1

Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến tinh bột
sắn theo hướng tiếp cận cơ chế phát triển
sạch (CDM)

Đỗ Thị Hải Vân

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn Thạc sĩ ngành: Khoa học Môi trường; Mã số: 60 85 02
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Hà
Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Nghiên cứu hệ thống xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn tại cơ sở sản
xuất tinh bột sắn làng nghề Dương Liễu, Hà Nội đảm bảo đạt quy chuẩn xả thải
theo QCVN 40/2011 BTNMT, mức B. Tính toán giảm phát thải khí nhà kính khi
thu hồi và tận dụng khí metan hình thành từ quá trình phân hủy yếm khí của hệ
thống xử lý nước thải. Ước tính hiệu quả kinh tế từ bán chứng chỉ giảm phát thát
(CER) và khi thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch (than) bằng khí sinh học thu
hồi.

Keywords: Khoa học môi trường; Xử lý nước thải; Chế biến tinh bột sắn

Content
MỞ ĐẦU
Với đặc trưng của nước thải chế biến tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao khi
phân hủy có thể tạo thành khí metan, CO
2
là những khí có thể gây hiệu ứng nhà kính, nên
xu hướng trên thế giới ngày nay, không chỉ tập trung vào khía cạnh xử lý nước thải mà còn
xem xét, kết hợp việc xử lý nước thải với việc tận thu, giảm phát thải khí nhà kính theo

3
/tấn sản phẩm [48].
Căn cứ vào qui trình chế biến bột sắn, có thể chia nước thải thành 2 dòng:
- Dòng thải 1: là nước thải ra sau khi phun vào guồng rửa sắn củ để loại bỏ các chất
bẩn và vỏ ngoài củ sắn. Loại nước thải này có lưu lượng thấp (khoảng 2m
3
nước thải /tấn
sắn củ), chủ yếu chứa các chất có thể sa lắng nhanh (vỏ sắn, đất, cát…). Do vậy với nước
thải loại này có thể cho qua song chắn, để lắng rồi quay vòng nước ở giai đoạn rửa. Phần bị
giữ ở song chắn (vỏ sắn) sau khi phơi khô được làm nhiên liệu chất đốt tại các gia đình sản
xuất.
Lọ c thô
Lắ ng lầ n 1
Nghiề n
Bóc vỏ , rửa sạ ch
Thu tinh bộ t
Phơi sấ y khô
Nướ
c
Nước
Bã thả i rắ n
Lắ ng lầ n 2
Thu bộ t
đ en
Nước thả i
Sắ n củ tươi
Vỏ sắ n
Sản phẩm
Nư
ớc

hiện mục tiêu cuối cùng của UNFCCC;
- Giúp các nước phát triển thực hiện cam kết về hạn chế và giảm phát thải định
lượng KNK theo Điều 3 của KP.
Nghiên cứu xử lý và tận dụng các dòng chất thải giàu chất hữu cơ như nước thải
chế biến tinh bột sắn để sản xuất khí/năng lượng sinh học không chỉ phù hợp với các
hướng ưu tiên, khuyến khích của chính phủ Việt Nam cho các dự án CDM liên quan đến
5

“Đổi mới năng lượng: Khuyến khích khai thác và sử dụng các loại năng lượng từ các
nguồn như sinh khối, năng lượng mặt trời và năng lượng gió ”
Việc áp dụng CDM trong xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn sẽ tạo cơ hội để các
cơ sở sản xuất được hưởng lợi ích kinh tế từ quyền bán khối lượng giảm phát thải khí CO
2

và CH
4
là hai khí gây hiệu ứng nhà kính và tăng cường hiệu quả trong công tác bảo vệ môi
trường góp phần phát triển bền vững làng nghề.

Chƣơng 2 – ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Trong phạm vi luận văn này sẽ tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh
bột sắn lấy tại cơ sở sản xuất tinh bột sắn làng nghề Dương Liễu, Hà Nội bằng hệ bùn hoạt
tính yếm khí ngược dòng (UASB) qui mô phòng thí nghiệm (thiết bị phản ứng 8 lít).
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pha
́
p thu thâ
̣
p ta

Phân tích thông số: pH, SS, COD theo các phương pháp tương ứng TCVN
6492:2011, TCVN 6625:2000 và TCVN 6491:1999.
6 Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ UASB
Hệ thí nghiệm xử lý nước thải bằng UASB qui mô phòng thí nghiệm chế tạo bằng
vật liệu polymer trong, có đường kính 14cm, chiều dài cột 80 cm (thể tích phần cột phản
ứng khoảng 8 lít).
Hệ UASB hoạt động liên tục. Nước thải vào hệ UASB có giá trị COD cao
(9400 – 15600 mg/l).Lưu lượng nước vào hệ UASB thay đổi trong khoảng 0,4 – 0,8 l/h
cho các đợt thí nghiệm.
2.2.4. Phương pha
́
p tính toán lượng phát thải KNK khi không thu gom và xử lý nước
thải
2.2.5. Phương pháp tính toán giảm phát thải KNK khi có thu gom và xử lý nước thải
theo phương pháp luận do IPCC hướng dẫn
2.2.6. Phương pháp phân tích hiệu quả kinh tế khi áp dụng CDM
2.2.7. Phương pha
́
p đa
́
nh gia
́
, tô
̉
ng hơ
̣
p, xư

Toàn bộ lượng nước thải không qua xử lý, thải trực tiếp ra cống rãnh, kênh mương
rồi đổ vào sông Đáy, sông Nhuệ. Đối với các bã thải sau sản xuất, chỉ có khoảng 70% được
các hộ sản xuất thu gom để bán.
3.2. Kết quả xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn có tận thu metan bằng hệ
thống UASB thực nghiệm
3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tải lượng COD đến hiệu quả xử lý
Hình 3.2 cho thấy tải lượng COD có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu quả xử lý, tải lượng
COD dao động trong khoảng 12 – 40 g/l.ngày, khi tải lượng là 16,38 g/l.ngày thì hiệu quả
xử lý là cao nhất (94.1%). Khi tải lượng tăng lên đến gần 40 g/l.ngày thì hiệu quả xử chỉ
đạt khoảng 73%.
8

10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Các đợt thí nghiệm
Tải lượng COD (g/l.ngày)
0
10
20
30
40
50
60

90
95
100
19.2 16 12 9.6
Thời gian lƣu (h)
Hiệu suất xử lý (%)
15
20
25
30
35
40
45
Tải lƣợng COD (g/l.ngày)
Tải lượng COD (g/l.ngày) Hiệu suất xử lý COD (%)
9

3.2.3. Kết quả khảo sát hiệu suất chuyển hóa khí
Kết quả ở hình 3.4 cho thấy hiệu suất chuyển hóa khí chủ yếu dao động trong
khoảng 0,26 – 0,35 l/gCOD
CH
và có giá trị trung bình là 0,30 l/g COD
CH
(nghĩa là 1g COD
chuyển hóa sẽ tạo ra 0,30 lít khí).
0.25
0.27
0.29
0.31
0.33

2
= 0,9551),
lượng khí sinh ra tỉ lệ thuận với lượng COD chuyển hóa. Khi lượng COD chuyển hóa tăng
thì thể tích khí sinh ra cũng tăng.
10

3.3. Kết quả đánh giá hiệu quả giảm phát thải KNK với các phƣơng án xử lý
nƣớc thải lựa chọn
3.3.1. Kết quả tính toán lượng phát thải KNK khi không thu gom và xử lý nước thải
(Phương án 1)
Lượng phát thải KNK khi không thu hồi và xử lý nước thải của các cơ sở sản xuất
tinh bột sắn tại Dương Liễu là
2210,322 x 21 = 46416,62 (tCO
2e
/năm).
3.3.2. Kết quả đánh giá hiệu quả giảm phát thải KNK khi xử lý nước thải sản xuất tinh
bột sắn
 Kết quả xác định đường biên phát thải của hoạt động giải pháp CN KSH
Kịch bản đường biên sẽ được giả thuyết thiết lập và mô tả theo hình 3.6 dưới đây:
Hình 3.6. Kết quả xác định đƣờng biên phát thải của hoạt động giải pháp CN
KSH
11
 Kết quả tính toán lượng phát thải KNK khi xử lý nước thải theo các phương án lựa
chọn
Phương án 2: Lượng phát thải khi xử lý nước thải nhưng không thu hồi khí
metan (Lượng phát thải đường cơ sở)
Theo kết quả xác định đường phát thải cơ sở mô tả tại bảng 3.3 thì công thức (1, 2)

Q
Lượng nước thải được xử lý tại hệ thống
xử lý nước thải (m
3
/năm)
910000
[20]
COD
NL

Lương COD được xử lý (tấn/m
3
)
(9715,7 – 1394) x 10
-
6
= 0,0083217
Dựa theo số liệu thực nghiệm trung bình.
COD
v
= 9715,7 (mg/l) ; COD
r
= 1394 (mg/l)
η
COD
Hiệu quả xử lý COD
0,85
Giá trị trung bình
MCF
Hệ số hiệu chỉnh metan đối với hệ thống

: η
nhiệt
) x EF
CO2
7166,896
AMS-I.C

13
(tCO
2e
/năm)
EG
nhiệt

Lượng hơi/nhiệt cấp bởi hoạt động dự
án trong năm = Q x COD
v
x η
COD
x
Y
Biogas
x 0,65 x 50,03 x 10
-3
(TJ)
75,76
Hiệu suất chuyển hóa khí (Y
Biogas
= 0,30 l/gCOD);
Nhiệt trị thực của metan theo IEA (NCV


14
Phương án 3: Lượng phát thải khi xử lý có thu hồi khí metan (Lượng phát thải
hoạt động giải pháp CN KSH)
Dựa vào đường phát thải của hoạt động CN KSH mô tả ở bảng 3.4, công thức (4)
mục 2.2.5 được viết lại như sau:
PE= PE
điện
+ PE
đốt

Kết quả tính toán phát thải cho phương án 3 được thể hiện ở bảng 3.5

15
Bảng 3.5. Kết quả tính toán lƣợng phát thải của hoạt động CN KSH (PE)
Đại lƣợng
Mô tả
Giá trị
Nguồn
PE
điện
= EG
điệnr
x EF
điện
x (1+ δ
tryền
)
(tCO
2e


Tỷ lệ tổn thất điện năng dùng để
truyền tải và phân phối (%)
9,5
Báo cáo của EVN
(2011) [77]
PE
đốt
= TM
thừa
x (1-η
đốt
) x GWP
CH4
/ 1000
(tCO
2e
/năm

) 3406
EB 28. Phiên bản
01. Phương trình
15.
TM
thừa
= FV
thừa

η
dốt

Hiệu suất đốt trong 1 giờ
0,9
EB 28. Phiên bản
01.
GWP
CH4

Tiềm năng gây hiện tượng ấm lên
toàn cầu của khí metan
21
Giá trị mặc định
theo AMS-III.H

16
PE= PE
điện
+ PE
đốt
(tCO
2e
/năm

)
3783,51

 Kết quả tính toán lượng giảm phát thải
Áp dụng công thức 5 mục 2.2.5, ta tính được lượng giảm phát thải KNK:

Thành tiền
Tổng cộng
Chi phí
Xây dựng hệ thống UASB có
thu khí (đường ống dẫn đuốc
đốt, máy đo lưu lượng khí,
quạt thổi khí…), nghiên cứu
thiết kế, giám sát, thử nghiệm,
chi phí khác
1
29 tỷ đồng
29 tỷ đồng
29,33 tỷ đồng
Điện năng
148920 kWh/năm
(1 )
Từ 401k Wh trở lên:
2192 đồng/kWh
0,33 tỷ đồng
Doanh thu
Giảm phát thải
27444,28
tCO
2
e/năm
15,39 €/tCO
2
e
(2)
1€ = 26115,79 đồng

Hình 3.7. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải
Bể đ iề u hòa
Bể keo tụ , tạ o
bông
Bể lắ ng 1
Bể UASB
Bể bùn hoạ t tính
Bể lắ ng 2
Nước vôi

Cấ p khí,
khuấ y
trộ n
Môi trường tiếp
nhận
Chấ t trợ
lắ ng, khuấ y
trộ n

Cấ p khí
Bể chứa bùn
Nước thải
Song chắ n rác
Bể lắ ng cát

.
 Kết quả giảm phát thải KNK theo các phương án như sau:
- Phương án 1: Khi không có biện pháp thu gom và xử lý nước thải tinh bột sắn tại
Dương Liễu thì lượng phát thải CO
2
ước tính theo lý thuyết là 46416,762 (tCO
2e
/năm).
- Phương án 2: Khi xử lý nhưng không thu khí metan: Xây dựng được đường cơ sở
gồm các nguồn phát thải là hệ thống xử lý nước thải và tiêu thụ nhiệt năng cho sản xuất, tính
được lượng phát thải cơ sở (BE) là 31227,786 tCO
2
e/năm.
- Phương án 3: Khi xử lý có tận thu khí metan làm nhiên liệu thay thế: Lượng phát thải
hoạt động giải pháp CN KSH (PE) là 3783,51 tCO
2
e/năm.
Trên cơ sở đó tính được lượng giảm phát thải là 27444,276 tCO
2
e/năm.
- Giả định tính toán sơ bộ chi phí và lợi ích khi áp dụng CDM thấy rằng chi phí xây
dựng là 29 tỷ đồng, lợi ích thu được từ CDM là 12,5 tỷ đồng/năm, thời gian hoàn vốn là 2,4
năm.
Khuyến nghị
 Nên tiến hành quy hoạch tập trung các hộ sản xuất tại làng nghề Dương Liễu có
quy mô sản xuất ít nhất từ 0,5 tấn sản phẩm/ngày trở lên vào cùng một khu vực riêng, tách xa 20
khu dân cư và có diện tích khá rộng để bố trí công trình xử lý nước thải tập trung cho tất cả

Nội, tr. 20-28.
10. Nguyễn Quang Khải, Nguyễn Vũ Thuận (2003), Công nghệ khí sinh học, Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn, Cục Nông Nghiệp, Hà Nội. 21
11. Lê Văn Khoa, Vũ Thị Hồng Thủy, Phạm Thanh Khiết (2008), Triển khai hoạt động
dự án CDM tại Tp. Hồ Chí Minh- tiềm năng và xu hướng, TP.HCM, Việt Nam.
12. Trần Hiếu Nhuệ (1999), Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa Học
và Kỹ Thuật, Hà Nội.
13. Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB
Giáo Dục, Hà Nội.
14. Lê Xuân Phương (2008), Vi sinh vật học môi trường, NXB Xây dựng, Hà Nội.
15. Nguyến Thị Sơn (2001), Bài giảng môn học Hoá Sinh và Vi Sinh trong công nghệ môi
trường, Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường, Đại học Bách Khoa, Hà
Nội.
16. Nguyễn Thị Sơn, Nguyễn Thị Thu Hà (2006), Đề tài KC 04 – 02: Nghiên cứu xử lý
nước thải sản xuất tinh bột sắn thu biogas bằng hệ thống UASB, Viện Khoa học
và Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa, Hà Nội.
17. Nguyễn Thị Sơn (2007), Hiện trạng sản xuất và môi trường làng nghề sản xuất tinh
bột sắn, Hà Nội.
18. Nguyễn Xuân Thủy, Nguyễn Minh Thao và các cộng sự (2006), Nghiên cứu công
nghệ và thiết bị xử lý chất thải chế biến tinh bột sắn quy mô làng nghề hoặc tập
trung, Hà Nội.
19. UBND xã Dương Liễu (2011), Báo cáo: Thực hiện nhiệm vụ Kinh tế - Xã hội –
ANQP 6 tháng đầu năm 2011. Phương hướng nhiệm vụ Kinh tế - Xã hội –
ANQP 6 tháng cuối năm 2011, Hà Nội.
20. UBND xã Dương Liễu (2011), Báo cáo: Đặc điểm tình hình chung làng nghề xã
Dương Liễu, Hà Nội.


29. Ajit, P.A., F'mama, L.A., UASB treatment of tapioca-based starch wastewater,
Journal of Environmental Engineering, ASCE, 126 (12) (2000) 1149 - 1152.
30. Bastiaan Teune (2007), Vietnam Biogas Programme - making money out of Green
House Gas reduction by sustainable development, Biogas Project Devision,
Hanoi.
31. B.G. Yeoh (2008), Biogas projects and CDM, Environment & Bioprocess technology
centre, Malaysia.
32. Bitton, G., (1994), Wastewater Microbiology, New York.
33. Busby, M. R., Tragitt G., Norman R.,Hillman K., (1981), A Complete Disposal-
recycle Scheme for Agricultural Solid Waste, In Environmental Protection
Technology, Environmental Protection Agency, Quoted in Milono, P., Biogas
production from Agricultural Organic Residues, In the First ASEAN Seminar
Workshop on Biogas Technology, Working Group on Food Waste Materials
(pp. 52-65), Manila, Philipines.
34. Buswell EG & Neave SL (1930), Laboratory studies of sludge digestion, Illinois Div.
of State Wat. Survey 30.
35. CDM - Methodology Booklet (2010), Information including EB 56, United Nations
Framework Convention on Climate Change (UNFCC). 23
36. CDM - Executive Board (2006), Project design document form (CDM-SSC-PDD),
Version 03-in efect as of: 22 December 2006.
37. Chongrak Polprasert and Sommai Chatsanguthai, Sulfide production during anaerobic
lagoon treatment of tapioca wastewater, Environmental International. Volume 14.
Issue 6. 1988.
38. CDM-SSC-PDD/ Version 03 – in efectect as of: 22 December 2006, Anaerobic
digestions swine wastewater treatment with on-site power project at Bonview
Farms, Version 01/2007, Philippin.
39. CDM-SSC-PDD/ Version 03 – in efectect as of: 22 December 2006, Wastewater

(1980), Use of the upflow sludge blanket (UASB) reactor concept for biological
wastewater treatment, especially for anaerobic treatment, Biotechnology and
Bioengineering, 22 (4), pp.699-734.
51. Mandy Gerber, Roland Span (2008), An Analysis of Available Mathematical Models
for Anaerobic Digestion of Organic Substances for Production of Biogas, Paris,
IGRC, pp 6-7.
52. Mackie, R. L. and Bryant M. P.,(1995), Anaerobic Digestion of Cattle Waste at
Mesophilic and Thermophilic Temperatures, Applied Microbiology and
Biotechnology 43, pp.346-350.
53. Moises A. Oliveira, Edson M. Reis and Jorge Nozaki (2001), Biological treatment of
wastewater from the cassava meal industry, Environmental Research, Volume 85,
Issue 2.
54. Ministry of Natural Resources and Environment (2003), Viet Nam Initial National
Communication. Under the United Nations Framework Convention on Climate
Change, Ha Noi.
55. Omid Tayyeba (2009), CDM Project in Waste Disposal and Handling Sector,
Advanced International Course In Local Environmental Management In
UrbanAreas, Europe.
56. Philippine Bio-Sciences Co., Inc (2007), Waste-to-Energy Projects.
57. P.G. Hien, L.T.K Oanh, N.T. Viet and G. Letitinga (1999), Closed wastewater system
in the tapioca industry in Viet Nam, Water Science and Technology, Volume 39,
Issue 5.
58. Prasanna Lal Amatya (1996), Anaerobic treatment of tapioca starch industry
wastewater by bench scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor,
Thailan.
59. Rittmann, B. E. and McCarty, P. L. (2001), Environmental Biotechnology: Principles
and Applications, McGraw-Hill, ISBN: 0072345535, New York, United States of
America.
Tài liệu Internet
70. />nhung-tiem-nang-cho-Viet-Nam-Ki-II
71.
72.