1

Đánh giá nguồn thải giàu photpho và đề xuất
công nghệ xử lý, thu hồi tại làng nghề
Dương Liễu - Hoài Đức - Hà Nội

Trần Bá Thạch

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Khoa Hóa học
Chuyên nga
̀
nh: Khoa học môi trường; M s: 60 85 02
Người hướng dẫn: PGS.TS: Nguyễn Thị Hà
Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam, quy trình chế biến
tinh bột trên thế giới, hiện trạng môi trường tại làng nghề chế biến tinh bột sắn, tổng
quan về công nghệ xử lý nước thải tinh bột sắn trong và ngoài nước và công nghệ thu
hồi P trong nước thải. Đi tượng nghiên cứu: chất thải (nước thải, CTR - Chất thải
rắn) liên quan đến sản xuất tinh bột sắn tại làng nghề Dương Liễu. Trình bày các
phương pháp nghiên cứu: phương pháp tổng quan thu thập tài liệu, điều tra khảo sát
thực địa, phỏng vấn bán chính thức, lấy mẫu, nghiên cứu thực nghiệm, phân tích dòng
vật chất. Kết quả nghiên cứu và thảo luận: kết quả điều tra hiện trạng chế biến tinh bột
sắn và hiện trạng môi trường và vấn đề sức khỏe tại làng nghề Dương Liễu-Hoài Đức-
Hà Nội, kết quả thực nghiệm xử lý nước thải sản xuất theo hướng thu hồi photpho.

Keywords: Chất thải; Bảo vệ môi trường; Xử lý chất thải; Làng nghề; Dương Liễu

của làng nghề.
Nước thải sinh ra từ bãi tập kết nguyên liệu, nước thải do mưa chảy tràn tạo ra, rất đục
do chất rắn lơ lửng cao; nước thải sinh ra từ quá trình rửa, bóc vỏ thì chứa nhiều tạp chất cơ
học, hàm lượng hữu cơ thấp; nước thải sinh ra từ quá trình lọc, lắng chứa nhiều tinh bột, xơ
mịn, cặn không tan, xyanua, COD, BOD và SS cao. Khi lượng nước thải rất lớn vào khoảng
10-30m
3
/tấn tinh bột.
Chất thải rắn
Đặc điểm của chất thải rắn của làng nghề chế biến tinh bột sắn là giàu chất hữu cơ nên
dễ bị phân hủy sinh học, gây mùi khó chịu. Do sản xuất phân tán và có quy mô hộ gia đình
nên hầu hết lượng chất thải rắn này không được thu gom để xử lý hay tận dụng mà phần lớn
được xả thải trực tiếp vào môi trường. Tại làng nghề cũng có nhu cầu sử dụng một lượng lớn
than nên lượng xỉ thải ra cũng khá lớn.
Tại làng nghề, khi lượng bã thải rắn là rất lớn, bã thải có độ ẩm rất cao chiếm tới
50% nguyên liệu, chứa chủ yếu là xơ, khoảng 10%, và 4-5% tinh bột.
Với sản lượng 60.000 tấn tinh bột sắn/năm, làng nghề Dương Liễu hàng năm phát sinh
tới 105.768 tấn bã thải.

CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đối tƣợng nghiên cứu
Đi tượng nghiên cứu của Luận văn này là chất thải (nước thải, CTR) liên quan đến
sản xuất tinh bột sắn tại làng nghề Dương Liễu.
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp tổng quan thu thập tài liệu
- Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, phỏng vấn bán chính thức
- Phương pháp lấy mẫu
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Phương pháp phân tích dòng vật chất
Nước ngầm
Thực phẩm: 688.706 kg/năm

Nguyên liệu: 48.000 kg/năm

Thực phẩm: 3000 kg/năm
Nước ngầm: 32.707 kg/năm Nước thải, 47.330 kg/năm

Chất thải rắn: 1.408 kg/năm Chất thải rắn: 1.248 kg/năm Nước ngầm
546 kg/năm

Nước thải: 5.888 kg/năm (Các số liệu điều tra, tài liệu tham khảo, phương pháp tính toán xem phụ lục 1)


đạt khoảng 51% khi hàm lượng PAC là 30 mg/l và khi tiếp tục tăng nồng độ PAC thì hiệu
suất xử lý P của nước rửa tăng không đáng kể, đạt khoảng 60%.
4590
1050
3700
4300
4150
1150
4800
985
675
775
935
1035
684
943
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 30 40 50 54 62 76 78 102 106 200 206 402
PAC (mg/l)
SS (mg/l)
Nước rửa (M1)
Nước bột đen (M3)
51
58

Khảo sát ảnh hưởng của pH (tại nồng độ PAC tối ưu)

 Hàm lượng SS
Sơ đồ kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hàm lượng SS của nước rửa và nước
bột đen tại nồng độ PAC ti ưu được thể hiện ở hình sau:

Hình. Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đến hàm lượng SS của nước rửa và nước bột đen
- Đối với nước rửa (M1) với PAC
(tối ưu)
= 30 mg/l: Khi tăng pH của nước rửa lên
đến 6 hàm lượng SS giảm mạnh từ 4574 mg/l xung còn 2618 mg/l tức là đ xử lý được
43% nhưng khi tiếp tục tăng pH thì hàm lượng SS tăng đến khi pH đạt 7,5 thì hàm lượng
SS bắt đầu giảm.
- Đối với nước bột đen (M3) với PAC
(tối ưu)
= 40 mg/l: Khi tăng pH của nước bột
đen lên đến 6,5 thì hàm lượng SS giảm từ 956 mg/l xung còn 418mg/l tức là đ xử lý
được khoảng 56%.
 Hiệu suất xử lý COD
Sơ đồ kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý COD của nước rửa và
nước bột đen tại nồng độ PAC ti ưu được thể hiện ở hình sau:

Hình. Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý COD của nước rửa và nước
bột đen

- Đối với nước rửa (M1) với PAC
(tối ưu)
= 30 mg/l: Khi thay đổi pH tăng từ 5,38 đến
6 thì hiệu suất xử lý COD tăng nhanh đạt 48%, tiếp tục tăng pH thì hiệu suất xử lý COD
thay đổi không đáng kể.

pH
SS (mg/l)
Nước rửa M1
(PAC=30mg/l)
Nước bột đen M3
(PAC=40mg/l)
12
42,8
48,5
48,2
48
47,5
47,3
48,2
6
10,5
40
39
38,5
38,6
40
0
10
20
30
40
50
60
3,96 5,38 5,76 5,97 6 6,4 6,54 6,84 7,53 7,61 7,93 8,53 8,54 8,9 9,07
pH

Hình. Hiệu quả xử lý nước bột đen và nước rửa bằng phương pháp keo tụ
Như vậy khi keo tụ bằng PAC cho nước thải sản xuất tinh bột sắn đạt hiệu quả cao:
- Đi với nước rửa (M1) tại điều kiện ti ưu với PAC = 30 mg/l và pH = 6 thì hiệu
quả xử lý SS, COD và P lần lượt là 40%, 48,6% và 68,7%.
- Đi với nước bột đen (M3) tại điều kiện ti ưu với PAC = 40mg/l; pH = 6,5 thì
hiệu quả xử lý SS, COD và P lần lượt là 56,3%, 40,5% và 74,2%.
Đề xuất giải pháp tận thu P từ bùn thải
Giải pháp tận thu P trong bùn thải thu được sau keo tụ thực hiện trong Luận văn
này được thể hiện trong sơ đồ hình:

47
68
67
64
58
45
15
70
74
58
51
22
0
10
20
30
40
50
60
70

(pH=6,5; PAC=40mg/l)

7

Hình. Sơ đồ giải pháp đề xuất tận thu P từ bùn thải

Kết quả tận thu P trong bùn thải với các giá trị pH tối ưu của mỗi tác nhân
Với mỗi một tác nhân tận thu photpho sẽ tạo ra một kết tủa phôtphat khác nhau,
mỗi chất sẽ kết tủa nhiều nhất ở một điều kiện ti ưu mà tại đó nồng độ các ion trong dung
dịch là lớn nhất, không phản ứng với các ion khác trong dung dịch. Do vậy, khi thay đổi
pH về điều kiện ti ưu cho mỗi tác nhân thì hiệu quả xử lý đạt rất cao và được thể hiện
trong hình sau: Hình. Hiệu suất tận thu P tại pH tối ưu tương ứng với mỗi tác nhân
Với hỗn hợp Fe
2+
/Ca
2+
tận thu đến 98,6% photpho của mẫu bùn và 95,3% photpho
của mẫu tro. Với tác nhân là Ca
2+
ở pH = 10,5 – 11 tận thu được 90,6% photpho của mẫu
tro và 92,1% photpho của mẫu bùn. Với tác nhân là Fe
2+
tại pH =8 tận thu được 73,1%
photpho của mẫu tro và 77,5% photpho của mẫu bùn. Như vậy khi tận thu photpho trong

2

Chi phí (đ)
Giá hóa chất
3000 đ/l
5000 đ/l
7000 đ/kg
4500 đ/kg Bùn (1 lít)
FeSO
4

1,0 - 2
Lượng
5 lít
0
3019,2 mg
0
15.021,11
Chi phí
15000
0
2,11
0
8 - 8,5
Lượng
5 lít
1,16 lít

1469,8mg
15.006,61
Chi phí
15000
0
0
6,61
10,5 - 11
Lượng
5 lít
2,76 lít
0
1632,2mg
28.806,61
Chi phí
15000
13800
0
6,61
Hỗn hợp
1,0 - 2
Lượng
5 lít
0
2012,8mg
979,9mg
15.018,5
Chi phí
15000
0

Lượng
50 lít
0
47,28 g
0
150.330,96
Chi phí
150000
0
330,96
0
8 - 8,5
Lượng
50 lít
10,4 lít
47,28 g
0
202.330,96
Chi phí
150000
52000
330,96
0
Ca(OH)
2

1,0 - 2
Lượng
50 lít
0

0
220,64
69,08
8- 8,5
Lượng
50 lít
10,4 lít
31,52g
15,35g
202.289,72
Chi phí
150000
52000
220,64
69,08

Bảng so sánh chi phí hóa chất cho một s giải pháp tận thu P từ mẫu tro và bùn tính
cho 1 kg sản phẩm tận thu được chỉ ra ở bảng sau: Bảng 3.5. So sánh chi phí hóa chất của một số giải pháp tận thu P từ mẫu tro và bùn
(tính cho 1 kg sản phẩm ở dạng hợp chất muối phốt phát của Ca và Fe)
Điều
kiện pH
Tác
nhân
Sản phẩm
Khối
lƣợng tro
(kg)

2

161
325.753
7400
1.539.356
8-8,5
Hỗn
hợp
FePO
4

112
226.564
6150
1.280.338
1-2
Ca
2+
Ca
3
(PO4)
2

442,5
664.208
23300
3.496.540
Fe
2+

4
)
6
(OH)
2
) là khoảng 105.583 đồng/1kg sản phẩm. Sản phẩm tận thu từ tác nhân là
Ca
2+
được sử dụng làm phân bón trong khi sản phẩm tận thu từ các tác nhân là Fe
2+
hay
hỗn hợp Fe
2+
/ Ca
2+
là các mui phôtphat sắt đến nay chưa được sử dụng cho mục đích
nào.
Tuy nhiên khi triển khai ở quy mô công nghiệp thì giá thành của sản phẩm cơ bản
chỉ bằng 60% giá thành trong phòng thí nghiệm, tương đương 63.349 đồng/1kg sản phẩm.
Đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải giàu P có thu hồi

9
Qua việc phân tích, đánh giá dòng photpho trong nước thải, kết quả khỏa sát xử lý
và thu hồi P trong nước thải làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu có thể đề xuất sơ
đồ công nghệ xử lý nước thải có thu hồi P như sau:
có chi phí thấp nhất so với các tác nhân là Fe
2+
và hỗn hợp
Fe
2+
/ Ca
2+
(khoảng 63.000 đồng/1kg sản phẩm). Sản phẩm sau khi tận thu (Canxi
photphat) là nguyên liệu cho ngành công nghiệp P và sản xuất phân bón.
Kiến nghị
 Hiệu quả của phương pháp keo tụ trong xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn là rất
cao (65 - 74 %) nên được áp dụng trong thực tế. Tuy nhiên, quá trình xử lý chưa
được triệt để, chỉ xử lý được một phần chất ô nhiễm do vậy sau khi xử lý nước thải
bằng phương pháp keo tụ cần kết hợp với phương pháp sinh học hoặc oxi hóa cấp
tiến để đảm bảo xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn đạt quy chuẩn kỹ thuật quc
gia về nước thải công nghiệp.
 Quá trình tận thu P trong bùn từ quá trình xử lý nước thải đạt hiệu quả cao, trong đó
với tác nhân Ca
2+
có chi phí thấp nhất, giảm chi phí xử lý bùn và có tính ứng dụng
cao nên có thể ứng dụng để thiết kế hệ thng tận thu P trong bùn thải từ quá trình
xử lý nước thải giàu P.
 Xét về hiệu quả kinh tế, kết quả khảo sát, tính toán sơ bộ chi phí tận thu P trong
Luận văn này khá cao. Tuy nhiên đây là hướng đi mới, trong tương lai cần tiếp tục

10
nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý nước thải theo hướng thu hồi photpho vào

Industrial Wastewater Based on Environmental Bio-Technology, Van Lang
University, Viet Nam.
12. Institute of Environmental Engineering, RWTH Aachen University, Germany
(2002- 2004), Phosphorus recovery from waste water and sewage sludge.
13. J. D. Lee (28. 7. 2001), “Biological nutrient removal Tech. concept & design”,
Workshop on wastewater treatment, Hanoi.
14. H. Bode, R. Klopp (2001), Nutrient removal in the river bank of Ruhr - a German
case study, “Wat. Sci. Technol. Vol. 44”, No. 1, 14 - 24.