. 52
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn thay đổi của thời gian phản ứng đến pH ............ 54
Hình 3.7: Đồ thị hiệu suất sử dụng năng lƣợng ........................................... 55
Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn thay đổi của điện thế đến độ màu ...................... 56
Hình 3.9: Mẫu nƣớc sau phản ứng ở các mức điện thế khác nhau ............... 57
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn thay đổi của điện thế đến COD........................ 58
Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn thay đổi của điện thế đến TSS ......................... 59
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn thay đổi của điện thế đến pH ........................... 61


x

Hình 3.13: Đồ thị kết quả thay đổi pH đến độ màu ..................................... 63
Hình 3.14: Mẫu nƣớc sau phản ứng ở các mức pH khác nhau ..................... 64
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn thay đổi pH đến COD...................................... 65
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn thay đổi pH đến TSS ....................................... 67
Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của pH trƣớc và sau phản ứng ....... 68


1

MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đi đơi với q trình phát triển, vấn nạn ô nhiễm môi trƣờng do con ngƣời gây
ra ngày càng tăng theo. Trong đó, ơ nhiễm nƣớc thải luôn là vấn đề nhức nhối. Với
hiện trạng ô nhiễm phát sinh nhƣ hiện nay, đã có nhiều cơng nghệ để đƣa vào áp
dụng xử lý, phù hợp với từng loại nƣớc thải. Nƣớc thải của công nghệ sản xuất men
đƣợc đánh giá là một trong những dạng nƣớc khó xử lý do có nhiều thành phần ơ
nhiễm cao. Với các công nghệ truyền thống nhƣ hiện nay đang đƣợc áp dụng, về cơ
bản là đã có thể xử lý đƣợc gần hết chất ô nhiễm, nhƣng thực tế để xử lý đƣợc nồng
độ ô nhiễm cao nhƣ nƣớc thải sản xuất men, cần một hệ thống cồng kềnh, nhiều
cơng đoạn, tốn kém nhiều chi phí vận hành và trang bị con ngƣời.
Công nghệ plasma lạnh là một công nghệ phát triển mới về sau này. Plasma là
một trạng thái tồn tại thứ 4 của vật chất sau rắn, lỏng và khí. Trạng thái plasma
mang trong mình mức năng lƣợng cao. Có hai dạng là plasma nóng và plasma lạnh.
Hiện nay plasma lạnh đƣợc ứng dụng nhiều trong các cơng nghệ khác nhau, do có
khả năng gián tiếp sinh ra ozon, tia UV và các gốc oxy hóa nâng cao nên công nghệ
này ngày càng đƣợc nghiên cứu áp dụng rộng rãi và giá thành ngày càng giảm. Đã
có các nghiên cứu về plasma lạnh trong việc xử lý các chất khó phân hủy sinh học,
trong xử lý nƣớc, xử lý bùn…với ƣu thế nhỏ gọn, thời gian phản ứng nhanh, giá
thành ngày càng rẻ, lắp đặt dễ dàng, công nghệ llasma hứa hẹn mang nhiều tiềm
năng trong tƣơng lai.
Từ những bất cập của các công nghệ xử lý nƣớc thải truyền thống hiện nay,
cùng với những ƣu việt của công nghệ plasma lạnh, tôi đề xuất “Nghiên cứu thử
nghiệm công nghệ plasma lạnh trong xử lý nƣớc thải có nồng độ ơ nhiễm caotrƣờng hợp nghiên cứu với nƣớc thải sản xuất men của Công ty TNHH AB
Mauri Việt Nam”. Nhằm khảo sát các điều kiện tối ƣu của công nghệ plasma lạnh
đối với nƣớc sản xuất men,để đƣa ra đƣợc hƣớng công nghệ mới tối ƣu.


2

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Đề tài tập trung vào mục tiêu chính là thử nghiệm vận hành mơ hình plasma
lạnh ở các chế độ khác nhau. Lựa chọn đƣợc điều kiên tối ƣu để đƣa ra đƣợc công
nghệ ứng dụng đối với nƣớc thải sản xuất men.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Để đạt đƣợc mục tiêu trên, các nội dung cần thực hiện gồm:
 Tìm hiểu về plasma lạnh, tổng quan về tình hình nghiên cứu của cơng nghệ
plasma lạnh trong xử lý nƣớc. Xem xét đặc trƣng của nƣớc thải sản xuất men và
hiện trạng xử lý nƣớc thải sản xuất men của công ty TNHH AB Mauri Việt Nam
 Xây dựng, lắp ráp và vận hành mơ hình thí nghiệm, kiểm tra các vấn đề an toàn,
vận hành thử nghiệm, xác định các sự cố…
 Tiến hành thử nghiệm ở các chế độ vận hành khác nhau. Bao gồm thử nghiệm ở
các mức thời gian khác nhau, điện thế khác nhau và các giá trị pH khác nhau.
 Theo dõi sự biến đổi của các thông số, đánh giá hiệu suất phân hủy chất ô
nhiễm. Đƣa ra đƣợc điều kiện hoạt động tối ƣu làm cơ sở để đánh giá tính hiệu
quả của cơng nghệ.
4. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
 Plasma lạnh: cơ chế hình thành, các yếu tố ảnh hƣởng, các điều kiện hoạt động
của mơ hình thí nghiệm.
 Nƣớc thải sản xuất men, hiệu suất xử lý đạt đƣợc khi áp dụng mơ hình plasma
lạnh.
5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài sử dụng mơ hình plasma lạnh để nghiên cứu về khả năng xử lý nƣớc
thải sản xuất men ở quy mơ phịng thí nghiệm. Do hạn chế về thời gian và điều kiện
thí nghiệm. Đề tài mới chỉ tập trung vào việc đạt đƣợc hiệu suất tốt nhất, chƣa đi
sâu đƣợc vào các yếu tố liên quan khác nhƣ thay đổi các vật liệu tạo bản cực khác
nhau, thay đổi các kiểu hình học của bản cực, đặc tính ăn mịn của vật liệu..v.v.


3

6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI
6.1. Ý nghĩa khoa học
 Xem xét điều kiện tối ƣu của công nghệ plasma lạnh đối với nƣớc thải sản
xuất men
 Mở ra hƣớng mới trong xử lý nƣớc thải làm men nói chung và các loại nƣớc
có nồng độ ơ nhiễm cao nói riêng.
6.2. Ý nghĩa về kinh tế, xã hội
 Rút ngắn đƣơc các công đoạn xử lý so với các công nghệ truyền thống,
nâng cao hiệu suất, dễ quản lý lắp đạt, tiết kiệm chi phí xử lý.
 Thành công trên nƣớc làm men sẽ dễ dàng cải tiến đƣợc nhiều công nghệ
xử lý nƣớc thải ô nhiễm nồng độ cao khác nhƣ nƣớc thải mía đƣờng, nƣớc
rỉ rác, thuộc da, cao su..v.v.
 Giảm bớt áp lực về ô nhiễm môi trƣờng, công nghệ đƣợc thu gọn lại, tiết
kiệm đƣợc quỹ đất.
6.3.

Tính mới của đề tài
 Lần đầu tiên đƣợc nghiên cứu tại Việt Nam, sử dụng plasma lạnh đối với
nƣớc thải có nồng độ ơ nhiễm cao.
 Nƣớc thải sử dụng nghiên cứu là hỗn hợp đa chất, phức tạp, có nồng độ cao.
Nghiên cứu này có thể ứng dụng để phân hủy những chất khó giải quyết
bằng con đƣờng sinh học.
 Bản chất của cơng nghệ là hóa lý nâng cao, tuy nhiên cơng nghệ khơng tốn
thêm các hóa chất bổ sung nhƣ các cơng nghệ hóa lý thơng thƣờng.


4

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY AB MAURI VIỆT NAM
Công ty TNHH AB Mauri Việt Nam (tên cũ là: Công ty Men Thực Phẩm
Mauri – La Ngà) là liên doanh giữa Tổng Cơng Ty Mía Đƣờng II thuộc Bộ Nông
Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn Việt Nam với Tập đồn ABF (Associated British
Food) của Anh Quốc. Cơng ty AB Mauri Việt Nam nằm tại địa chỉ Km 102, Ấp 4,
xã La Ngà, huyện Định Quán, tỉnh Đồng Nai, chuyên hoạt động trong lĩnh vực sản
xuất các loại men, phụ gia làm bánh mỳ và các loại bánh khác. Công nghệ sản xuất
của Công ty AB Mauri Việt Nam sử dụng là công nghệ tiên tiến trong công nghệ
sản xuất men của Tập đoàn AB Mauri đƣợc áp dụng tại 50 quốc gia trên thế giới.
Với năng lực đủ cung cấp men, phụ gia làm bánh mỳ và các loại bánh khác cho thị
trƣờng nội địa và xuất khẩu sang các nƣớc lân cận, AB Mauri Việt Nam là một
doanh nghiệp lớn nằm trên địa bàn tỉnh Đồng Nai.
Với vị trí thuận lợi, nằm sát quốc lộ 20, phía Bắc và Đông giáp sông La
Ngà, gần với hồ thủy điện Trị An. Đƣợc cấp phép đầu tƣ từ năm 1995. Công ty
TNHH AB Mauri-Việt Nam là doanh nghiệp chuyên sản xuất các loại men thực
phẩm và các phụ gia làm bánh cao cấp. Báo cáo đánh giá tác động môi trƣờng lần
đầu cho Nhà máy Men thực phẩm Mauri La Ngà, nay là Công ty TNHH AB Mauri
– Việt Nam với công suất 5.000 tấn/năm đã đƣợc thực hiện vào năm 1994.
Vào năm 2006, công suất sản xuất men của nhà máy đã gia tăng, theo yêu cầu
của sở tài nguyên môi trƣờng và cơ quan nhà nƣớc, công ty đã nộp báo cáo ĐTM
lần thứ 2 vào ngày 05/09/2007 và UBND tỉnh Đồng Nai đã phê duyệt bằng văn bản
số 4195 /QĐ-UBND ngày 28/11/2007. Vì khơng có đủ đất tại khu XLNT tại nhà
máy chính cơng ty đã thuê một mảnh đất mới cách nhà máy chính khoảng 1200 mét
với diện tích 28 .889 m2. Thiết bị xử lý nƣớc thải mới bao gồm bể phản ứng yếm
khí, hệ thống lọc màng thấm thấu ngƣợc, thiết bị bốc hơi/sấy. Chúng đã đƣợc lắp
đặt vào năm 2007 và 2008 đáp ứng công suất sản xuất men tăng. Tuy nhiên sau khi


5

tăng công suất công ty thấy rằng tiêu chuẩn môi trƣờng vẫn khơng đạt, ngồi ra cịn
phát sinh mùi hơi khi hệ thống bốc hơi chạy thử, do đó UBND tỉnh Đồng Nai đã ra
tạm đình chỉ hoạt động của AB Mauri Việt Nam. Công ty đã lập đề án bảo vệ môi
trƣờng , xin phép cơ quan nhà nƣớc cho phép công ty hoạt động trở lại. Công ty
nhận ra những khuyết điểm của HT XLNT vào năm 2009 và lập đề án bảo vệ môi
trƣờng tháng 03 năm 2010.
Công ty đã thực hiện việc cải tiến nâng cấp HT XLNT trên cơ sở công suất
sản xuất là :
Men khô :

400 tấn / tháng

Men tƣơi :

500 tấn / tháng

Phụ gia khô làm bánh :

300 tấn / tháng

Phụ gia ƣớt làm bánh :

300 tấn / tháng

Tổng số lƣợng nƣớc thải phát sinh khi nhà máy sử dụng hết công suất ƣớc tính
là 1480 m3/ngày. Căn cứ tiến bộ mà cơng ty đã làm trong công tác bảo vệ môi
trƣờng , UBND tỉnh Đồng Nai đã cấp phép cho phép công ty hoạt động sản xuất
men ở 60% công suất thiết kế hiện tại, thành phần nguyên liệu đầu vào là 100% mật
rỉ đƣờng. Công ty cũng đƣợc UBND yêu cầu lập thủ tục nghiệm thu cơng trình
XLNT trình cơ quan có thẩm quyền xem xét nghiệm thu cơng trình HT XLNT đã

nâng cấp .
Giai đoạn 2010-2012, công ty là điểm nóng về mơi trƣờng của tỉnh Đồng Nai,
do phản ứng gay gắt từ phía cộng đồng, cùng với nhiều đợt thanh tra kiểm tra. Đến
nay, sau nhiều lần khắc phục, cắt giảm công suất…, vấn đề môi trƣờng của công ty
tạm thời đƣợc ổn định. Tuy nhiên, vấn đề nƣớc thải của cơng ty đang cịn nhiều bất
cập, các giải pháp công nghệ xử lý hiện tại đang xuống cấp, bộc lộ nhiều bất cấp,
tốn kém nhiều chi phí xử lý. Đây là vấn đề cần giải quyết sớm của công ty.


6

1.1.1.

Nguồn g y ô nhiễm nƣớc thải
Nƣớc thải của AB Mauri Việt Nam có hai lọai : nƣớc thải từ công nghệ sản

xuất (men và phụ gia) và nƣớc thải sinh họat của CBCNV. Khi công ty họat động ở
100% cơng suất nguồn nƣớc thải gồm có:
-Nƣớc thải đậm đặc: 200m3/ngày xuất phát từ ly tâm lần thứ 1 với COD
khỏang 95.000mg/L; 100 m3 nƣớc thải/ngày xuất phát từ ly tâm rửa men lần 2 với
COD 45.000mg/L và 100m3 nƣớc thải/ngày từ ly tâm rửa men lần 3 với COD
15.000mg/L; 75m3 nƣớc thải/ngày từ nƣớc rửa ly tâm lần 4 với COD 2.500mg/L và
nƣớc bùn thải từ máy tách cặn 4m3/ngày. Tổng cộng lƣợng nƣớc thải đậm đặc là
480m3/ngày. Nó đƣợc xử lý trong hệ thống xử lý nƣớc thải đƣợc xây dựng năm
2007-2008 có cơng suất 660m3/ngày.
-Nƣớc thải có nồng độ loãng hơn: nƣớc thải từ rửa CIP, 310m3/ngày, COD
1.500mg/L; nƣớc thải từ trống lọc chân không 270m3/ngày, COD 1.800mg/L; nƣớc
rửa vệ sinh thiết bị, sàn nhà 50m3/ngày, COD 100mg/L; nƣớc thải từ xƣởng phụ gia
ƣớt và khô 30m3/ngày, COD 1.500mg/L. Tổng lƣợng nƣớc thải là 1.000m3/ngày,
đƣợc thu gom và xử lý trong hệ thống xử lý nƣớc thải cũ tại nhà máy chính, cơng

suất 1.480m3/ngày.
- Nƣớc thải sinh họat: của cán bộ công nhân viên, số lƣợng 30m3/ngày đƣợc
xử lý tại các bể tự họai và đƣợc chuyển tới hệ thống xử lý nƣớc thải tại nhà máy.
- Nƣớc thải từ quá trình làm mát thiết bị: đƣợc tái sử dụng và định kỳ thải ra
môi trƣờng với số lƣợng tối đa là 10m3/ngày. Nó đƣợc thu gom đến bể cân bằng của
hệ thống xử lý nƣớc thải cũ.
Tổng số lƣợng nƣớc thải của AB Mauri Việt Nam là 1480 m3/ngày
khi nhà máy hoạt động ở 100% công suất .
1.1.2.

Công nghệ xử lý nƣớc hiện tại của công ty

Nƣớc thải nhà máy đƣợc xử lý theo hai dòng :


7

- Dịng nƣớc thải có COD cao đƣợc xử lý tại khu đất mới bằng hệ thống digestor
và tiếp theo là hệ thống xử lý hiếu khí (khu nhà máy chính) và sau đó là hệ thống
lọc RO .
- Dịng nƣớc thải có COD thấp đƣợc xử lý bởi hệ thống UASB rồi đến hệ thống
xử lý hiếu khí (khu nhà máy chính) và sau đó là hệ thống RO (khu đất mới) .
Chức năng của những hạng mục khác nhau đƣợc mô tả nhƣ sau :
 Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy chính xử lý dịng nước thải COD thấp
Nƣớc thải có COD thấp gồm có nƣớc thải từ trống lọc chân không, nƣớc thải lọc
cát, nƣớc thải rửa/tiệt trùng máy móc thiết bị, nhà xƣởng, nƣớc thải của xƣởng phụ
gia ƣớt, nƣớc thải giải nhiệt trong quá trình lên men và nƣớc thải sinh họat tƣơng
lai. Nƣớc thải rửa có nồng độ COD thấp, khơng mùi, chất thải hữu cơ dễ phân hủy
bằng phƣơng pháp sinh học.
Bể cân bằng:

Nƣớc thải rửa từ các nguồn đƣợc bơm đến bể cân bằng 400 m3 qua sàng lọc rác.
Tại đây, nƣớc thải rửa đƣợc trộn đều trƣớc khi cấp vào bể xử lý yếm khí (UASB).
Bể yếm khí UASB:
Từ bể cân bằng dịng nƣớc thải có COD thấp đƣợc bơm đến bể yếm khí UASB có
thề tích 1.960 m3, nhiệt độ pH đƣợc điều chỉnh và các chất dinh dƣỡng đƣợc bổ
sung nhƣ phốt phát, colbat hoặc vi sinh..v.v. Nƣớc thải đƣợc lƣu giữ trong bể từ 45 ngày để phát sinh biogas. Bể UASB đƣợc thiết kế để xử lý 400m3/ngày nƣớc thải
có tài lƣợng COD cao. Khí biogas trong bể UASB đƣợc máy thổi đƣa về lò hơi để
đốt thay dầu FO hoặc đƣợc đốt ở đầu đốt trên bể UASB khi lò hơi ngừng.


8

.

Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ của hệ thống xử lý nƣớc thải của nhà máy
(Nguồn: Công ty TNHH AB Mauri Việt Nam)


9

Bể nén bùn:
Nƣớc thải sau bể hiếu khí (aerotank) đƣợc bơm qua bể lắng , bùn họat tính chảy vào
hố thu và đƣợc bơm trở lại bể aerotank. Khi bùn sinh học ở bể hiếu khí vƣợt qúa
hoặc có hiện tƣợng bùn chết, thì bùn này đƣợc bơm qua bể nén bùn để lọai bỏ.
Nƣớc thải trong từ bể lắng chày tràn đƣợc đƣa đến hệ thống xử lý nƣớc thải mới để
đƣợc tiếp tục xử lý bằng hệ thống RO.
Bể làm khô bùn:
Bùn sinh học thải ra đƣợc bơm qua các bể lọc cát (drying bed) để tách nƣớc, nƣớc
sau bể đƣợc đƣa về bể aerotank, bùn tƣơng đối khơ đƣợc đƣa đi làm phân bón.
 Hệ thống xử lý nước thải mới xử lý dòng nước thải đậm đặc COD cao + với xử

lý RO toàn bộ nước thải từ hệ thống.
Hệ thống xử lý nƣớc thải mới đƣợc thiết kế cho xử lý dòng nƣớc thải đậm đặc COD
cao đƣợc chứa trong các bể xử lý yếm khí và hệ thống này cấp vào hệ thống RO có
cơng suất 660m3/ngày. Dịng nƣớc thải có COD cao là nƣớc thải đậm đặc có nồng
độ COD cao và có màu mật rỉ. Dòng nƣớc thải này từ các nguồn nƣớc thải ly tâm
lần 1, nƣớc rửa men ly tâm lần 2, nƣớc rửa men ly tâm lần 3.
Bồn nước thải đâm đặc trung gian 180 m3:
Nƣớc thải đậm đặc đƣợc chuyển trực tiếp từ máy ly tâm men tới bồn trung gian 180
m3. Từ đây, nƣớc thải đậm đặc đƣợc bơm tới bể cân bằng ở hệ thống mới bằng các
bơm ly tâm.
Bể cân bằng ở hệ thống XLNT mới:
Có thể tích 600 m3, một máy khuấy trộn, 4 bơm ly tâm trong đó 3 bơm cho ba bể
yếm khí (digestor No, 2&3), một bơm dự phịng, 3 đồng hồ lƣu lƣợng từ tính để
kiểm sốt lƣu lƣợng và tải lƣợng cấp vào các bể. Nƣớc thải đậm đặc ở bể cân bằng
mới đƣợc bơm vào các bể yếm khí theo lƣu lƣợng ấn định. Tối đa 530 m3/ ngày cho
3 bể.


10

3 bể yếm khí ở hệ thống XLNT mới:
Có thể tích 7.000m3/bể, có khối lƣợng nƣớc thải nạp vào theo thiết kế là 178
m3/ngày/bể. Nồng độ nƣớc thải có COD 60.000 mg/l, thời gian lƣu giữ 35-40 ngày.
Nƣớc thải ra COD giảm 55 - 60% xuống còn 24.000 - 27.000 mg/l. Nƣớc thải sau
các bể yếm khí chảy tự do vào bồn trung gian 10 m3, sau đó đƣợc bơm tới bể hiếu
khí tại hệ thống xử lý nƣớc thải tại nhà máy chính. Khí biogas sinh ra ở các bể yếm
khí đƣợc các máy thổi đƣa về lị hơi của dây chuyền sấy ở khu đất mới để đốt và
tiết kiệm dầu FO. Khí biogas đƣợc đốt bỏ bằng đầu đốt khi nồi hơi khơng hoạt
động.
Sau khi dịng nƣớc thải có COD cao đƣợc xử lý yếm khí, nó đƣợc xử lý tiếp tại các

bể hiếu khí ở khu đất cũ tại nhà máy để khử mùi hôi và giảm COD. Sau đó đƣợc
lắng và dịng nƣớc trong đƣợc trộn với nƣớc có COD thấp (sau bể hiếu khí) và đƣợc
bơm đến khu đất mới để xử lý bằng RO.
Bồn cấp nước thải vào hệ thống RO:
Mỗi bồn 500m3 chứa nƣớc thải chảy tràn từ bể lắng của hệ thống sử lý nƣớc thải ở
nhà máy chính để cung cấp nƣớc thải cho dây chuyền RO A&B bằng hai bơm ly
tâm.
Hệ thống xử lý thẩm thấu ngược RO:
Gồm 3 dây chuyền RO, 2 dây chuyền loc RO & Nano A&B công suất lọc 660
m3/ngày/ 2 dây chuyền, 1 dây chuyền lọc tinh RO công suất 528 m3/ngày.
Bể nước thẩm thấu Nano permeate :
Thể tích bể 100 m3 chứa nƣớc qua thẩm thấu lọc nano, nƣớc RO reject từ dây
chuyền RO C và nƣớc thải thu hồi từ hố thu hồi cho dây chuyên RO và bốc hơi/sấy.
Tại đây, các nƣớc thải đƣợc sục khơng khí và cung cấp Clorine bởi 2 máy tạo
clorine. Các chất màu qua lọc, chất hữu cơ và các chất dễ bay hơi bị khử và COD
giảm xuống < 50 mg/l trƣớc khi thải ra theo nƣớc thải của hệ thống RO.


11

Đánh giá chung: Với hiện trạng nhƣ hiện nay của nhà máy, vẫn duy trì đƣợc chất
lƣợng nƣớc thải ra đạt tiêu chuẩn, Tuy nhiên, công nghệ hiện nay của nhà máy triển
khai có những bất cập sau:
- Nồng độ ô nhiễm của nƣớc thải là quá cao so với các dạng nƣớc thải phổ biến
hiện nay. Sử dụng sinh học có ƣu thế về chi phí. Tuy nhiên xử lý bằng sinh học tốn
nhiều thời gian và quỹ đất. Hiện trạng của nhà máy xử lý hiện nay là không đủ quỹ
đất để mở rộng. Tổng hiệu suất xử lý sinh học đạt cao, trên 90%. Tuy nhiên sau sinh
học nồng độ nƣớc thải vẫn cao. Chủ yếu còn sót lại là thành phần khó phân hủy
sinh học.
- Sau sinh học, nhà máy sử dụng hệ thống lắng và lọc. Nhà máy sử dụng màng

RO để lọc. Với công nghệ này, nƣớc thải ra luôn đảm bảo. Tuy nhiên chi phí lắp
đặt, vận hành, bảo trì rất cao. Quan trọng hơn, công nghệ màng về bản chất chỉ tách
đƣợc chất bẩn ra khỏi nƣớc thải nên thành phần ô nhiễm cịn ngun và chỉ đƣợc
đậm đặc hơn chứ khơng đƣợc phân hủy.
- Nhà máy có sử dụng hệ thống bốc hơi để sấy dòng đậm đặc sau lọc RO. Tuy
nhiên, công nghệ này rất tốn kém về năng lƣợng. Và thực tế hiện nay, hệ thống này
đang có sự cố. Nƣớc thải đƣợc thuê một đơn vị thứ ba đem xe bồn chở đi nơi khác
xử lý.
Tóm lại chi phí xử lý nƣớc thải của nhà máy hiện nay đang tốn kém và cồng
kềnh. Chƣa giải quyết triệt để đƣợc chất ô nhiêm. Việc nghiên cứu để ứng dụng một
công nghệ mới ổn định hơn, rút gọn hơn, chi phí xử lý rẻ hơn là rất cần thiết để cải
thiện hiện trạng xử lý nƣớc thải của nhà máy bây giờ.
1.2. CÔNG NGHỆ PLASMA
1.2.1. Giới thiệu về Plasma
Khi cung cấp nâng lƣợng cho một chất rắn, sự chuyển động tƣơng đối giữa
những nguyên tử hoặc phân tử đƣợc tăng lên làm vật chất trƣớc hết chuyển sang
trạng thái lỏng, sau đó thành trạng thái khí. Nếu tiếp tục cung cấp năng lƣợng cao


12

hơn nữa thì quá trình va chạm giữa các hạt trong chất khí trở nên mãnh liệt và đủ
mạnh kiến các hạt vỡ thành từng phần tạo thành các hạt mang điện tích là các
electron và ion. Trạng thái này đƣợc gọi là plasma hay “ trạng thái thứ tư “ của vật
chất.
Plasma là một hệ tựa trung tính tồn thể bao gồm những hạt mang điện nhƣ điện
tử, ion và cả hạt trung tính (bao gồm cả gốc tự do), đƣợc tạo thành do phóng điện ở
áp suất thấp hay áp suất thƣờng trong một nền khí trung hịa về điện. Gọi là trung
hịa tính tồn thể vì trong tổng thể khối plasma có số lƣợng căn bằng nhau giữa điện
tích âm và điện tích dƣơng.

Hình 1.2: Sơ đồ sự tạo thành plasma [9]
Đặc trƣng của plasma là các hạt tích điện và có năng lƣợng cao. Mơi trƣờng plasma
có thể phát ra ánh sáng từ bức xạ hồng ngoại với bƣớc sóng vài trăm micromet tới
bƣớc sóng ngắn nằm trong vùng tử ngoại. Plasma nhiệt độ cao ngoài tia tử ngoại
cịn bức xạ cả tia Roentgen[9].
1.2.2. Đặc tính của plasma


13

Khi trạng thái của plasma (tức hệ thống bao gồm điện tử, ion và các hạt trung
tính) tồn tại thì đặc tính của các hạt tích điện và sự tƣơng tác điện tử qua lại giữa
chúng sẽ quyết định tính chất của hệ.
Các đặc tính chính quyết định tính chất của plasma là nhiệt độ (của điện tử, ion),
mật độ (điện tử, ion), bƣớc sóng Debye, tần số plasma, sự che chắn ion và một số
đặc tính khác (nhƣ số lƣợng và các loại gốc có trong plasma).
 Nhiệt độ và mật độ trong plasma
Các loại plasma rất khác nhau về nhiệt độ và mật độ. Điện tử trong plasma có
động năng trung bình có thể thay đổi từ nhỏ hơn 0,01 eV nhƣ plasma giữa các vì
sao cho tới lớn hơn 10 keV nhƣ trong plasma của lò phản ứng hạt nhân. Trong hầu
hết các loại plasma tạo thành trong phịng thí nghiệm, động năng trung bình của
điện tử cao hơn nhiệt năng tƣơng ứng với nhiệt độ phòng (0,025 eV). Trong một số
trƣờng hợp, các ion dƣơng và thành phần trung tính trong plasma cũng có nhiệt độ
cao hơn nhiều so với nhiệt độ phòng.
Tùy vào loại năng lƣợng sử dụng và số lƣợng khí đƣợc chuyển thành plasma, tính
chất về mật độ điện tử và nhiệt độ của plasma thay đổi. Đây là hai thông số quan
trọng đƣợc sử dụng làm cơ sở cho việc phân loại plasma[9].
Bảng 1.1: Nhiệt độ và mật độ điện tử của một số loại plasma[9]
Loại plasma

Mật độ hạt ( số hạt/cm3)

Nhiệt độ (K)

Plasma tự nhiên
Bên trong các vì sao

1022 – 1025

~ 108

Khí quyển các vì sao

1010 – 1016

104 – 106

Tinh vân

103

104

Khơng gian giữa các vì sao

1 - 100

102

Tầng điện ly của trái đất

1010 – 1012

102 – 103


14

Plasma nh n tạo
Phóng điện phát sáng

1010 – 1012

300 - 600

Hồ quang áp suất thấp

1010 – 1012

1 – 3.103

Plasma nhiệt hạch

1012 – 1014

1012– 1014

Hồ quang điện không cháy

1016 – 1017

7– 10.103

 Khối cầu Debye
Plasma đƣợc cấu tạo bởi một số rất lớn các hạt tích điện dƣơng và âm nên mỗi
điện tích đều ảnh hƣởng đến hành vi của tất cả các hạt trong plasma. Khi mật độ hạt
trong plasma nhỏ thì đó là plasma lỗng. Trong plasma lỗng, vì các hạt ở cách xa
nhau nên trong cách nhìn nhận có thể bỏ qua tƣơng tác của chúng và có thể coi
chuyển động của hạt chỉ chịu tác dụng của trƣờng bên ngồi. Plasma lỗng có thể
đƣợc coi là mơ hình của các hạt độc lập, cho phép nghiên cứu thêm một số tính chất
của plasma.
Trong tồn bộ khơng gian xung quanh hạt điện tích ln tồn tại điện trƣờng
Coulomb và điện trƣờng này chỉ biến mất ở khoảng cách lớn vơ cùng. Nếu xét về
trƣờng của chính một loại điện tích trong plasma thì trƣờng của các điện tích này
không kéo dài vô tận mà bị giới hạn bởi một khoảng cách nào đó lớn hơn nhiều so
với khoảng cách trung bình giữa các hạt. Điện trƣờng của hạt mang điện trong
plasma chỉ có trong một khối cầu đƣợc gọi là khối cầu Debye ( mang tên nhà vật lý
ngƣời Đức Debye), đặc trƣng bởi bán kính Debye rD, tức là bƣớc sóng Debye:

√

(1.1)

Trong đó T là nhiệt độ tuyệt đối và n là mật độ điện tử. Hoặc theo công thức: