ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ TRÊN MÔ
HÌNH KỴ KHÍ ABR VÀ EGSB CBHD: TH.S NGUYỄN THỊ THANH PHƯNG
SVTH: NGUYỄN THỊ PHI YẾN
MSSV: 90203422


Chủ nhiệm bộ môn Người hướng dẫn chính
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Phần dành cho Khoa, Bộ môn
Người duyệt:....................................................
Ngày bảo vệ:...................................................
Điểm tổng kết:.................................................
Nơi lưu trữ luận án:..........................................LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp là sự đúc kết cả quá trình học tập trên giảng đường đại
học, đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong cuộc đời của người sinh viên.
Em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến tất cả các thầy cô, gia đình và bạn
bè đã ủng hộ và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô khoa Môi trường –
Trường Đại học Bách khoa TP.HCM – những người đã tận tâm truyền đạt những
kiến thức q báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt, em xin gửi đến Th.S Nguyễn
Thò Thanh Phượng lời trân trọng cảm ơn cô đã tận tình hướng dẫn em trong quá
trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Xin cảm ơn q thầy cô phản biện đã dành thời gian quan tâm đến luận văn
và đóng góp những ý kiến quý báu để luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin cảm ơn các cô chú, các anh chò tại cơ sở chế biến tinh bột khoai mì Thủ

ĐẦU.................................................................................................. 1
1.

ĐẶT

VẤN

ĐỀ ...............................................................................................2
2.

SỰ

CẦN

THIẾT

CỦA

ĐỀ

TÀI:.....................................................................3
3.

MỤC

TIÊU

CỦA

ĐỀ

NGHIÊN

CỨU ...................................................................3
7.

NỘI

DUNG

NGHIÊN

CỨU...........................................................................4
8.

Ý

NGHĨA

THỰC

TIỄN

CỦA

ĐỀ

TÀI

..........................................................4
9.

VỀ

NGÀNH

CHẾ

BIẾN

TINH

BỘT

KHOAI

MÌ

.... 6
1.1.

GIỚI

THIỆU

CHUNG

VỀ

KHOAI

MÌ

MÌ

Ở

VIỆT

NAM

:............................................................................................................11
1.3.

CÁC

CÔNG

NGHỆ

CHẾ

BIẾN

TINH

BỘT

KHOAI

MÌ..........................13
1.3.1. Các khâu chủ yếu trong quy trình chế biến tinh bột khoai mì: ...........13
1.3.2. Quy trình chế biến tinh bột mì trên thế giới: ......................................13


:.............................................................................................................20
1.4.1. Ô nhiễm nước thải ..............................................................................20
1.4.2. Ô nhiễm chất thải rắn..........................................................................21
1.5.

MỘT

SỐ

QUY

TRÌNH

XỬ

LÝ

NƯỚC

THẢI

TINH

BỘT

MÌ

Ở



KHÁI

NIỆM

:............................................................................................28
2.2

CÁC

GIAI

ĐOẠN

CỦA

QUÁ

TRÌNH

KỴ

KHÍ

:.......................................30
2.3

ĐỘNG

HỌC

MÔI

TRƯỜNG

:...............................37
2.4.1 . Nhiệt độ :...........................................................................................37


iii
2.4.2 pH:......................................................................................................38
2.4.3 . Dung dòch và các nguyên tố vết :.......................................................40
2.4.4. Tính độc và tính ức chế : ...................................................................40
2.5.

CÔNG

NGHỆ

XỬ

LÝ

KỴ

KHÍ:...............................................................43
2.5.1 ABR .....................................................................................................44
2.5.2 EGSB ...................................................................................................46
2.6

CƠ


NGHIÊN

CỨU.............................49
3.1

CƠ

SỞ

LỰA

CHỌN

MÔ

HÌNH

NGHIÊN

CỨU ......................................50
3.2

ĐỐI

TƯNG

NGHIÊN

CỨU

PHÂN

TÍCH

:................................................................55

CHƯƠNG

4

:KẾT

QUẢ

NGHIÊN

CỨU

VÀ

BÀN

LUẬN.....................................56
A

–

MÔ

HÌNH


NỒNG

ĐỘ

COD

=

1500
MG
/
L
(

HRT=3

NGÀY

).
......................................................................................................................61


iv
4.3

KẾT

QUẢ


QUẢ

KHẢO

SÁT

Ở

NỒNG

ĐỘ

COD

VÀO

3000
MG
/
L
(HRT=

1.5

NGÀY

) ...................................................................................................................68
4.4.1. Kết quả khảo sát theo thời gian:.........................................................68
4.4.2. Kết quả khảo sát theo chiều dài mô hình...........................................71
4.5

KHẢO

SÁT

Ở

NỒNG

ĐỘ

COD

VÀO

6000

MG/L................82
4.6.1 Kết quả khảo sát theo thời gian...........................................................82
4.6.2. Kết quả khảo sát theo thời gian..........................................................85
4.7

HIỆU

QUẢ

KHẢO

SÁT

THEO


ĐỘ

COD=500

MG/L

(HRT

=

1

NGÀY

)....................................................................................................94
4.9

GIAI

ĐOẠN

THÍCH

NGHI

BỂ

EGSB



VÀ

EGSB

: ..........................................................101

CHƯƠNG

5

:

KẾT

LUẬN

VÀ

KIẾN

NGHỊ.........................................................103
5.1

KẾT

LUẬN

:..........................................................................................104
5.1.1 Môâ hình ABR :...................................................................................104


vi
Bảng 1.1: Thành phần hoá học của khoai mì theo Đoàn Dụ và các cộng sự ........ 9
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của tinh bột mì ..................................................... 9
Bảng 1.3. Thành phần tính chất nước thải tinh bột khoai mì ................................ 18
Bảng 1.4 : Kết quả phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải chế biến tinh bột mì
tại quận Thủ Đức ................................................................................................. 19
Bảng 2.1. Hằng số động học của nuôi cấy kỵ khí theo Henzen và Harremoes (1983)
..............................................................................................................................36
Bảng 2.2 .Các hợp chất gây độc và ức chế quá trình kỵ khí :................................ 42
Bảng 3.1:Kết quả phân tích nước thải các cơ sở sản xuất tinh bột mì ở quận Thủ
Đức : ...................................................................................................................... 50
Bảng 4.1 kết quả thí nghiệm với nồng độ COD=1000 mg/l(HRT=3ngày)............. 57
Bảng 4.2 :Kết quả thí nghiệm ở nồng độ COD=1500mg/l (HRT=3ngày).............. 61
Bảng 4.3 : Kết quả thí nghiệm ở nồng độ COD=1500mg/l (HRT=1.5 ngày)......... 65
Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm ở nồng độ COD=3000 mg/l(HRT=1.5 ngày........... 68
Bảng 4.5 : Kết quả theo chiều dài bể ở nồng độ COD =3000mg/l ........................ 71
Bảng 4.6: Kết quả thí nghiệm ở nồng độ COD=4500(mg/l ) ................................. 76
Bảng 4.7:Kết quả thí nghiệm theo chiều dài bể ở nồng độ COD=4500mg/l ......... .. 78
Bảng 4.8: Kết quả thí nghiệm ở nồng độ COD=6000(mg/l) .................................. 82
Bảng 4.9:Kết quả thí nghiệm theo chiều dài bể ở nồng độ COD=6000mg/l ............ 85
Bảng 4.10: Hiệu quả mô hình kò khí ABR theo tải trọng .......................................... 89
Bảng 4.11: Kết quả thí nghiệm với nồng độ COD=500mg/l.................................. 94
Bảng 4.12: Kết quả thí nghiệm với nồng độ COD=2000mg/l ................................ 98


vii

Đồ thò 4.9: Sự thay đổi NH
3
theo thời gian ở nồng độ COD=1500mg/l ................ 68
Đồ thò 4.10: Sự thay đổi pH theo thời gian ở nồng độ COD=3000mg/l ................. 70
Đồ thò 4.11 : Sự thay đổi COD theo thời gian ở nồng độ COD=3000mg/l............ 70
Đồ thò 4.12 : Sự thay đổi NH
3
theo thời gian ở nồng độ COD=3000mg/l ............. 71
Đồ thò 4.13 : Sự thay đổi pH theo chiều dài bể ở nồng độ COD=3000mg/l........... 74
Đồ thò 4.14 : Sự thay đổi COD theo chiều dài bể ở nồng độ COD=3000mg/l ..... 74
Đồ thò 4.15 : Sự thay đổi NH
3
theo chiều dài bể ở nồng độ COD=3000mg/l ........ 75
Đồ thò 4.16: Sự thay đổi VFA theo chiều dài bể ở nồng độ COD=3000mg/l ........ 75
Đồ thò 4.17 : Sự thay đổi pH theo thời gian ở nồng độ COD=4500mg/l ............... 77
Đồ thò 4.18: Sự thay đổi COD theo thời gian ở nồng độ COD=4500mg/l ............. 77
Đồ thò 4.19: Sự thay đổi NH
3
theo thời gian ở nồng độ COD=4500mg/l .............. 79
Đồ thò 4.20 :Sự biến đổi pH theo chiều dài bể ở nồng độ COD=4500mg/l............ 80
Đồ thò 4.21 :Biến đổi COD theo chiều dài bể ở nồng độ COD=4500mg/l ............ 81
Đồ thò 4.22: Biến đổi NH
3
theo chiều dài bể ở nồng độ COD=4500mg/l ............ 81
Đồ thò 4.23 : Biến đổi VFA theo chiều dài bể ở nồng độ COD=4500mg/l............. 82
Đồ thò 4.24: Sự thay đổi pH theo thời gian ở nồng độ COD=6000mg/l ................. 84


ix
Đồ thò 4.25 : Sự thay đổi COD theo thời gian ở nồng độ COD=6000mg/l ............ 84

Chemical oxygen demand – Nhu cầu oxi hóa học
HRT
Hydraulic retention time – Thời gian lưu nước
HQXL
Hiệu quả xử lý
NT
Nước thải
ABR
Anaerobic Baffle Reactor – Bể phản ứng kỵ khí vách ngăn
EGSB
Expanded Granular Sludge Bed
SS
Suspended Solid : Chất rắn lơ lửng.
UASB
Upflow Anaerobic Sludge Blanket – Bể phản ứng kò khí với lớp
bùn dòng chảy ngược
VS
Volatile Solid - Chất rắn bay hơi.
VSS
Volatile Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng bay hơi.
VFA
Volatile Fat Acid
kênh rạch hoặc các khu đất trống tự thấm nước, làm môi trường sống ở đây có
những chuyển biến theo chiều hướng đáng lo ngại. Nước thải tinh bột khoai mì với
lưu lượng lớn và hàm lượng chất hữu cơ quá cao khi chảy vào kênh rạch đã phân
hủy, bốc mùi chua nồng, còn nước thải đỏ hồng do phản ứng chuyển hoá của CN.
Nước thải này đã ngấm vào nước ngầm làm cho các giếng không thể sử dụng cho
mục đích ăn uống và sinh hoạt, nước thải ứ đọng trong các mương rảnh cũng bốc
mùi hôi thối đến mức khó chòu…
Đứng trước thực trạng môi trường đang bò suy thoái nghiêm trọng, việc tìm ra
công nghệ xử lý nước thải phù hợp có ý nghóa hết sức thiết thực nhằm cải thiện
điều kiện môi trường sống, khắc phục hiện trạng ô nhiễm.
Luận án mong muốn các kết quả nghiên cứu sẽ được phổ biến và góp phần
ứng dụng trong việc cải thiện môi trường .


Chương mơ ûđầu
3
2. Sự cần thiết của đề tài:
Hiện nay, nhiều công nghệ xử lý nước thải tinh bột khoai mì đã được áp dụng
ở nước ta như: áp dụng phương pháp sinh học kò khí (UASB), phương pháp hoá lý
(keo tụ)ï kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí (bùn hoạt tính), hồ sinh học (kò khí,
tùy nghi, hiếu khí). Tuy nhiên, thực tế cho thấy các hệ thống hoạt động không hiệu
quả và khá phức tạp. Vấn đề đặt ra là phải nghiên cứu một công nghệ xử lý vừa có
hiệu quả về mặt kinh tế và phù hợp với điều kiện sản xuất thủ công, quy mô nhỏ lẻ
ở nước ta. Mô hình ABR và EGSB được nghên cứu để mong có được kết quả ứng
dụng phù hợp trong thực tế , đặc biệt công nghệ trên chưa được nghiên cứu trên
nước thải tinh bột mì và cũng chưa được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam .
3. Mục tiêu của đề tài
Xác đònh hiệu quả xử lý của nước thải tinh bột khoai mì trên mô hình kỵ khí
ABR và EGSB từ đó đề ra công nghệ thích hợp để xử lý nước thải tinh bột khoai mì.
4. Đối tượng nghiên cứu :


8. Ý nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng áp dụng thực tiễn.
Đề xuất phương án xử lý hữu hiệu cho nước thải sản xuất tinh bột với
nhiều ưu điểm như đơn giản, chi phí thấp, tiết kiệm diện tích đất….

9. Giới hạn của đề tài:
Luận văn nghiên cứu khả năng xử lý của mô hình Hybrid UASB – Lọc kỵ khí
như là một giai đoạn của quá trình xử lý nước thải tinh bột khoai mì. Tuỳ vào yêu
cầu xử lý mà nước thải đầu ra cần qua các công đoạn xử lý tiếp theo rồi mới thải ra
môi


Chương mơ ûđầu
5
10. Phương pháp phân tích :
Phân tích các chỉ tiêu pH, COD, N- NH3, N- tổng…. theo standard method for
the examination of water and wastewater, 1994.
11. Thời gian thực hiện :
Thời gian thực hiện luận văn : 20/9/2006 – 24/12/2006




Chương 1 : Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì 7
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHOAI MÌ :
Khoai mì có tên khoa học là Manigot esculent a krantz là loại cây phát
triển ở các vùng khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới. Khoai mì có nguồn gốc từ
lưu vực sông Amazon ở Nam Mỹ. Sau đó, phát triển dần đến Châu Phi và Đông
Nam Á .
Khoai mì có chứa hàm lượng tinh bột cao được sử dụng dưới dạng tươi hay
khô dạng cục hay bột mòn. Khoai mì đã có mặt ở nhiều nước trên thế giới và trở
thành cây lương thực quan trọng cho con người và gia súc.
Hiện nay, Khoai mì được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: Tiêu thụ
tại gia đình (56,9%); chế biến thực phẩm (35,6%); xuất khẩu (7,4%), phần còn
lại là nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.
Hiện nay ở phía nam, những vùng có diện tích trồng và thu hoạch khoai mì
có sản lượng cao như Quy Nhơn, Đồng Nai, Bình Phước, Tây Ninh đã và đang
xây dựng nhà máy tinh bột khoai mì với năng suất và chất lượng cao.
1.1.1 Cấu tạo củ khoai mì
Khoai mì được trồng phổ biến tại các vùng nhiệt đới (80 quốc gia). Chúng
được trồng riêng lẻ hay xen kẽ với các loại cây lương thực, cây công nghiệp
khác như: bắp, lúa, đậu, cao su, rau… Đây là loại cây lương thực đứng thứ ba trên
thế giới sau mía và gạo. Khoai mì có hàm lượng carbonhydrat cao hơn 40% so
với gạo, 25% so với ngô.
Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, vuốt hai đầu. Kích thước củ tùy thuộc
vào thành phần dinh dưỡng của đất và điều kiện trồng, dài 0,1÷1m, đường kính
2÷10cm. Cấu tạo gồm 4 phần chính : lớp vỏ gỗ, lớp vỏ cùi, phần thòt củ và phần
lõi.

thành phần Cyanohydrin có trong củ mì.
Khoai mì đắng
(Manihot palmata Muell hay Manihot aipr Pohl): Hàm
lượng HCN hơn 50mg/kg củ. Khoai mì đắng có thành phần tinh bột cao, sử dụng
phổ biến làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công
nghiệp hóa dược, công nghiệp giấy và nhiều ngành công nghiệp khác.
Khoai mì ngọt
(Manihot aipi hay Manihot utilissima Pohl): Hàm lượng
HCN nhỏ hơn 50mg/kg củ. Khoai mì ngọt chủ yếu được dùng làm thực phẩm tươi
vì vò ngọt và dễ tạo thành bột nhão, dễ nghiền nát hay đánh nhuyễn.

Chương 1 : Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì 9
1.1.2 Thành phần hoá học
Thành phần hoá học của khoai mì thay đổi tuỳ thuộc vào giống trồng, tính
chất, độ dinh dưỡng của đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu
hoạch.
Bảng 1.1: Thành phần hoá học của khoai mì theo Đoàn Dụ và các cộng
sự (1983).
THÀNH PHẦN

(%TRỌNG LƯNG)
Nước 70,25
Tinh bột 21,45
Chất đạm 1,12
Tro 0,4
Protein 1,11
Chất béo 5,13

, thường trong các chóp củ ,
nhất là các vùng bò tổn thương do rễ tranh ăn luồng vào khi chăm bón đụng phải
. Tùy thuộc giống và đất trồng trồng mà hàm lượng độc tố trong khoai mì
khoảng 0,001 - 0,04%. Khi củ chưa đào nhóm này nằm ở dạng glucozite gọi là
phaseolutanin (C
10
H
17
NO
6
) . Dưới tác dụng của enzym hay ở môi trường acid ,
chất này phân hủy tạo thành glucoze acetone và acid cyanhdric (HCN
-
) .Như vậy
sau khi đào củ khoai mì mới xuất hiện HCN
-
tự do vì khi đà để “tự vệ” các
enzym trong củ mới bắt đầu hoạt động mạnh và đặc biệt xuất hiện nhiều trong
khi chế biện và sau khi ăn ( trong dạ dày người hay gia súc là môi trường acid và
dòch trong chế biến , hòa tan tốt trong nước , kém tan trong rượu etylic và
metylic , rất ít khi hòa tan trong chloroform và hầu như không tan trong ether . Vì
hòa tan tốt trong nước nên khi chế biến , độc tố theo nước dòch ra ngoài . Tùy
thuộc vào giống và đất trồng … lượng độc tố có thể từ 0.001-0.04%. Cyanua là
nguyên tố gây độc tính cao đối với con người và thủy sinh vật.
CN tự do tồn tại dưới dạng HCN hay CN
-
là độc tính hơn cả. Nhưng
dạng CN độc tính nhất trong nước là HCN. CN ngăn cản quá trình chuyển hoá
các ion vào da, túi mật, thận, ảnh hưởng đến quá trình phân hoá tế bào trong hệ
thần kinh. Ở hàm lượng cao, CN gây ảnh hưởng đến tim mạch, ảnh hưỡng đến

Ngành sản công nghiệp sản xuất tinh bột mì ở Việt Nam có thể phân thành
ba qui mô, phụ thuộc vào năng suất và kó thuật sản xuất: qui mô nhỏ, qui mô vừa
và qui mô lớn.
Qui mô nhỏ-qui mô hộ gia đình- tập trung ở vùng nông nghiệp của 13 tỉnh
thành của Việt Nam. Số lượng nhân công dao động từ 3 – 7 người, làm việc theo
ca, một ca từ 32 –40 tiếng. Một ca tiêu thụ từ 2- 10 tấn khoai mì tươi để sản xuất
ra từ 500 – 2600 kg tinh bột mì khô, phụ thuộc vào chất lượng củ mì và đặc điểm
của quá trình sản xuất.. Hầu hết các các hộ gia đình đều sản suất 2 –3 hạng tinh
bột khô khác nhau, chất lượng từ thấp đến cao.
Hầu hết các nhà máy qui mô vừa bắt đầu sản xuất từ sau năm 1995. Cứ ba
tỉnh sản xuất tinh bột chính thì có từ 4 – 6 nhà máy qui mô vừa. Nhân công từ 10
– 50 người, năng xuất sản xuất dao động từ 15 – 100 tấn khoai mì tươi trong một
ngày, sản xuất ra từ 4 – 20 tấn tinh bột khô. Hầu hết các công ty sản xuất 2 loại
tinh bột: ẩm và khô. Sự khác nhau với qui mô nhỏ là những nhà máy qui mô
trung bình có thể nâng năng suất lên cao hơn và có thể cải tiến qui trình và công
nghệ sản xuất. Máy móc hiện đại hơn được áp dụng trong việc bóc vỏ, băm,

Chương 1 : Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì 12
chiết tách ( bằng ly tâm), lọc và sấy khô. Như vậy, năng suất sẽ cao hơn, sử
dụng ít nhân công, nhưng tốn nhiều nước và nhiên liệu. Nhà máy qui mô trung
bình không sử dụng SO
2
để tẩy trắng tinh bột.
Hiện nay, Việt Nam đang đứng thứ 16 trên thế giới về sản lượng củ mì, với
sản lượng hằng năm khoảng 2.050.000 tấn (Diệu, 2003). Từ trước năm 1995,
phần lớn củ mì được tiêu thụ trong nước và xuất khẩu là khoai mì lát (Khoa,
1998). Nhưng mức xuất khẩu khoai mì lát có giá trò thấp và không ổn đònh. Từ