NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ
MUỐI ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ
QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG
BẰNG CÔNG NGHỆ UASB




MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... i
DANH SÁCH CÁC BẢNG ................................................................................... ii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................................................................... iii
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ...........................................................................................1
1.1. TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................2
1.2. MỤC TIÊU - NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................2
1.2.1. Mục tiêu ............................................................................................2
1.2.2. Nội dung............................................................................................3
1.2.3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................3
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...........................................................................3
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ........................................................3
1.5. NHU CẦU KINH TẾ XÃ HỘI ....................................................................4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
NƯỚC TƯƠNG ................................................................................5
2.1. HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG TẠI VIỆT NAM ..................6
2.1.1. Hiện trạng sản xuất ...........................................................................6
2.1.2. Hiện trạng môi trường.....................................................................11
2.1.2.1................................................................................................
Môi trường không khí ...........................................................................11
2.1.2.2.

Chất thải rắn ......................................................................11

3.2.2. Quá trình phát triển công nghệ UASB ............................................26




3.2.3. Ưu điểm và nhược điểm của việc xử lý nước thải bằng công nghệ
UASB ..............................................................................................27
3.2.4........................................................................................................
Khởi động mô hình UASB .........................................................................28
3.2.4.1. Bùn nuôi cấy ban đầu .............................................................28
3.2.4.2. Nhiệt độ..................................................................................30
3.2.4.3. pH...........................................................................................30
3.2.4.4. Nước thải ................................................................................30
3.2.4.5. Hàm lượng chất hữu cơ ..........................................................30
3.2.4.6. Khả năng phân huỷ sinh học của nước thải ............................31
3.2.4.7. Chất dinh dưỡng .....................................................................31
3.2.4.8. Hàm lượng cặn lơ lửng ...........................................................31
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG BẰNG PHƯƠNG
PHÁP UASB ....................................................................................32
4.1. CƠ SỞ THỰC NGHIỆM ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH .............................33
4.1.1........................................................................................................
Một số nghiên cứu xử lý nước thải của các ngành thực phẩm ứng
dụng mô hình UASB .........................................................................33
4.1.1.1. Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm giàu protein
và chất béo bằng bể phản ứng kò khí dòng ngược UASB đa giai
đoạn ưa nhiệt. ..........................................................................33




5.1.3........................................................................................................
Giai đoạn 3: ...............................................................................................54
5.1.4........................................................................................................
Kết quả .....................................................................................................56
5.1.5.

Kết luận ...............................................................................
58

5.2. PHẦN THỨ HAI........................................................................................59
5.2.1........................................................................................................
Giai đoạn 1.................................................................................................59
5.2.2........................................................................................................
Giai đoạn 2.................................................................................................62
5.2.3........................................................................................................
Giai đoạn 3.................................................................................................64
5.2.4........................................................................................................
Kết quả .....................................................................................................66
5.2.5........................................................................................................
Kết luận .....................................................................................................68

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO




DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1) BOD (Biochemical Oxygen Demand) – Nhu cầu oxy sinh hoá

Bảng 8. Kết quả phân tích trong giai đoạn 1 ở nồng độ
CODvào= 1000 mg/l (Không kiểm soát nồng độ muối) ................ 49
Bảng 9. Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ
CODvào= 1500 mg/l (Không kiểm soát nồng độ muối) ................ 52
Bảng 10. Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ CODvào= 2000 mg/l
(Không kiểm soát nồng độ muối) .............................................. 55
Bảng 11. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu quả xử lý .............................. 57
Bảng 12. Kết quả phân tích trong giai đoạn 1 ở nồng độ muối 0,5 % ........ 60
Bảng 13. Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ muối 0,7 % ........ 63
Bảng 14. Kết quả phân tích trong giai đoạn 3 ở nồng độ muối 0,9 % ........ 65
Bảng 15. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý ..................... 67

ii



DANH SÁCH CÁC HÌNH

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1. Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ đậu nành bằng phương pháp
lên men............................................................................................... 8
Hình 2. Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ bánh đậu bằng phương pháp
hoá giải............................................................................................... 9
Hình 3. Sơ đồ chuyển hoá vật chất trong điều kiện kị khí.............................. 18
Hình 4. Các dạng quá trình kị khí đã ứng dụng rộng rãi trong thực tế ........... 19
Hình 5. Sơ đồ hầm ủ UASB .......................................................................... 23
Hình 6. Mô hình thí nghiệm. ......................................................................... 42
Hình 7. Hình thái vi sinh trong bùn sử dụng trong cột UASB........................ 44
Hình 8. Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 1000 mg/l................................. 50
Hình 9. Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 1500 mg/l................................. 53

nước ta. Do đó, các nhà máy sản xuất nước tương được xây dựng rộng rãi trên
khắp đất nước là một điều dễ hiểu. Tuy nhiên, việc sản xuất nước tương đã thải ra
một lượng lơn nước thải gây ra không ít lo ngại cho cuộc sống của người dân sống
xung quanh khu vực nhà máy và làm các cấp, các nhà lãnh đạo phải đau đầu bởi
vấn đề ô nhiễm môi trường.
Hiện trạng nước thải chứa lượng chất hữu cơ cao được thải trực tiếp ra hệ
thống nước thải chung của khu dân cư gây ô nhiễm nghiêm trọng là thực trạng
chung của các nhà máy sản xuất nước tương. Bên cạnh đó, chưa có một phương án
nào được đưa ra nhằm giải quyết vấn đề bức xúc này. Do đó, việc nghiên cứu và
đưa ra các phương pháp xử lý mang tính thiết thực là rất cần thiết.

1.2.

MỤC TIÊU - NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.2.1. Mục tiêu
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải từ quá trình sản xuất nước tương
bằng phương pháp UASB và đánh giá hiệu quả.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối đến quá trình xử lý nước thải từ
quá trình sản xuất nước tương bằng phương pháp UASB.




1.2.2. Nội dung
Nghiên cứu xử lý nước thải từ quy trình sản xuất nước tương trên môi
trường thử nghiệm trong 3 tháng (từ tháng 5/2006 đến tháng 7/2006) ở các nồng độ
COD trong nước đầu vào tương ứng 1000 – 1500 – 2000 mg/l. Phân tích các chỉ
tiêu pH, COD, N – NH4, P – PO4, NaCl và đánh giá hiệu quả xử lý COD.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối đến quá trình xử lý nước thải từ

hợp này sẽ gây ra ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường đất và môi trường nước
nơi nó bò thải ra. Vì vậy đề tài này sẽ góp phần tìm ra giải pháp làm giảm sự ô
nhiễm cho môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng.
Bên cạnh đó, đề tài này sẽ đưa ra một số thông số có thể ứng dụng trong quá
trình xử lý nước thải từ quá trình sản xuất nước tương.

1.5. NHU CẦU KINH TẾ XÃ HỘI
Nghiên cứu này sẽ đáp ứng nhu cầu hiện nay của xã hội Việt Nam đó là đưa
ra một phương pháp xử lý nước thải từ quá trình sản xuất nước tương hiệu quả về
công nghệ cũng như về kinh tế.




TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC
THẢI TỪ QUÁ TRÌNH
SẢN XUẤT
NƯỚC TƯƠNG

--- 5 --


TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

Nguyên liệu để sản xuất nước tương là hạt đậu tương. Đậu tương là cây công
nghiệp và là cây thực phẩm ngắn ngày có giá trò dinh dưỡng cao. Đậu tương được


TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

lượng được phân làm nhiều loại. Trên cả nước hiện nay có khoảng trên 40 nhà
máy sản xuất nước tương có quy mô tương đối lớn và rất nhiều cơ sở sản xuất nước
tương vừa và nhỏ khác.
Trước đây, sản xuất nước tương được thực hiện bằng phương pháp lên men
theo quy trình sau: (Hình 1.)

--- 7 --


TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

Hạt đậu tương
Ngâm, hấp, cấy mốc
Ni ủ bán rắn 2 ngày
Nước, muối
Ủ 1 tháng
VSV gây mùi
Ủ 12 tháng

Lọc

Dịch lọc

Bã tương
Đường, gia vị

Khử trùng


Thanh trùng

Muối

Lắng trong

Pha chế

Đóng
gói

Thành
phẩm

Hình 2. Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ bánh đậu bằng phương pháp
hoá giải.

--- 9 --


TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

Trong sơ đồ quy trình sản xuất nước tương bằng phương pháp hoá giải ở
Hình 2, nguyên liệu chính để sản xuất nước tương là bánh dầu (đậu tương bò ép
hết dầu và viên thành từng bánh) với hàm lượng protein đạt từ 40% trở lên.
Hóa chất dùng trong sản xuất nước tương gồm :
Acid clohydric: phân giải bánh dầu thành đạm acid amin.
Soda: để trung hòa acid sau khi phân giải xong.
Muối: là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất nước tương vì nó


2.1.2. Hiện trạng môi trường
2.1.2.1. Môi trường không khí
Ngày nay, sản xuất nước tương theo phương pháp hiện đại, dùng acid để
phân giải bánh dầu chiết xuất dòch tương, cùng với việc chưa có một công nghệ xử
lý khí thải hoàn chỉnh đã dẫn đến việc để cho một lượng hơi acid thừa thoát vào
không khí làm cho môi trường tại các nhà máy sản xuất và chế biến nước tương bò
ô nhiễm nặng nề, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người lao động.
Hơi acid thừa có tác hại đến đường hô hấp và niêm mạc mắt. Hít phải hơi
acid có thể bò nhiễm độc gây co thắt thanh quản, nặng hơn là viêm phế quản, đặc
biệt về lâu dài có thể bò phù phổi. Triệu chứng thường thấy ở người làm việc trong
môi trường acid tại các nhà máy sản xuất nước tương là ho.
Mặc dù vậy, hiện nay vẫn chưa có biện pháp nào hữu hiệu cho vấn đề này
nhất là tại các cơ sở vừa và nhỏ.

2.1.2.2. Chất thải rắn
Chất thải rắn từ quá trình sản xuất nước tương chủ yếu là bả thải. Bả thải
chính là bánh đậu đã qua phân giải chỉ còn lại xác đậu.
--- 11 --


TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

Bên cạnh đó, nguồn phát sinh chất thải rắn do quá trình sản xuất nước tương
còn tập trung ở giai đoạn đóng gói. Rác chủ yếu là các loại bao bì, nilon,
carton…Ngoài ra, rác thải sinh hoạt cũng góp phần đáng kể gây ô nhiễm.
Lượng chất thải rắn trong quá trình sản xuất nước tương hiện nay đang trở
thành vấn nạn của các nhà sản xuất cũng như nhà quản lý môi trường bởi tính chất
gây ô nhiễm cao và khó xử lý của nó. Chính vì thế, cần xúc tiến tìm ra biện pháp
thu gom và xử lý thích hợp để loại bỏ những mầm bệnh, giữ cho môi trường trong

2.2.2. Tính chất
Nước thải do quá trình sản xuất nước tương có độ ô nhiễm rất cao:
COD = 6000 – 11000 mg/l; pH thấp: 4.0 – 5.4; chất rắn lơ lửng (SS) rất cao. Chính
vì vậy, việc xử lý cũng gặp nhiều trở ngại và khó khăn. Đặc biệt, việc xử lý màu
trong nước thải cũng là một vấn đề cần quan tâm.

2.3. MỘT SỐ ĐỀ XUẤT NHẰM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ QUY TRÌNH
SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG
Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, chỉ có phương
pháp sinh học để xử lý loại nước thải này là tốt nhất. Cơ sở của phương pháp sinh
học nhằm xử lý nước thải dựa vào khả năng oxy hóa các liên kết hữu cơ dạng hoà
tan và không hoà tan của vi sinh vật. Chúng xử dụng các liên kết đó và một số
chất khoáng như là nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh
dưỡng, vi sinh vật nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và
sinh sản từ đó tăng trưởng về sinh khối.
Người ta phân loại các phương pháp sinh học bao gồm ba loại chính: phương
pháp thiếu khí, phương pháp hiếu khí, phương pháp kò khí.
Phương pháp thiếu khí ít được quan tâm do thời gian xử lý kéo dài, chỉ thích
hợp với những nơi có diện tích hồ ao rộng.
Phương pháp hiếu khí được áp dụng nhiều hơn, chủ yếu là hiếu khí tăng
cường (aeroten). Phương pháp này sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm
bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong
khoảng 20 đến 40 oC. Phương pháp này có ưu điểm là hiệu suất xử lý cao, thời
--- 13 --


TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

gian xử lý ngắn. Những phương pháp hiếu khí tăng cường cũng có nhược điểm là
kinh phí xử lý cao do phải dùng điện cho các máy bơm và máy thổi khí, không có

điều kiện không có Oxy.
Phân huỷ kò khí có thể chia làm 6 quá trình:
1. Thuỷ phân Polymer:
Thuỷ phân các protein.
Thuỷ phân Polysaccharide.
Thuỷ phân chất béo.
2. Lên men các amino acid và đường.
3. Phân huỷ kò khí các acid béo mạch dài và rượu.
4. Phân huỷ kò khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic).
5. Hình thành khí methane từ acid acetic.
6. Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.
Các quá trình này có thể họp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá
trình phân huỷ kò khí chất hữu cơ.
1) Thuỷ phân
Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức
chất và chất không tan (polysaccharide, proteins, lipids) chuyển hóa thành các
phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino acid, acid béo).
Giai đoạn này thường xảy ra chậm. Tốc độ thuỷ phân phụ thuộc vào pH, kích
thước hạt bùn, đặc tính dễ phân huỷ của cơ chất. Chất béo thuỷ phân rất chậm.

--- 16 --