Xử lý nước thải tinh bột sắn

Nước thải chế biến tinh bột sắn bao gồm các thành phần hữu cơ như tinh bột, protein, xenlulozo, pectin, đường có trong nguyên liệu củ sắn tươi là nguyên nhân gây ô nhiễm cao cho dòng nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn.

Theo quy trình chế biến tinh bột sắn, có thể chia nước thải thành 2 dòng:

Dòng thải 1: Nước thải sau khi phun vào guồng rửa nguyên liệu để loại bỏ các chất tạp bẩn và vỏ ngoài nguyên liệu. Dòng nước thải này có lưu lượng thấp (khoảng 2m3 nước thải/ tấn nguyên liệu), chủ yếu chứa các chất có thể sa lắng nhanh (vỏ sắn, đất, cát,…). Do vậy nước thải loại này có thể qua song chắn , để lắng rồi quay vòng nước ở giai đoạn rửa. Phần bị giữ lại ở song chắn (vỏ sắn) sau khi phơi khô được làm nhiên liệu chất đốt tại các gia đình sản xuất.
Dòng thải 2: Nước thải ra trong quá trình lọc sắn, loại nước thải này có lưu lượng lớn (10m3 nước thải/ tấn nguyên liệu), có hàm lượng chất hữu cơ cao, hàm lượng chất lơ lửng cao, pH thấp, hàm lượng xianua cao, mùi chua, màu trắng đục. Các thông số này được thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng SS, các chất dinh dưỡng chứa N,P, các chỉ số về nhu cầu oxi sinh học BOD, nhu cầu hóa học COD,…với nồng độ rất cao.

Nếu độ pH của nước thải tinh bột sắn quá thấp sẽ làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước tiếp nhận do các vi sinh vật tự nhiên có lợi trong nước bị kiềm hãm phát triển. Ngoài ra, khi nước thải tinh bột sắn có tính axit, sẽ có tính ăn mòn, làm mất cân bằng trao đổi chất của tế bào, ức chế sự phát triển bình thường của động thực vật.

Nước thải tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao, khi xả vào nguồn nước sẽ gây suy giảm nồng độ oxi hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng oxi hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng độ oxi dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng đến sự phát triển của tôm cá, gây hiện tảo nở hoa. Oxi hòa tan giảm không chỉ làm suy kiệt nguồn tài nguyên thủy hải sản mà còn làm giảm đi khả năng tự làm sạch của nguồn nước, ảnh hưởng đến chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp
Sự ô nhiễm các chất hữu cơ dẫn đến sự suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước. Oxi hòa tan giảm sẽ tác động nghiêm trọng đến hệ thủy sinh, đặc biệt là hệ vi sinh vật. Khi xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí với hàm lượng hữu cơ quá cao sẽ gây mùi thối cho nguồn nước và giết chết hệ thủy sinh, gây ô nhiễm không khí xung quanh và phát tán trên phạm vi rộng theo chiều gió.

Hàm lượng chất lơ lửng cao

Chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, không những làm mất đi vẻ mỹ quan mà còn làm giảm tầng sâu nước được chiếu sáng, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh. Phần khác, khi cặn lắng xuống dưới đáy nước sẽ gây ra hiện tượng phân hủy kỵ khí, gây mùi hôi thối.

Hàm lượng Nito, Phospho cao

Nồng độ các chất N, P trong nước cao sẽ gây ra hiện tượng phú nhưỡng hóa nguồn nước, ảnh hưởng đến các thủy sinh vật trong nguồn nước, có tác động tiêu cực đến du lịch và ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước cấp.
Ngoài ra amonia rất độc đối với tôm, cá dù nồng độ rất nhỏ. Nồng độ làm chết tôm, cá từ 1,2-3mg/l nên tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy hải sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ amonia không vượt quá 1mg/l.

Xử lý nước thải tinh bột sắn bằng phương pháp sinh học

Nước thải tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ rất cao, hàm lượng chất rắn lơ lửng lớn, với đặc trưng nước thải như vậy nên sử dụng phương pháp yếm khí để xử lý. Tuy nhiên dòng thải sau khi sử lý yếm khí cần được sử lý bằng phương pháp hiếu khí…để đạt QCVN trước khi ra nguồn tiếp nhận.

Bể Biogas

Nước thải chế biến tinh bột sắn sau khi qua xử lý cơ học, sẽ được dẫn xuống hầm Biogas, để xử lý các hợp chất hữu cơ với nồng độ ô nhiễm cao giảm bớt áp lực cho các công trình phía sau. Tại đây, các vi sinh vật kỵ khí sẽ phân giải các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất vô cơ đơn giản như CH4, CO2, H2S. Ở quá trình này khí biogas được thu hồi để làm nhiên liệu đốt khuôn, chạy lò hơi, đun nấu, phát điện.
Chất hữu cơ →CH4 + CO2 +H2 + NH3 + H2S + tế bào mới
Khi khởi động lại hệ thống, chúng ta có thể bổ sung chủng vi sinh kỵ khí cho bể biogas để tăng số lượng sinh khối kỵ khí. Giảm các chỉ tiêu COD, BOD, TSS của nước thải. Tăng cường sự ổn định của hệ thống kỵ khí và lượng khí metan.

Nước thải sau khi được điều hòa về lưu lượng, nồng độ chất ô nhiêm sẽ được bơm với lưu lượng ổn định vào bể thiếu khí. Tại đây, diễn ra quá trình khử Nito thành NO3.
Quá trình sinh học khử nito liên quan đến quá trình oxy hóa sinh học của nhiều chất hữu cơ có trong nước thải sử dụng NO3- hoặc NO2- như chất nhận điện tử thay vì dùng oxy, trong điều kiện không có oxi hoặc DO giới hạn ( nhỏ hơn 2mg/l).
Quá trình này thực hiện bởi nhóm vi khuẩn nitrat chiếm khoảng 70-80% khối lượng vi khuẩn (bùn hoạt tính). Tốc độ khử nito dao động từ khoảng 0,04 đến 0,42g N-NO3-/g MLVSS. ngày, tỷ lệ F/M càng lớn thì tốc độ khử càng cao.
Trong bể có bố trí thiết bị khuấy trộn chìm nhằm tăng khả năng tiếp xúc của bùn vi sinh với nước thải, từ đó làm tăng hiệu quả xử lý.
NO3– → NO2– → NO → N2O (g) → N2
Khi khởi động lại hệ thống cần bổ sung thêm men vi sinh EWT AM-102 để thúc đẩy quá trình xử lý Nito trong bể thiếu khí.

Nước thải sau khi xử lý từ bể Anoxic được dẫn vào “Bể Aerotank” để xử lý triệt để các chất hữu cơ còn lại. Tại bể Aerotank diễn ra quá trình sinh học hiếu khí nhờ hệ thống vi sinh vật, sinh khối này được duy trì bởi máy thổi khí. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và CO2. Xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý. Giải phóng các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật, các khí này sinh ra trong quá trình vi sinh vật phân giải các chất ô nhiễm.Tác động tích cực đến quá trình phát triển sinh khối của vi sinh vật. Quá trình hiếu khí dựa trên nguyên tắc là vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hòa tan theo phương trình sau:
Chất hữu cơ + O2 + dinh dưỡng → CO2 + NH3 + C5H7NO2 + sản phẩm khác
Ngoài việc phân hủy các chất hữu cơ để tạo ra tế bào mới, vi sinh vật còn thực hiện quá trình hô hấp nội sinh để tạo ra năng lượng theo phương trình:
C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + ΔH
Khi khởi động lại hệ thống cần bổ sung thêm vi sinh hiếu khí EWT IND-106 và EWT AM-102 để bổ sung vào hệ thống hiếu khí.