Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghóa Vòêt Nam
Trường Đại Học Bách Khoa Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
Thành Phố Hồ Chí Minh o0o
Khoa Môi Trường
ĐỒ ÁN
MÔN HỌC: XỬ LÝ CHẤT THẢI
Họ tên sinh viên: Lê Trương Huỳnh Anh
Mssv:90100040
Lớp:MO01KMT2
Ngành :Kỹ Thuật Môi Trường
1. Ngày giao đồ án: 11-03-2005
2. Ngày hoàn thành đồ án:30-05-2005
3. Đầu đề đồ án:Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường
Q
TB
ngày
=800m
3
/ngày
4. Nhiệm vụ ( nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu)
-Thành phần và tính chất nước thải cho trong bảng 1
-Tiêu chẩn nước thải sau xử lý là cột B của tiêu chuẩn TCVN 5945-1995
5. Nội dung các phần thuyết minh và tính tóan:
-Tổng quan về ngành công nghiệp mía đường và đặc trưng của nước thải
-Đề xuất 2 phương án công nghệ xử lý nước thải , từ đó phân tích lựa chọn
công nghệ thích hợp
-Tính tóan các công trình đơn vò: bể UASB và bể AEROTANK
-Tính tóan và lựa chọn các thiết bò phụ
6. Các bảng vẽ và đồ thò:
-Vẽ sơ đồ công nghệ của phương án chọn

tốt nhất để học tập trong suốt thời gian dài.
Ngoài ra tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả những người bạn của tôi,
những người đã gắn bó, cùng học tập và giúp đỡ tôi trong những năm qua
cũng như trong suốt quá trình thực hiện đồ án
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2005
Sinh viên
Lê Trương Huỳnh Anh
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
3
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
CHƯƠNG I. PHẦN MỞ ĐẦU
I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công
nghiệp chiếm vò trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Trong năm 1998,
cả nước đã sản xuất được 700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu
dùng trong nước.
Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bò, máy móc, dây chuyền công
nghệ trong các nhà máy đường đều cũ kỷ, lạc hậu, trình độ và chất lượng
sản phẩm còn thấp. Trong những năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và
thiết bò hiện đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng
sản phẩm.
Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa
một lương lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ,
phốtpho. Các chất này dễ bò phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm
ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận.
Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp
đường ở dạng vô cơ. Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả
năng lắng và tạo thành một lớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật
làm thức ăn cho cá. Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm
cạn kiệt oxy trong nước và tạo ra các lọai khí như H

sản lượng và chất lượng đường. Công nghiệp chế biến đường họat động theo
mùa vụ do đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu họach. Quy trình
cộng nghệ sản xuất đường gồm hai giai đọan:sản xuất đường thô và sản
xuất đường tinh luyện.
II.1.1. Thành phần của mía và nước mía
Thành phần của mía thay đổi theo vùng , nhưng dao động trong
khỏang sau
Nước : 69-75%
Sucrose : 8-16%
Đường khử : 0,5-2,0%
Chất hữu cơ : 0,5-1,0%
(ngọai trừ đường)
Chất vô cơ : 0,2-0,6%
Hợp chất Nitơ : 0,5-1%
Tro(phần lớn là K) : 0,3-0,8%
Nước mía có tính axit (pH = 4,9-5,5), đục(do sự hiện diện của các
chất keo như sáp protein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh lục. Thành
phần của mía như sau:
Nước : 75-88%
Sucrose : 10-21%
Đường khử : 0,3-3,0%
Chất hữu cơ : 0,5-1,0%
(ngọai trừ đường)
Chất vô cơ : 0,2-0,6%
Hợp chất Nitơ : 0,5-1%
Nước mía có màu do các nguyên nhân sau
Từ thân cây mía : màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và
tanin gây ra.
Do các phản ứng phân hủy hóa học:
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040

o
C, đường khử đã bò phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền.
Để lọai bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng trong các biện
pháp sau:
Độ đục :được lọai bằng phương pháp nhiệt và lọc.
Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được
lọai bỏ bằng phương pháp xử lý với vôi.
II.1.2. Hóa chất làm trong và tẩy màu
 Vôi CaCO
2
:
Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía.
Phản ứng với axit phốtphoric tạo Ca
3
(PO4)
2
.
Kết hợp với hợp chất nitơ và pectin tạo kết tủa.
Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin.
Tác dụng với sucrose tạo saccharates, glucosates.
 Khí SO
2
:
Trung hòa lượng vôi thừa:
CA(OH)
2
+ H
2
SO
3

hết đường có trong câym, người ta dùng nước hoặc nước mía phun vào bả
mía để mía nhả đường. bã mía ở máy ép cuối còn chứa một lượng nhỏ
đường chưa lấy hết, xơ gỗ và khỏang 40-50% nước.
Nước mía có tính axit (pH =4,9-5,5), đục, có màu xanh lục (chứa 13-
15%chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarosa). Nước mía được
xử lý bằngcác chấ hóa học như vôi, CO
2
, SO
2
, phốt phát rồi được đun nóng
để làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn,
huyền phù và lắng các chất bẩn. Dung dòch trong được lọc qua máy lọc chân
không. Bã lọc được lọai bỏ, đem thải hoặc dùng làm phân bón. Nước mía
sau khi lọc còn chứa khỏang 88% nước, sau đó được bốc hơi trong lò nấu
chân không. Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để tách
đường ra khỏi mật rỉ. Rỉ đường là dung dòch óc độ nhớt cao, chứa khỏang 1/3
đường khử. Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất đường gồm có:
 Bột giấy, tấm xơ ép từi bã mía.
 Nhựa, bê tông từ bã mía.
 Phân bón, thức ăn gia súc, alcohol, dấm, axeton, axit citric,…và
từ mật mía.
Lượng nước thải trong công nghiệp sản xuất đường thô rất lớn bao
gồm nước rửa mía cây và nhưng tụ hơi, nước rửs than, nước xả đáy lò hơi,
nước rửa cột trao đổi ion, nước làm mát, nước rửa sàn và thiết bò, nước bùn
bã lọc dung dòch đường rơi vãi trong sản xuất…
Ngoài bã bùn được dùng để sản xuất phân hữu cơ, nước thải từ các
công đọan trong nhà máy được phân thành các nhóm sau đây:
 Nhóm A: nước thải có độ nhiễm bẩn không cao, chủ yếu có
nhiều chất lơ lửng ở dạng vơ cơ nên chỉ cần lọc sơ bộ qua song chắn rác và
lắng tiếp xúc để lọai bỏ chất lơ lửng, sau đó trộn với nước thải đã xử lý và

PO
4
để làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm
kết tủa các chất rắn,huyền phù và làm lắng các chất bẩn.
 Làm sạch:Nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than
hoạt tính và bột trợ lọc để khử màu và tăng cường khả năng làm trong.
Nước đường sau lọc gọi là sirô tinh lọc.
c.Kết tinh và hoàn tất:
Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ sirô tinh lọc và đưa dung
dòch đến trạng thái bão hòa, sản phẩm nhận được sau khi nấu đường là
đường non gồm tinh thể đường và mật cái.
Quá trình kết tinh đường gồm có:
 Cô đặc sirô.
 Tạo mầm tinh thể.
 Nuôi tinh thể.
 Cô đặc cuối cùng.
II.2. SƠ LƯC HIỆN TRẠNG NGÀNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG Ở
VIỆT NAM
Ngành đường của Việt Nam nhìn chung khá lạc hậu so với thế giới.
Trước 1954, toàn bộ miền Bắc không có nhà máy đường nào. Sau 1975, ở
miền Nam đã phục hồi lại các nhà máy đường Bình Dương, Hiệp Hòa, Phan
Rang, Khánh Hội, Biên Hòa; xây dựng mới các nhà máy đường La Ngà,
Lam Sơn, Tây Ninh.Ngoài các nhà máy lớn còn có nhiều cơ sở sản xuất
đường mía thủ công, thô sơ, năng suất thấp ở các vùng trồng mía.
Thiết bò sản xuất hầu hết là cũ kỹ, chắp vá, hay gặp sự cố kỹ thuật và
bò rò ró, nên khối lượng nước thải rất lớn. Hiện nay, chủ yếu có 3 phương
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
10
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
pháp làm trong :bằng vôi, sunfit và cacbonat. Phương pháp dùng vôi hầu hết

KCN CN Nguyên
liệu
Quảng
Ngãi
(a)
Quảng
Ngãi
+ Đường:135
Mía: 1.500
Sunfit
hóa
-Mía
-Vôi tôi
-Lưu
hùynh
11,5 tấn
22 kg
6 kg
350
Bình
Dương
Bình
Dương
+ Đường:135
Mía: 1.500
Sunfit
hóa
-Mía
-Vôi tôi
-Lưu

Mía: 2.000
Vôi -Mía
-Vôi
12 tấn
7 kg
500 Đường
Khánh
Hội
Tp.HCM + Đường:100
Biên
Hòa
Đồng
Nai
+ Đường:200
II.3. NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT
ĐƯỜNG
Do đặc điểm của công nghệ sản xuất đường, ngoài các bã lắng, bã
bùn, bã lọc được tách riêng, nước thải được phân thành các nhóm sau:
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
11
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
II.3.1. Nước thải từ khu ép mía
Ở đây, nước dùng để ngâm ép đường trong mía và làm mát các ổ trục
của máy ép. Lọai nước thải này có BOD cao(do có đường thất thoát) và có
chứa dầu mỡ.
II.3.2. Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa thiết bò và rửa sàn
Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trò BOD và chất lơ
lửng cao.
Nước làm mát được dùng với lượng lớn và thường được tuần hoàn
hầu hết hoặc một phần trong quy trình sản xuất. Nước làm mát thường

12
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit.
Trong trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO
3
hoặc nước xả rửa cột resin.
Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất
thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn
có các chất màu anion và cation(chất màu của các axit hữu cơ, muối kim
loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất
không đường dạng hữu cơ(các axit hữu cơ), dạng vô cơ(Na
2
O, SiO
2
, P
2
O
5
,
Ca, Mg và K
2
O). Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion
H
+
, OH
-
.
Dựa vào đặc tính của nước thải, và yêu cầu mức độ xử lý đặt ra :
nước thải phải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B(TCVN 5945-1995) trong đó quy
đònh giới hạn xả thải của các chất như sau:

đường khử như glocose và fructoze, trong đó:
 Fructoze, C
6
H
12
O
6
tan trong nước
 Sucroze, C
12
H
22
O
11
là sản phẩm thủy phân của Fructose và
Glucose, tan trong nước .
Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây
kiệt oxy trong nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể vi sinh vật
nước.
Trong quá trình công nghệ sản xuất đường, ở nhiệt độ cao hơn 55
0
C
các loại đường glucose và fructoze bò phân hủy thành các hợp chất có màu
rất bền. nhiệt độ cao hơn 200
0
C, chúng chuyển thành
caramen(C
12
H
18

Theo các tài liệu nghiên cứu, chất lượng và lưu lượng nước thải tổng
hợp của nhà máy đường thay đổi nhiều trong ngày. Trong đó chất ô nhiễm
hữu cơ đóng vai trò chủ yếu. Do thành phần nước thải của nhiều công đọan
trong nhà máy đường rất khác nhau nên dây chuyền công nghệ xử lý được
đề nghò trong các tài liệu tham khảo là:
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
15
Mía cây
p mía
Gia nhiệt lần 1
sunfit hóa lần 1
Gia nhiệt lần 2
Lắng
Gia nhiệt lần 3
Bốc hơi
Kết tinh
Phân ly
Đường thô
Lọc chân
không
Bã
bùn
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
Quy trình công nghệ sản xuất đường thô từ mía
Nước để rửa xả nước rửa(A)
Mía cây
Nước ngâm bã mía bọt váng, bã mía
(B)
Vôi H
3

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư

Hóa chất ổn đònh pH
Nước thải sản xuất
+nước xử lý khí thải
Song chắn rác
khí nén

Nước tách
ra khỏi cát
Chlorin
nguồn tiếp nhận

Khí nén bùn

Tuần hoàn bùn

Bùn
bùn
p bùn thành bánh

Phươntg án 2 SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
18
Hầm tiếp
nhận
Bể lắng cát
Bể điều hòa

CÔNG
TRÌNH
THU
BỂ CLO HÓA
SƠ BỘ
BỂ TRỘN
BỂ TẠO
BÔNG
BỂ LẮNG
NGANG
BỂ LỌC
HỒ LẮNG
BÙN
BỂ CHỨA
NƯỚC SẠCH
BỂ CLO
HÓA
Cl
2
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
III.1. Lựa chọn quy trình công nghệ
Một cách tổng quát, thì cả 2 phương án trên đều là những mô hình xử
lý nước thải đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Hai phương án đều
có thể vận hành dễ dàng trong điều kiện nước ta. Đối với dây chuyền xử lý
nước thải sử dụng bể aerotank thì ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng khí
… phải điều chỉnh ngay khi cần thiết. Còn đối với dây chuyền xử lý sử dụng
biofil thì ta chú ý đến khả năng xử lý của lớp vật kiệu lọc, việc quản lý phải
bao gồm cả vòêc vệ sinh và thay thế lớp vật liệu lọc nếu cần.
Trong phương án 1 vòêc xây dựng sân phơi bùn dòi hỏi phải cần diện
tích lớn hơn là đầu tư máy nén bùn.

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
tiếp xúc , khử trùng bằng Clo với dư lượng là 0,5 mg/l , sau 30 phút chảy ra
cống thu nước và chảy vào mạng lưới thoát nước chung của thành phố .
Bùn từ bể lắng được đưa vào bể chứa bùn sau khi ổn đònh bùn được
bơm tuần hoàn 1 phần vào bể aerotank, phần còn lại bơm qua bể nén bùn
trọng lực sau đó bơm qua máy ép bùn băng tải, bùn sau khi ra khỏi máy ép
bùn băng tải tạo thành bánh bùn được bón ruộng, trồng cây hoặc chôn lắp
hợp vệ sinh .
III.3. Mô tả các công trình đơn vò:
III.3.1. Song chắn rác
Để tách bã mía trong nước thải người ta dùng song chắn rác. Hiệu
suất của quá trình tách chất rắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các
yếu tố sau:
Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thước mắt sàn, khoảng
cách giữa các thanh chắn, lưu lượng dòng chảy và điều kiện dòng chảy.
Tính chất nước thải :nồng độ chất rắn, kích thước của bã mía
cần tách,…
Đối với nước thải nhà máy đường, có thể dùng song chắn rác với các
thanh đan xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước trước hầm bơm và cào rác
thủ công. Rác thu được có thể thu hồi cùng với bã mía tại khu ép mía để chế
biến thàng các sản phẩm phụ như làm bột giấy, làm chất độn trong sản xuất
vật liệu xây dựng.
 Ưu điểm:
o Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt.
o Giữ lại tất cả các tạp vật lớn.
 Nhược điểm:
o Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn.
o Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian.
o Phải xử lý rác thứ cấp
III.3.2. Hố thu gom

sinh năng lượng mới.
- Vì quá trình phân hủy kò khí dưới tác dụng của bùn hoạt tính
là quá trình sinh học phức tạp trong môi trường không có oxi, nên bùn nuôi
cấy ban đầu phải có độ hoạt tính methane. Độ hoạt tính methane càng cao
thì thời gian khởi động (thời gian vận hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết
kế) càng ngắn. Bùn hoạt tính dùng cho bể UASB nên lấy bùn hạt hoặc bùn
lấy từ một bể xử lý kò khí là tốt nhất, có thể sử dụng bùn chứa nhiều chất
hữu cơ như bùn từ bể tự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng.
- Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bể UASB tối thiểu là
10Kg VSS/ m
3
. Lượng bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể.
- Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần
tính chất nước thải cần xử lý cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng
phân hủy sinh học của nước thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm
lượng cặn lơ lửng, các hợp chất độc, nhiệt độ nước thải …
- Khi COD nhỏ hơn 100 mg/L, xử lý nước thải bằng UASB
không thích hợp. Khi COD lớn hơn 50.000 mg/L, cần pha loãng nước thải
hoặc tuần hoàn nước đầu ra.
- UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS
lớn. Khi nồng độ cặn lơ lửng lớn hơn 3000 mg/L, cặn này khó có thể phân
hủy sinh học được trong thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dần trong bể,
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
23
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
gây trở ngại cho quá trình phân hủy nước thải. Tuy nhiên, nếu lượng cặn
này bò cuốn trôi ra khỏi bể thì không có trở ngại gì. Cặn lơ lửng sẽ lưu lại
trong bể hay không tùy thuộc vào kích thước hạt cặn và hạt bùn nuôi cấy.
Khi kích thước của hai loại cặn này gần như nhau, cặn lơ lửng sẽ tích lại
trong bể. Khi sử dụng bùn hạt, cặn lơ lửng sẽ dễ dàng bò cuốn trôi ra khỏi

hóa và khoáng hóa chất hữu cơ chứa trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt
tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong
quá trình phân hủy chất hữu cơ phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể
aerotank hoạt động. Sau bể aerotank nước thải vào bể lắng đợt 2 để tách
bùn hoạt tính. đây, một phần bùn lắng được đưa trở lại bể aerotank để tạo
mầm vi sinh vật trong bể, phần khác đưa tới bể nén bùn.
Khối lượng bùn tuần hoàn và lượng không khí cần cung cấp phụ
thuộc vào mức độ yêu cầu xử lý của nước thải.
Hiệu quả xử lý BOD
5
=90-95%.
Việc lựa chọn công nghệ xử lý tùy theo thành phần tính chất nước
thải, chi phí đầu tư quản lý và diện tích mặt bằng khu xử lý .
III.3.8. Bể lắng II
Đặt sau aerotank , nhiệm vụ làm trong nước ở
phần trên để xả ra nguồn tiếp nhận , cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất
đònh ở phần dưới của bể để tuần hoàn lại aerotank.
Thường có dạng tròn ( bể lắng đứng ,bể radial ) , dạng hình chữ
nhật ( bể lắng ngang ).Bể lắng ngang , chữ nhật thường có hiệu quả lắng
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
24
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
thấp hơn bể lắng tròn vì cặn lắng tích lũy ở các góc bể thường bò máy gạt
cặn khuấy động trôi theo dòng nước vào máng thu nước ra .
III.3.9. Bể nén bùn
Thu gom cặn chưa ổn đònh từ bể lắng 1, bể lắng 2 và cặn đã
ổn đònh từ aerotank nhằm làm giảm bớt độ ẩm .
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
25