TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ
NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
MÔI

TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
====
====
BÀI TẬP LỚN
Đề

tài:
THIẾT KẾ HOÀN THIỆN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN
Giáo viên hướng dẫn : Lý Bích Thủy
Sinh viên thực hiện : Lê Doãn Dương -20080547
Mai Văn Dương-20080551
Trần Hà Giang -20080808
Lê Duy Phong -20081962
Nguyễn Ngọc Thể -20082506
Lớp : CNVL Silicat K53

Hà Nội, Tháng 4
[1]
[2]
MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay, môi trường
là vấn đề bất cập không chỉ riêng quốc gia nào mà là vấn đề của toàn cầu. Phát triển
kinh tế xã hội là nhu cầu của mỗi quốc gia nhưng cần phải có sự phát triển bề vững,

.
Việt Nam hiện đang sản xuất hằng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tươi, đứng thứ 11
trên thế giới về sản lượng sắn, nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ ba
trên thế giới sau Thái Lan và Indonesia. Trong chiến lược toàn cầu cây sắn đang
được xem là một loại cây lương thực dễ trồng, thích hợp với những vùng đất cằn
cỗi, đây cũng là cây công nghiệp triển vọng có khả năng cạnh tranh với nhiều loại
cây trồng khác.
Ở nước ta, cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng đóng vai trò là cây công
nghiệp. Sự hội nhập đang mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến
tinh bột, tinh bột biến tính bằng hoá chất và Enzim, sản xuất sắn lát, sắn viên để
xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, trong sản xuất thức ăn gia súc
và làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác, góp phần vào sự phát triển
kinh tế của đất nước.
Tinh bột sắn ở Việt Nam đã trở thành một trong bảy mặt hàng xuất khẩu mới có
triển vọng được chính phủ và các địa phương quan tâm. Hiện nay cả nước có 53 nhà
máy chế biến tinh bột sắn đi vào hoạt động và 7 nhà máy đang được xây dựng.
2. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam
2.1. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở quy mô công nghiệp
Nhà máy sản xuất tinh bột sắn được sản xuất với công nghệ và thiết bị hiện đại
cho năng suất thu hồi tinh bột cao và định mức tiêu hao nguyên nhiên liệu thấp.
Công nghệ sản xuất tinh bột sắn thường nhập từ nước ngoài. Một số nhà máy áp
dụng công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở Thái lan như: Nhà máy sản xuất tinh bột sắn
Đaklak, Quảng Ngãi, Việt Nam tapioca (Tây ninh)…; Áp dụng công nghệ của
Trung Quốc như: Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Thừa Thiên Huế …
[4]
2.2. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề
Sản xuất tinh bột sắn bằng thủ công được thực hiện ở các công đoạn hết sức đơn
giản chỉ cần phá vỡ cấu trúc tế bào và thu hồi tinh bột. Quy trình sản xuất gián đoạn
, thiết bị cũ kỹ, lạc hậu, thô sơ không đồng bộ nên mức độ cơ giới hoá thấp. Vì vậy
hiệu quả thu hồi tinh bột không cao.

pH 6,5 - 6,8 5,7- 6 5,5 - 9
COD(mg/l) 1500 - 2000 1000 - 15000 80
BOD(mg/l) 500 - 1000 4000 - 9000 50
SS(mg/l) 1150 - 2000 1360 - 5000 100
CN
-
(mg/l) 11 32 0,1
∑
N (mg/l)
122 - 270 30
∑
P (mg/l)
24 - 31 6
Nhận xét các chỉ tiêu nước thải như sau: Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước
thải ở các công đoạn chính đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép (TCVN5945 - 2005)
rất nhiều lần.
+ Nước thải rửa củ có pH gần như trung tính, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao từ
1150 – 2000 mg/l; BOD = 500 – 1000 mg/l; COD = 1500 – 2000. Vượt quá tiêu
chuẩn cho phép đối với SS gấp 15 lần; BOD gấp 20 lần; COD gấp 25 lần.
+ Nước thải tinh chế bột có pH = 5,7 - 6
SS = 1360 - 5000 mg/l (gấp khoảng 14 - 50lần so với TCCP);
BOD = 4000 – 9000 mg/l (gấp khoảng 87 lần so với TCCP);
COD = 10000 – 15000 mg/l (gấp 140 lần TCCP).
Với đặc trưng của nước thải sản xuất tinh bột sắn như trên cho thấy nếu nước thải
không được xử lý trước khi thải vào môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm
trọng và tác động xấu tới sức khoẻ con người:
+ Nước thải chế biến tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm oxy
hoà tan trong nước, thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí các vi sinh vật trong nước
phát sinh mùi hôi thối ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và gây
mất mỹ quan.

Việc sử dụng nước sẽ làm giảm lượng nước sạch sử dụng và làm giảm lượng nước
thải.
Các biện pháp nội vi cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu nước
thải
+ Kiểm tra thường xuyên đường ống, mặt bích, nối, van, để giảm rò rỉ, khoá các
vòi nước không cần thiết
+ Sửa chữa và phát hiện kịp thời những chỗ rò rỉ nước và hơi từ các đường ống,
van, các bích nối
+ Giảm tối đa thời gian vận hành thiết bị trong dây chuyền khi đã chuyển các bán
sản phẩm ra khỏi thiết bị
[7]
+ Chọn thông số vận hành tối ưu của thiết bị trong dây chuyền nhà máy
+ Cải tiến qui trình xử lý nguyên liệu để giảm tỉ lệ thất thoát
2. Các biện pháp áp dụng xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn
2.1. Phân luồng dòng thải
Cần phân luồng dòng thải để giảm tải lượng nước thải cần xử lý, giảm thể tích
bể cần xử lý.Việc phân luồng dòng thải trước khi xử lý sẽ tiết kiệm được chi phí
đầu tư xây dựng, giảm diện tích mặt bằng cần thiết cũng như chi phí vận hành sau
này.
Nước thải trong nhà máy chế biến tinh bột sắn có hai nguồn chính là nước thải
rửa củ và nước thải trong quá trình tinh chế bột, ngoài ra còn có một lượng nước
thải trong quá trình rửa sàn nhà, phòng thí nghiệm, nước thải sinh hoạt của nhà
máy. Vì vậy có thể phân luồng như sau:
+ Dòng nước thải ít ô nhiễm: Nước thải thu được trong quá trình rửa sắn củ tươi
chứa chủ yếu là đất, cát và một lượng nhỏ sắn bị vỡ do va đập trong quá trình rửa
củ. Lượng nước này do có độ ô nhiễm không cao nên được xử lý chủ yếu bằng cơ
học: Lắng lọc để tách đất, cát và vỏ sắn. Nước sau xử lý được quay trở lại cùng với
nước sạch để rửa sắn nguyên liệu. Phần các tạp chất còn lại được đưa đi chôn lấp.
+ Dòng nước thải ô nhiễm vừa: Nước rửa nhà sàn, thiết bị, nước thải từ phòng thí
nghiệm, từ sinh hoạt của cán bộ công nhân viên

Nước sau khi lắng có hàm lượng SS, TS giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
xử lý tiếp theo. Cặn lắng chứa xơ mịn và tinh bột có thể tận dụng làm thức ăn gia
súc hoặc làm phân bón.
b. Xử lý hoá lý
Các phương pháp xử lý nước thải đều dựa trên quá trình đông tụ và keo tụ,
tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, điện hoá. Các phương pháp hoá lý thường
được ứng dụng để tách các chất ô nhiễm ở dạng keo, hoà tan, chất hoạt động bề mặt
hay kim loại nặng trong nước thải. Trong đó keo tụ là phương pháp đơn giản, xử lý
hiệu quả nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng lớn, nên đối với nước thải trích ly của
nhà máy chế biến tinh bột sắn được áp dụng xử lý.
Tác nhân keo tụ được sử dụng để xử nước thải tinh bột sắn thường là các chất có
nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp. Trong nước thải tinh bột sắn ta nên dùng
polymer hữu cơ (PAA) vì chất này khá phổ biến và rẻ tiền, dễ sử dụng đặc biệt là
không gây ô nhiễm thứ cấp, dễ dàng tự hủy trong thời gian ngắn. Sau khi keo tụ tạo
thành các bông có kích thước lớn nên dễ dàng tách nhờ quá trình lắng.
c. Phương pháp sinh học
Đây là phương pháp xử lý có hiệu quả nhất đối với ngành chế biến thực phẩm và
các dạng nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao nói chung.
Phương pháp sinh học là sử dụng các vi sinh vật để phân giải các chất ô nhiễm
hữu cơ có trong nước thải. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng
chất làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào, đồng thời để khai thác năng lượng
[9]
cho quá trình sống. Nhờ hoạt động sống của vi sinh vật, các chất ô nhiễm được
chuyển hoá và nước thải được làm sạch.
Ưu điểm của phương pháp:
+ Khá đơn giản, rẻ tiền
+ Hiệu quả xử lý BOD, COD cao
+ Không gây ô nhiễm thứ cấp
+ Ngoài ra còn thu Biogas trong quá trình phân huỷ sinh học làm nhiên liệu
khí đốt.

acid propionic, acid butyric, acid lactic, các chất trung tính như rượu, andehyt,
axeton. Thành phần của các sản phẩm trong giai đoạn lên men phụ thuộc vào bản
chất các chất ô nhiễm, tác nhân sinh học và điều kiện môi trường.
Ngoài ra trong giai đoạn này các acid ammin hình thành do thủy phân protein
[10]
cũng được khử ammin, một phần gốc ammin được các vi sinh vật sử dụng cho quá
trình sinh trưởng và phát triển, một phần được khử.
+ Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men tạo acid axetic.
Các sản phẩm lên men phân tử lượng lớn như axit béo, axit lactic sẽ được
chuyển hóa đến axit axetic.
CH
3
-CHOH-COOH 2CH
3
-CH
2
-COOH + CH
3
-COOH + CO
2
+ H
2
O
+ Giai đoạn 4: Giai đoạn metan hóa.
Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình xử lý yếm khí thu
Biogas. Hiệu quả xử lý sẽ cao khi các sản phẩm trung gian được khí hóa hoàn toàn.
Quá trình hình thành khí mêtan thường xãy ra theo 2 cơ chế chủ yếu sau:
•
Sự hình hành khí mêtan do decacboxy hóa.
CH

4
+ 3CO
2
CH
4
cũng có thể được hình thành do decacboxy các chất trung tính
2C
2
H
5
OH 3CH
4
+ CO
2
CH
3
-CO-CH
3
+ H
2
O 2CH
4
+ CO
2
•
Sự hình thành CH
4
theo cơ chế khử CO
2
, Hydro được hình thành do

+ Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu cơ trong quá trình xử lý là khí
sinh học (biogas), thành phần chủ yếu là CH
4
, CO
2
[11]
x y z 2 2
‹
Tuy nhiên cũng có một số nhược điểm
+ Thời gian lưu nước thải lâu, nên chi phí cho xây dựng lớn
+ Thời gian ổn định công nghệ dài
+ Quy trình vận hành khá phức tạp
+ Hiệu quả xử lý thường chỉ đạt 75 – 90%
+ Bùn có mùi đặc trưng
Nước thải tinh chế bột sắn có hàm lượng ô nhiễm rất cao, hàm lượng cặn lơ lửng
lớn. Với đặc trưng của nước thải như vậy nên sử dụng phương pháp yếm khí để xử
lý. Tuy nhiên dòng thải sau khi xử lý yếm khí cần được xử lý tiếp bằng phương
pháp hiếu khí để đạt TCCP trước khi ra nguồn tiếp nhận.
2. Phương pháp xử lý hiếu khí
Phương pháp hiếu khí là phương pháp sử dụng vi sinh vật để oxy hoá các hợp
chất hữu cơ có trong nước thải. Thông thường phương pháp này chỉ áp dụng cho
nước thải có hàm lượng BOD thấp (BOD < 1500mg/l)
‹
Cơ chế của quá trình xử lý hiếu khí:
- Oxy hoá các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ (Gluxit, hyđrocacbua, pectin, axit
hữu cơ, các chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ khác…)
C H O + ( x
+
y
−

y
−
3
2
H
2
O + NH
3
+
- Quá trình oxy hoá luôn kèm theo quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào, tức
là sinh khối của vi sinh vật tăng lên (Quá trình đồng hoá)
C H O N + NH + ( x
+
y
−
z
- 5)O
vsv
C H NO +(x – 5)CO +
4 2
+ NH
3
+ E
y
−
4
2
H
2
O

-
+ 2 H
3
O
+
+ E.
- Nitrat hoá: NO
2
-
+ ½ O2
vi sinh vật
NO
3
-
Phương trình tổng quát : NH
4
+
+2 O2 + H
2
O
vi sinh vật
NO
3
-
+ 2 H
3
O
+
Quá trình phản nitrat xảy ra ở vùng thiếu oxy hoặc ở trong bể lắng thứ cấp.
- Oxy hoá các hợp chất vô cơ

Trong các phương pháp xử lý hiếu khí như: Lọc sinh học, Aeroten, hồ hiếu
khí, Sử dụng hệ thống Aeroten là có hiệu quả và phổ biến nhất.
Ngoài ra hồ sinh học cũng được sử dụng để xử lý nhưng để đạt hiệu quả cao ta bố
trí thêm hệ thống cấp khí nhân tạo để chủ động được trong quá trình xử lý.

3. GIỚI THIỆU MỘT SỐ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TINH BỘT SẮN
3.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng các hồ sinh học (Hình III.1)
Nước thải được đưa vào bể điều hoà và lắng lọc sơ bộ để tách các tạp chất thô,
sau đó được cho qua hệ thống hồ sinh học. Nước thải trong các hồ được làm sạch
nhờ các quá trình phân huỷ tự nhiên của các vi sinh vật yếm khí và tuỳ tiện. Các hồ
có độ sâu khoảng 3m, nước thải sau khi xử lý được qua hồ đối chứng rồi thải ra
nguồn tiếp nhận.
+ Ưu điểm: Vốn đầu tư không lớn; vật tư trang thiết bị đơn giản; dễ vận hành;
chi phí vận hành thấp; quá trình xử lý chủ yếu làm sạch tự nhiên nên tự động hoá
không cao.
+ Nhược điểm: Diện tích xây dựng lớn; Hiệu quả xử lý không cao do phụ thuộc
vào điều kiện tự nhiên; Thời gian lưu nước trong các hồ kéo dài (30 – 60 ngày) nên
nước thải và bùn tích tụ trong các hồ lâu ngày gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến môi
trường không khí.
Phương pháp xử lý này được áp dụng tại một số nhà máy như nhà máy tinh bột sắn
Thừa Thiên Huế, Nhà máy tinh bột sắn Đaklak, nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi…
3.2. Xử lý nước thải kết hợp hoá lý và sinh học hiếu khí (Hình III.2)
Nước thải trước khi vào hệ thống xử lý được thu gom vào bể điều hoà để điều
chỉnh lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm, sau đó nước thải được đưa qua bể keo
tụ và lắng cấp I để tạo bông và lắng tách hàm lượng chất lơ lửng. Sau đó nước thải
được đưa qua xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten, sau đó nước thải được tách bùn tại bể
lắng cấp 2. Để đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra ngoài môi trường
nước thải được keo tụ và lắng ở bể lắng cuối. Bùn từ các bể lắng được đưa đến bể
nén bùn, tại bể nén bùn nước được đưa về bể điều hoà xử lý tiếp còn bùn được đưa

Hồ yếm khí 3
Hồ yếm khí 4
Hồ tuỳ tiện 1
Hồ tuỳ tiện 2

Hồ đối chứng

Nguồn tiếp nhận
Hình III.2
Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng hoá lý kết hợp sinh học:

Nước
th
ả
i

điều hoà,
đ
i
ều
chỉnh

pH
Hoá chất
phản
ứng, Bể phản ứng keo
t
ụ
Bể
nén

ụ
Bùn
dư
Bể lắng
cuố
i
Khử
trùng
clo
Nước thải sau
xử

lý
CHƯƠNG IV: ĐỀ XUẤT HOÀN THIỆN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUÃNG NGÃI
1. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN
TINH BỘT SẮN QUẢNG NGÃI
1.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn
Quảng Ngãi
Hệ thống xử lý nước thải được hình thành từ khi nhà máy bắt đầu hoạt động với
công suất thiết kế 1500m
3
/ngày. Cho đến nay hệ thống vẫn còn hoạt động nhưng
không có hiệu quả
Nước thải
tinh chế bột
Bể điều hoà Bể lắng cặn
Bể trung hoà
Nước rửa củ Tách vỏ cặn Bể lắng cát
Hồ yếm khí

mg/l 7000 800
COD mg/l 10000 1500
Tổng N mg/l 130
Tổng P mg/l 23
1.2. Nhận xét về hiện trạng hoạt động của hệ thống
Nhìn chung hệ thống xử lý nước thải hiện tại của nhà máy chế biến tinh bột sắn
Quảng Ngãi không đạt hiệu quả xử lý. Thời gian lưu nước thải trong hệ thống các
hồ sinh học không đảm bảo cho quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ.
Đối với nước thải rửa củ trước khi vào hệ thống xử lý được tách bằng thùng
quay với khe rộng mắt lưới 25mm. Như vậy một lượng lớn các xơ sắn, vỏ, cùi, vụn
sắn nhỏ bị vở trong quá trình rửa củ sẽ theo nước thải vào hệ thống xử lý, làm kém
hiệu quả xử lý.
Nước thải tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ quá cao.
•
Nước thải trích ly:
COD = 1000mg/l
BOD = 7000 mg/l
SS = 3000 mg/l
•
Nước thải rửa củ:
COD = 1300mg/l
BOD = 800 mg/l
SS = 1200 mg/l
Trong khi đó hệ thống xử lý sơ bộ không đạt hiệu quả, hệ thống hồ sinh học
không đáp ứng được khả năng xử lý các chất hữu cơ dẫn đến tình trạng nước vào hồ
quá trình phân huỷ yếm khí xảy ra, khí sinh ra quá nổi lên nhiều, kéo theo bùn trên
thành váng thoát ra theo nước thải gây đục và ô nhiễm nguồn nước. Bùn sinh ra quá
nhiều lâu ngày trong hệ thống gây mùi hôi thối ảnh hưởng đến môi trường xung
quanh.
Bùn sinh ra từ các hồ sinh học được nạo vét phơi ngay trên bờ của hồ. Nên vào

kết hợp lắng

Bể keo tụ và
lắng
Bể điều
hoà

30%
Q

Bể
UASB
Bể chứa
nước
Bể keo tụ và lắng

rửa
củ
Két
thu
Bể xử lý
bùn
khí
Hồ sinh
học

Hồ
chứa
Sân phơi
bùn

nước thải đưa sang bể lắng tách cặn. Cặn lắng được chuyển về bể xử lý bùn.
•
Đối với nước thải rửa củ:
Nước thải rửa củ có độ ô nhiễm thấp hơn so với nươc thải trích ly, nhưng
nồng độ ô nhiễm cũng tương đối lớn. Dòng nước thải từ công đoạn rửa củ chứa nhiều
vỏ lụa, các mảnh củ bị vở trong quá trình rửa nên được tách bằng song chắn trước khi
qua bể lắng cát để tách đất cát. Sau đó nước thải được sang bể điều hoà để điều chỉnh
lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm. Tại đây nước thải được tách 30% xử lý tiếp bằng hồ
sinh học, còn 70% lưu lượng nước thải được chuyển sang bể keo tụ, chất keo tụ dùng là
phèn nhôm, và chất trợ lắng PAA. Sau khi hỗn hợp được hoà trộn và phản ứng tạo
bông được hình thành, nước thải được đưa sang bể lắng tách cặn. Cặn lắng được
chuyển sang bể xử lý bùn, còn nước trong tuần hoàn lại cho công đoạn rửa củ.
b. Công đoạn II: Xử lý sinh học yếm khí và hiếu khí
Đối với nước thải trích ly sau khi xử lý ở công đoạn I được xử lý yếm khí bằng
bể UASB. Hiệu quả xử lý đạt 85%, nước thải sau bể UASB có COD biến động từ
500 - 600mg/l.
Khí sinh học (biogas) tạo thành chủ yếu là CH
4
(60 – 70%) và CO
2
(30 – 40%).
Khí được qua hệ thống xử lý để loại tạp chất khí và hơi nước, sau đó được nén vào
két chứa dùng làm nhiên liệu cấp nhiệt cho sấy khô tinh bột thành phẩm.
Nước thải sau xử lý yếm khí (2500m
3
/ngày) cùng với nước thải rửa củ đã qua xử
lý ở công đoạn I (600m
3
/ngày) được dẫn vào hồ hiếu khí. Không khí được cấp vào
hồ bằng thiết bị cơ khí làm thoáng bề mặt đặt tại tâm của mỗi ô trong hồ. Khí làm