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

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:
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 màu
xanh lục thẫm. Màu này khó bò lọai bỏ bằng cách kết tủa với vôi ( vì lượng
vôi dùng trong công nghệ sản xuất đường không đủ lớn ) hay với H
2
SO
4
.

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.
 Khí CO
2
:
Hấp phụ chất tạo màu.
 H
3
PO
4
:
Kết hợp với vôi để làm trong nước mía.
 Hóa chất tẩy màu:

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.
 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.
II.1.4. Công nghệ sản xuất đường tinh luyện
Quy trình công nghệ tinh luyện đường gồm 3 giai đọan chính:
 Rửa và hòa tan.
 Làm sạch.
 Kết tinh và hoàn tất.
a. Rửa và hòa tan:
Rửa: làm sạch lớp phim mạch bên ngoài hạt đường thô để nâng cao tinh
độ của đường.
Hòa tan: Đường sau khi ly tâm được hòa tan vào nước thành dung dòch
nước đường nguyên chất để đến khâu hóa chế.
b. Làm trong và làm sạch:
Làm trong: Nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất hóa học
như vôi,H
3

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:
Bảng các nhà máy lớn thuộc ngành công nghiệp đường ở miền Nam
Nhà
máy
Đòa chỉ Năng suất
tấn/ngày
Trình độ
công nghệ
Đònh
mức tiêu
thụ/tấn
đường
Nướ
c thải
m
3
/giờ
Ghi
chú
Đòa
phương
KCN CN Ngu
yên
liệu

-Mía
-Vôi
tôi
-Lưu
hùynh
11,5
tấn
22 kg
6 kg
350 Xả ra
rạch
Bà
Lụa
Hiệp Long + Đường: Sunfit -Mía 11,5 tấn 350 Xả ra
Hòa An 125
Mía:
1.500
hóa -Vôi
tôi
-Lưu
hùynh
22 kg
6 kg
sông
Vàm
Cỏ
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.

Nước ngưng tụ 30-40 4-21
Nước bùn lọc 2.900-11.000 730
Chất thải than - 750-1.200
Nước rửa xe các
loại
- 15.000-18.000
Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa
các hợp chất vô cơ. Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm
nguội, rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng
không đáng kể. Chỉ có một phần than hoạt tính bò thất thoát theo nước, một
ít bột trợ lọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước.
Nhưng trong điều kiện các thiết bò lạc hậu, bò rò rỉ thì hàm lượng các chất
rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao.
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

II.4. KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC CỦA NƯỚC THẢI
NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG
Hiện nay, phần lớn các nhà máy đường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân
chưa có hệ thống xử lý nước thải. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ
và chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm
các nguồn tiếp nhận.
 Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại
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

CHƯƠNG III.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG
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:
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

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.
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
độ nước thải.
Trong bể phải có hệ thống thiết bò khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san
đều nồng độ các chất bẩn trong tòan thể tích(để loại trừ các cú sốc về chất
lượng cho các công trình xử lý sinh học phía sau và không cho cặn lắng

học được trong thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dần trong bể, 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-
không
quá cao (hoặc tỉ số COD/SO
4
2-
không vượt quá 10), sẽ không ảnh hưởng đến
quá trình phân hủy kò khí.
- Dựa vào các yếu tố trên có thể khẳng đònh sử dụng UASB cho công
nghệ sử lý nước thải mía đường là hợp lý.

Giả sử sau khi qua các công trình: song chắn rác, bể lắng cát, bể điều
hòa, bể lắng 1 hàm lượng các chất ô nhiễm giảm như sau:
BOD
5
giảm 45%(ban đầu là 3000 mg/l)
COD giảm 43% (ban đầu là5000 mg/l)
SS giảm 70% (ban đầu là 1000 mg/l)
Do đó các thông số để tính toán các công trình như trình bày sau đây
IV.1. Tính bể UASB
Tính toán:
Các thông số đầu vào:
 pH= 6,6÷7,6
 Lưu lượng Q=800m
3
/ngđ

[ ]
lmgBOD /1350
100
45*3000
5
==

[ ]
lmgCOD /2850
100
57*5000
==
 SS=300 mg/l
Trong nước thải có đầy đủ các nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự phát triển

Lượng COD cần khử trong ngày:
ngdkgCODQG /1720102150800
3
=××=×=
−
Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB:
ngdmkgCODL ./9
3
=
[1]
Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết:
3
1.191
9
1720
m
L
G
V
===
→ Chọn V=293,5m
3
Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong
bể phải giữ trong khoảng 0,6÷0,9m/h . Chọn v=0,7m/h
Diện tích bề mặt cần thiết của bể:
2
6247
7024
800
m

2
: chiều cao vùng lắng. Để đảm bảo không gian an toàn cho bùn lắng
xuống phía dưới thì chiều cao vùng lắng phải lớn hơn 1,0m [1]. Chọn
H
2
=1,5m
H
3
: chiều cao dự trữ, chọn H
3
=0,5m
H=4+1,5+0,5=6m
Chọn 2 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là:

ma 894
2
48
,
==
chọn a=5m
Chiều cao H=6m
Thể tích thực của bể:

3
30065522 mmmmHaaV
t
=×××=×××=
Thời gian lưu nước trong bể:
24
×=

và chiều cao dự trữ chiếm trên 30% tổng chiều cao bể.