i
Để hoàn thành tốt luận văn này tôi đã được sự giúp đỡ của mọi người.
Trước tiên con xin cảm ơn bố mẹ, người luôn luôn giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt
nhất để con hoàn thành tốt việc học tập trên giảng đường đại học. Người luôn động
viên, an ủi, luôn bên con khi con cần lời khuyên hay khi con vấp ngã.
Em xin cảm ơn tất cả các Thầy Cô trong khoa Môi Trường - Trường Đại Học Bách
Khoa đã tận tình chỉ dạy, cho em những kiến thức bổ ích trong suốt thời gian học tập.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn PGS – TS. Nguyễn Văn Phước và Th.S Nguyễn
Thò Thanh Phượng đã hướng dẫn em tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn
này.
Em xin cảm ơn quý Thầy Cô phản biện đã dành thời gian quan tâm đến luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các cô chú, các anh chò tại cơ sở sản xuất tinh bột mì Thủ
Đức đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn này .
Xin cảm ơn tập thể lớp Kỹ thuật Môi trường khóa 2001 đã cho tôi những ngày khó
quên. Đặc biệt, các bạn sinh viên cùng làm việc trong Phòng thí nghiệm Khoa Môi
trường đã giúp đỡ tôi rất nhiều .
ii MỤC LỤC
2.2.3 Những ưu điểm của màng vi sinh vật 34
2.2.4 Những nhược điểm của màng vi sinh vật 35
2 3. Lựa chọn công nghệ xử lý 36
2.3.1. Cơ sở lựa chọn công nghệ 36
2.3.2 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải tinh bột 37
Chương 3. MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
3.1. Mô hình kết hợp Lọc sinh học kỵ khí và Lọc sinh học hiếu khí 39
3.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 39
3.1.2. Mô hình nghiên cứu 39
3.1.3. Nguyên tắc hoạt động 40
3.2. Phương pháp nghiên cứu 41
3.2.1. Đối tượng nghiên cứu 41
3.2.2. Tiến trình thí nghiệm 41
Chương4 . KẾT QỦA VÀ BÀN LUẬN 42
4.1 Kết quả mô hình vận hành ở nồng độ COD vào: 500 mg/l 43
4.1.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 43
4.1.2 Kết quả khảo sát theo chiều cao mô hình 45
4.2 Kết quả vận hành mô hình ờ nồng độ COD vào : 1000 mg/l 46
4.2.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 47
iv
4.2.2 Kết quả khảo sát theo chiều cao mô hình 49
4.3 Kết quả vận hành mô hình ở nồng độ COD vào : 2000 mg/l 50
4.3.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 50
4.3.2 Kết quả khảo sát theo chiều cao mô hình 53
4.4 Kết quả vận hành mô hình ờ nồng độ COD vào : 4000 mg/l 54
4.4.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 54
4.4.2 Kết quả khảo sát theo chiều cao mô hình 56
4.5 Kết quả vận hành ở nồng độ COD vào : 6000 mg/l 59
4.5.1 Kết quả khảo sát theo thời gian 59
4.5.2 Kết quả khảo sát theo chiều cao mô hình 60
Bảng 2 .1 Các hợp chất gây độc và ức chế quá trình kỵ khí 27
Bảng 2.2 Mô hình động học sử dụng quá trình xử lý kỵ khí 30
Bảng p.1 Sự biến thiên pH, COD và N-NH
3
trong mô hình ở nồng độ COD = 500 mg/l
67
Bảng p.2 Theo dõi sự biến đổi các thông số theo chiều cao mô hình ở nồng độ COD =
500 mg/l 67
Bảng p.3 Sự biến thiên pH, COD và N-NH
3
trong mô hình ở nồng độ COD = 1000 mg/l
68
Bảng p.4 Theo dõi sự biến đổi các thông số theo chiều cao mô hình ở COD = 1000
mg/l 68
Bảng p.5 Sự biến thiên pH, COD và N-NH
3
trong mô hình ở nồng độ COD =2000 mg/l
69
Bảng p.6 Theo dõi sự biến đổi các thông số theo chiều cao mô hình ở nồng độ COD
=2000 mg/l 69
Bảng p.7 Sự biến thiên pH, COD và N-NH
3
trong mô hình ở nồng độ COD = 4000 70
mg/l 70
Bảng p.8 Theo dõi sự biến đổi các thông số theo chiều cao mô hình ở nồng độ COD =
4000 mg/l 70
Bảng p.9 Sự biến thiên pH, COD và N-NH
3
trong mô hình ở nồng độ COD = 6000
mg/l 71
Hình 4.7 Đồ thò sự biến thiên pH theo thời gian ở nồng độ COD = 1000 mg/l 48
Hình 4.8 Đồ thò sự biến thiên COD theo thời gian ở nồng độ COD = 1000 mg/l 47
Hình 4.9 Đồ thò sự biến thiên N-NH
3
theo thời gian ở nồng độ COD = 1000 mg/l 47
Hình 4.10 Đồ thò sự biến thiên pH theo chiều cao ở nồng độ COD = 1000 mg/l 50
Hình 4.11 Đồ thò sự biến thiên COD theo chiều cao ở nồng độ COD = 1000 mg/l 49
Hình 4.12 Đồ thò sự biến thiên N-NH
3
theo chiều cao ở nồng độ COD = 1000 mg/l 49
Hình 4.13 Đồ thò sự biến thiên pH theo thời gian ở nồng độ COD = 2000 mg/l 52
Hình 4.14 Đồ thò sự biến thiên COD theo thời gian ở nồng độ COD = 2000 mg/l 51
Hình 4.15 Đồ thò sự biến thiên N-NH
3
theo thời gian ở nồng độ COD = 2000 mg/l 51
Hình 4.16 Đồ thò sự biến thiên pH theo chiều cao ở nồng độ COD = 2000 mg/l 54
Hình 4.17 Đồ thò sự biến thiên COD theo chiều cao ở nồng độ COD = 2000 mg/l 53
Hình 4.18 Đồ thò sự biến thiên N-NH
3
theo chiều cao ở nồng độ COD = 2000 mg/l 53
Hình 4.19 Đồ thò sự biến thiên pH theo thời gian ở nồng độ COD = 4000 mg/l 56
Hình 4.20 Đồ thò sự biến thiên COD theo thời gian ở nồng độ COD = 4000 mg/l 55
Hình 4.21 Đồ thò sự biến thiên N-NH
3
theo thời gian ở nồng độ COD = 4000 mg/l 55
vii
Hình 4.22 Đồ thò sự biến thiên pH theo chiều cao ở nồng độ COD = 4000 mg/l 58
Hình 4.23 Đồ thò sự biến thiên COD theo chiều cao ở nồng độ COD = 4000 mg/l 57
Hình 4.24 Đồ thò sự biến thiên N-NH
3
viii KÝ HIỆU VIẾT TẮT
BOD Biological Oxyzen Demand : Nhu cầu oxy sinh hóa.
COD Chemical Oxyzen Demand : Nhu cầu oxy hóa học.
SS Suspended Solid : Chất rắn lơ lửng.
VS Volatile Solid : Chất rắn bay hơi.
VSS Volatile Suspended Solid : Chất rắn lơ lửng bay hơi.
SBR Sequencing Batch Reactor : Bể xử lý theo mẻ.
MBR Membrain Bio Reactor : Xử lý bằng phương pháp lọc màng sinh học.
thải tinh bột mì hiện nay vẫn chưa đạt hiệu quả cao. Do đó việc nghiên cứu xử lý nước
thải của ngành chế biến tinh bột khoai mì rất cần thiết và có ý nghóa môi trường rất lớn.
Qua quá trình nghiên cứu xử lý nước thải bằng công nghệ mới _ kết hợp lọc sinh học kỵ
khí và lọc sinh học hiếu khí trong cùng một mô hình, luận văn đã đạt được một số kết
quả sau:
COD sau khi xử lý đạt chuẩn xả thải loại B ( TCVN 5945-1995), COD < 100
mg/l khi vận hành ở tất cả các nồng độ COD đầu vào trong giai đoạn ổn đònh.
Hiệu quả khử COD đạt khoảng 98%.
Hiệu quả xử lý N-NH
3
có thể lên đến 95%.
Đề xuất công nghệ đơn giản, khả năng chòu biến động tải lượng ô nhiễm cao, chi
phí thấp và không đòi hỏi việc xử lý bùn phát sinh trong quá trình vận hành.
x Chương mở đầu
1
Chương. MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Ô nhiễm bởi nước thải tinh bột mì đang là hiện trạng bức xúc cần phải giải quyết
cấp thiết tại các làng nghề sản xuất tinh bột mì. Loại nước thải này đã gây tác hại trực
tiếp đến môi trường sống, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nước thải tinh bột mì vơiù
lưu lượng lớn ( trung bình khoảng 45 triệu m
Thiết lập và nghiên cứu mô hình kết hợp :Lọc sinh học kỵ khí và Lọc hiếu khí.
Phân tích hiệu quả xử lý của mô hình động.
5. Ý nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài
Xác đònh các thông số vận hành cho mô hình lọc sinh học kết hợp
Đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng áp dụng thực tiễn.
Đề xuất phương án xử lý hữu hiệu cho nước thải sản xuất tinh bột với nhiều ưu
điểm như đơn giản, chi phí thấp, tiết kiệm diện tích đất….
Chương 1 :Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì
3
Chương 1 .
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ
BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ
đến nay, sản lượng khoai mì của nước ta đạt 3 triệu tấn một năm. Trong những năm
gần đây, do nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, chăn nuôi,
nền công nghiệp trong cả nước phát triển mạnh trong đó có cây khoai mì với các giống
mới có năng suất cao, hàm lượng tinh bột nhiều nên được nông dân ưa chuộng và trồng
trên quy mô đại trà.
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp nói chung, công nghiệp chế
biến thực phẩm cũng đang trên đà phát triển mạnh và có nhu cầu lớn về tinh bột nhằm
chế biến các sản phẩm như bánh kẹo, mạch nha, đường Glucoza, bột ngọt hay thực
phẩm dưới dạng tinh bột qua chế biến như miến, mì tôm ….Chính vì thế ngày nay, công
nghệ tách tinh bột cũng ngày càng phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội.
Hiện nay ở phía nam, những vùng có diện tích trồng và thu hoạch khoai mì có
sản lượng cao như Quy Nhơn, Đồng Nai, Bình Phước, Tây Ninh đã và đang xây dựng
nhà máy tinh bột khoai mì với năng suất và chất lượng cao.
Chương 1 :Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì
5
1.1.1. Cấu trúc củ khoai mì
Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, vót hai đầu, kích thước thì tuỳ thuộc vào điều
kiện mà dao động trong khoảng 2 – 10 cm đường kính. Cấu trúc gồm 4 phần chính như
hình 1.1
Hình 1.1 Cấu trúc củ khoai mì theo lát cắt ngang
Vỏ gỗ gồm nhiều tế bào xếp sít, thành phần chủ yếu là cenlulose và hemi_cenlulose,
không có tinh bột. Vỏ gỗ thường chiếm 0.5 – 5% trọng lượng củ, khi chế biến vỏ gỗ
thường kết dính với đất đá và các chất hữu cơ khác.
Lớp vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 5 – 20 % trọng lượng củ. Cấu tạo gồm các tế
bào thành dày, thành tế bào chủ yếu là cenlulose,bên trong tế bào là các hạt tinh bột,
các chất chứa Nitrogen và dòch bào. Trong dòch bào có Tanin,sắc tố, độc tố,enzyme ….
Vỏ cùi có nhiều tinh bột nên khí chế biến nếu tách bỏ thì sẽ tổn thất một phần tinh bột
đáng kể còn nếu giữ lại thì nhiều chất trong dòch bào làm ảnh hưởng đến chất lượng
sản phẩm.
O
5
)
n
Protein
Lipid
Cenlulose(C
6
H
10
O
5
)
n
Đường C
6
H
12
O
6
Tro
70.25
21.45
1.12
0.4
1.11
4.13
đa có thể bằng cách phá vỡ cấu trúc thực vật, giải phóng tinh bột. Do tinh bột không
hoà tan trong nước, kích thước hạt nhỏ, tỷ trọng hạt tinh bột chênh lệch nhiều so với
nước, nên phương pháp chủ yếu trong sản xuất là nghiền, rây, rửa và lắng hoặc ly tâm.
Do đó, công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì cụ thể như sau:
Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì gồm các khâu như sau:
Chuẩn bò nguyên liệu: Công đoạn này bao gồm thao tác rửa, cắt khúc, loại bỏ phần
rễ, lớp vỏ gỗ và đất cát bám trước khi đưa vào nghiền. Nguyên liệu được đưa vào
thùng rửa bằng tay hay băng chuyền. Tại thùng rửa củ, đất cát và phần vỏ gỗ được chà
xát bằng lô cuốn có gắn các sợi kim loại trên bề mặt kết hợp với nước rửa được bơm
vào liên tục. Kết thúc công đoạn này, củ được tách ra khỏi lớp vỏ gỗ. Các tạp chất theo
nước thải ra ngoài và được thu gom ở lưới chắn rác.
Nghiền nguyên liệu và tách bã: Nguyên liệu sau khi rửa và cắt khúc qua máy mài
chuyền thành dạng bột nhão, sau đó vào máy rây tách bã. Ở máy rây, nước sạch cũng
được bơm vào liên tục với mục đích rửa sạch lớp bột bám trên bã. Nước dòch sữa bột
sau khi qua máy rây được đưa về thùng chứa và trộn với dung dòch H
2
SO
3
để tẩy trắng
bột.
Tách tinh bột: Từ thùng chứa sữa bột được bơm vào máy bơm ly tâm sau đó lại được
trộn với dung dòch tẩy H
2
SO
3
hoặc được bơm vào máy ly tâm tách dòch lần 2. Máy ly
tâm hoạt động liên tục, tinh bột được tháo ra liên tục. Nước sau khi qua ly tâm tách
Chương 1 :Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì
8
dòch ra ngoài. Lượng nước sạch được phun vào trong khi ly tâm dưới dạng tia nước áp
Củ mì tươi
Sàng, tách vỏ
Rửa, cắt khúc
Tinh bột ướt
Lắng 1
Lắng 2
Vô bao
Nước, vỏ gỗ, cắt
Nước thải, vụn mì
Nước
Nước
Nước
Nước
Bã, nước thải
Nước, dòch thải
Hình 1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì thủ công
Nghiền, tách
bã
Nước, dòch thải
Hoàn thiện tại công ty
P tổng
mg/l
4 – 70
CN
-
mg/l
2 – 75
SS
mg/l
120 - 3.000
N tổng
mg/l
250 – 450
Do đặc tính của nước thải có nồng độ ô nhiễm cao nhưng việc quản lý và xử lý chưa được
quan tâm đúng mức đã gây ra các tình trạng như :
Nước thải ngấm xuống đất làm giảm chất lượng nước ngầm.
Nước thải chảy tràn gây ô nhiễm đất và làm thay đổi đặc tính của đất từ đó làm
giảm năng suất cây trồng.
Nước tràn vào ao, hồ, sông rạch bốc mùi hôi thối làm ô nhiễm nước mặt, ảnh hưởng
đến đời sống thuỷ sinh.
Nước ứ đọng trong cống rãnh và quá trình lắng tụ của phần tinh bột sót lại trong
nước phân huỷ kỵ khí tạo mùi hôi và tắc nghẽn đường ống.
Chương 1 :Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì
10
1.4 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI ĐÃ ĐƯC
ÁP DỤNG TẠI CÁC NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT TẠI VIỆT NAM
Song chắn rác
Bể UASB
Bể điều hoà
Bể lắng
Bể Aerotank
Bể lắng 2
Máy ép bùn
Nguồn xả
Nước
thải
vào
Chương 1 :Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì
11
Chương 2 : Tổng quan về công nghệ xử lý
12
Chương 2 .
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
XỬ LÝ
đủ thời gian lắng, sau khi thải bỏ chúng sẽ lắng tụ trong hệ thống cống rãnh gây tắc
Chương 2 : Tổng quan về công nghệ xử lý
14
nghẽn đường ống. Ta có thể cho lắng tiếp một thời gin trước khi thải bỏ, phần cặn lắng
có thể làm thức ăn cho gia súc.
2.1.2. Phương pháp hoá lý
Cơ sở của phương pháp này là dựa trên những phản ứng hoá học diễn ra giữa các chất
ô nhiễm và hoá chất thêm vào. Những phản ứng diễn ra thường là phản ứng oxy hoá
khử, phản ứng trung hoà hay phản ứng phân huỷ. Các phương pháp hoá lý thông
thường: phương pháp keo tụ, phương pháp tuyển nổi….
Keo tụ
Quá trình keo tụ tạo bông được áp dụng để khử màu, giảm lượng cặn lơ lửng trong xử
lý nước thải. Chất keo tụ có tác dụng làm cho các hạt rất nhỏ trở thành các hạt có kích
thước lớn từ đó lắng dễ dàng hơn. Các chất keo tụ thông thường là phèn nhôm, phèn
sắt… được kết hợp sử dụng với polymer trợ keo tụ để tăng hiệu quả xử lý cho quá trình.
Các chất này trung hoà điện tích các hạt keo trong nước, ngăn cản sự chuyển động hỗn
loạncủa các ion giúp việc liên kết tạo bông thuận lợi.
Phươngpháp này loại bỏ được hầu hết các chất bẩn lo lửng trong nước thải tuy nhiên
chi phí xử lý cao, do đó áp dụng phương pháp này không hiệu quả về mặt kinh tế.
Tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi dùng để tách các hạt rắn hoặc các hạt lỏng ra khỏi nước thải.
Trong nhiều trường hợp tuyển nổi còn được sử dụng để tách các tạp chất tan như các
chất hoạt động bề mặt. Trong xử lý nước thải được dùng để loại bỏ dầu mỡ, cặn lơ
lửng, bùn hoạt tính….
Phương pháp tuyển nổi có ưu điểm là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi,
chi phí đầu tư và vận hành không lớn. Có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ, hiệu quả xử lý
cao, có thể thu hồi tạp chất.
Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ thường được áp dụng ở giai đoạn xử lý sau cùng để khử triệt để
các chất hữu cơ hoà tan sau xử lý sinh học. Phương pháp này còn dùng để xử lý cục bộ
2
),
Kali permanganate (KMnO
4
).
2.1.4. Phương pháp sinh học
Phương pháp xử lý sinh học có ưu điểm lớn so với các phương pháp xử lý khác ở chỗ
chi phí thấp và tính ổn đònh cao, bên cạnh đó hiệu quả xử lý cũng rất cao với thời gian
lưu ngắn đối với các loại nước thải chứa các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học.
Ngày nay, trong công nghiệp người ta thường sử dụng biện pháp sinh học để xử lý
nước thải nhờ tinh khả thi và tính kinh tế của nó.
Xử lý bằng biện pháp sinh học là quá trình dựa trên sự sinh trưởng và phát triển của
các vi sinh vật để phân huỷ các hợp chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải. Các vi sinh
vật này sử dụng một số hợp chất hữu cơ và các khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và
sinh trưởng nên khối lượng sinh khối tăng lên.
Copyright: Tài liệu đại học ©