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
2
S, CO
2
, CH
4
. ngoài ra,
trong nước thải còn chứa một lượng đường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước.
Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường, đề tài về xử
lý nước thải ngành công nghiệp mía đường mang tính thực tế. Đề tài sẽ góp
phần đưa ra các quy trình xử lý chung cho loại nước thải này, giúp các nhà

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
2
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt
độ, nước mía bò đổi màu.
Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác.
Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu
xanh lục. Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bò lọai
bỏ bằng phương pháp lọc.
Anthocyanin chỉ có trong lọai mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan
trong nước. Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bò chuyển sang

:
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
= CaSO
3
+ H
2
O
Tẩy màu nước mía.
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
3
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
 Khí CO

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
nước ngưng tụ rồi xả ra nguồn tiếp nhận.
 Nhóm B: nước thải có nhiều chất hữu cơ cần được tách riêng
để xử lý.
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
4
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
 Nhóm C: nước ngưng tụ từ lò hơi, không bò nhiễm bẩn nên
dùng để pha loãng vơi nước thải (A+B) đã qua xử lý và thái ra nguồn tiếp
nhận.


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
7
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
còn dùng trong các cơ sở sản xuất nhỏ, trình độ kém, chủ yếu sản xuất mật
vàng và mật trầm.
Công nghiệp sản xuất mía đường ở Việt Nam là ngành gây ô nhiễm
khá lớn do công nghệ lạc hậu, thiết bò rò rỉ nhiều lại không có bất cứ thiết bò
xử lý nào, trong số các chất ô nhiễm có bụi khói lò hơi, bùn lọc, nước thải,
khí thoát ra từ các tháp phản ứng sunfit hóa và cacbonat hóa. Riêng bã mía
được dùng làm nhiên liệu hoặc để sản xuất giấy bìa, còn mật rỉ được lên
men để chế biến cồn.
Bảng dưới đây thống kê một số nhà máy đường lớn và khối lượng
nước thải của chúng:

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
hùynh
11,5 tấn
22 kg
6 kg
350 Xả ra
rạch
Bà
Lụa
Hiệp
Hòa

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:
II.3.1. Nước thải từ khu ép mía
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
8
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
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
nhiễm bẩn một số chất hữu cơ bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu
hoặc nồi chân không. Nước chảy tràn từ các tháp làm mát thường có giá trò
BOD thấp. Tuy nhiên, do chế độ bảo dưỡng kém và điều kiện vận hành
không tốt nên có lượng đường đáng kể thất thoát trong nước làm mát. Lượng
nước này sẽ được thải đi.
Nước rò rỉ và nước rửa sàn, rửa thiết bò tuy có lưu lượng thấp và được
xả đònh kỳ nhưng có hàm lượng BOD rất cao.
II.3.3. Nước thải khu lò hơi
Nước thải khu lò hơi được xả đònh kỳ, với đặc điểm là chất rắn lơ
lửng cao và giá trò BOD thấp, nước thải mang tính kiềm.
II.3.4. Đặc trưng của nước thải nhà máy đường

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:
Bảng tổng kết chất lượng nước thải nhà máy đường
Stt Chỉ tiêu Đơn vò Giá trò Tiêu chuẩn(lọai B)
1 pH mg/l 7,5-8 5,5 -9
2 SS mg/l 1250 100
3 BOD mg/l 5000 50
4 COD mg/l 7000 100
5 N mg/l 16,4 60
6 P mg/l 7,5 6
Việc quản lý tốt quy trình sản xuất , bảo dưỡng thiết bò, chống rò rỉ
hoặc thay đổi quy trình công nghệ, sử dụng các công nghệ sạch là biện pháp
tốt nhất để giải quyết các chất ô nhiễm ngay trong khâu sản xuất. Ngoài ra,

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
O
9
)n. Đây là dạng bột chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu
sẫm, vò đắng. Phần lớn các sản phẩm phân hủy của đường khử có phân tử
lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh. Để chuyển hóa chúng, vi sinh
phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào. Quá
trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài hơn,
nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận. Các chất
lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng xuống đáy nguồn nước. Quá
trình phân hủy kỵ khí các chất này sẽ làm cho nước có màu đen và có mùi
H

SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
14
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.
Diện tích xây dựng của aerotank cũng tương đối nhỏ hơn diện tích
xây dựng biofil của phương án 1
Vì vậy, nếu xét về phương diện mặt bằng cần thiết để xây dựng hệ
thống xử lý nước thải thì phương án 2 khả thi hơn so với phương án 1.
III.2. Thuyết minh quy trình công nghệ:
Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoát nước riêng ra hệ thống
xử lí nước thải.Dòng thải sau khi qua song chắn rác (SCR) ở đầu mỗi cống
thu chảy qua bể lắng cát được đặt âm sâu dưới đất, ở đây sẽ giữ lại cát và
các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn . Phần rác thải thu được có thể dùng
để sản xuất giấy, phân bón…
Nước thải sau khi lắng cát sẽ tự chảy qua hầm tiếp nhận. Tiếp theo,
Nước thải được bơm qua bể điều hòa, trước khi qua bể điều
hòa nước thải được bơm qua trống lọc, lưu lượng nước thải ra sẽ được điều
hòa ổn đònh. Tại đây nước thải được thổi khí để làm thoáng sơ bộ và phân
bố chất bẩn đồng đều khắp bể.
Sau đó tiếp tục bơm nước thải qua bể lắng 1 để loại bỏ 1 phần BOD
5

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
Thu gom nước thải từ các dây chuyền sản xuất và nước thải
sinh hoạt của nhà máy. Giúp cho hệ thống xử lý nước hoạt động ổn đònh và
hiệu qua
III.3.3. Bể lắng cát
Loại bỏ cát và những mảnh vụn vô cơ khó phân hủy trong nước thải.
Cát sau đó được đem qua sân phơi cát.
III.3.4. Bể điều hòa (điều hòa lưu lượng và chất lượng)
Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1.
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
16
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải của nhà máy đường tùy
thuộc vào dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày
đêm. Để ổn đònh chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào cho
các công trình xử lý phía sau, cần thiết phải có một bể điều hòa lưu lượng
và nồng độ. Dung tích bể được chọn theo thời gian điều hòa, dựa vào biểu
đồ thay đổi lưu lượng, nồng độ nước thải và yêu cầu mức độ điều hòa nồng

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
17
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
bể. Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có thể bò phân hủy trong bể. Lúc đó, cần
biết tốc độ phân hủy của chúng để tính thời gian lưu cặn trong bể.
- UASB không thích hợp với nước thải có hàm lượng amonia
lớn hơn 2.000 mg/L hoặc nước thải có hàm lượng sunphate vượt quá 500
mg/L ( tỉ số COD/SO
4
2-
< = 5). Bản thân sunphate không gây độc nhưng do
vi khuẩn khử sunphate dễ dàng chuyển hóa SO
4
2-
thành H
2
S. Khi hàm lượng
SO
4
2-

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
18