Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn (khoai mì) được quan tâm nhiều ở các làng nghề thủ công và các xưởng sản xuất quy mô công nghiệp.

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn hoạt động một cách hiệu quả, nhằm đảm bảo quy định xả thải, giảm chi phí xử lý nước thải, giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường,… là những khía cạnh mà các doanh nghiệp sản xuất quan tâm.

1. Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

Hiện nay vấn đề xử lý nước thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn được quan tâm nhiều ở các làng nghề thủ công. Nước thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn nhất là tại các làng nghề cùng với nước thải sinh hoạt và chăn nuôi đã được xử lý bằng hầm Biogas ở một số hộ gia đình. Tuy nhiên số hộ gia đình sử dụng phương pháp này rất ít, chủ yếu nước thải vẫn thải thẳng ra mương dẫn chung mà không qua bất kỳ quá trình xử lý sơ bộ nào, dẫn đến tình trạng ách tắc mương dẫn, gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân và gây mất mỹ quan.

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn đối với các xưởng sản xuất quy mô công nghiệp: Tình trạng ô nhiễm môi trường trong chế biến tinh bột sắn đang ở mức báo động, một số nhà máy đã có hệ thống xử lý nhưng hoạt động không hiệu quả, chi phí xử lý nước thải ở mức cao. Nước thải từ các cơ sở sản xuất xử lý chưa đạt hoặc chỉ xử lý sơ bộ bằng các ao hồ sinh học rồi được thải trực tiếp ra ao hồ, sông ngòi làm cho nguồn nước tiếp nhận bị ô nhiễm nặng.

2. Công nghệ và nguồn phát sinh nước thải sản xuất tinh bột sắn

Nước thải từ nhà máy sản xuất tinh bột sắn được phân làm hai luồng: nước thải rửa củ và nước thải tinh chế bột.

+ Nước thải từ công đoạn rửa củ và bóc vỏ chiếm khoảng 30% tổng lượng nước sử dụng chứa chủ yếu là: cát, sạn, hàm lượng hữu cơ không cao, pH ít biến động khoảng 6,5 – 6,8.

+ Nước thải từ công đoạn tinh chế bột có hàm lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao (COD: 10000 – 13000mg/l; BOD: 4000 – 9000mg/l), hàm lượng cặn lơ lửng, cặn khó chuyển hoá lớn (gồm xơ mịn, pectin và các cặn không tan khác), pH = 5,7 – 6; lượng nước này chi mế khoảng 60%

+ Ngoài hai nguồn ô nhiễm trên còn có khoảng 10% nước thải từ quá trình rửa sàng, thi t ế bị, nước từ phòng thí nghiệm, từ sinh hoạt… Nước thải loại này có COD khoảng 2000 – 2500 mg/l; BOD khoảng 400 – 500mg/l.

3. Tính chất và thành phần nước thải sản xuất tinh bột sắn

+ Nước thải chế biến tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm oxy hoà tan trong nước, thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí các vi sinh vật trong nước phát sinh mùi hôi thối ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và gây mất mỹ quan.

+ Bên cạnh đó, quá trình chuyển hoá tinh bột thành acid hữu cơ làm cho pH trong nước thải giảm, pH thấp trong nước thải có tác dụng xấu tới các động vật thủy sinh, đặc biệt các loài vốn ưa môi trường kiềm, làm chết tảo, cá di chuyển nơi sống, làm chua đất.

Đặc trưng nước thải sản xuất tinh bột sắn

+ Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc trưng: pH thấp, hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dưỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học (BOD5), nhu cầu oxy hoá học (COD), …với nồng độ rất cao. Đặc biệt trong sắn có chứa HCN là một acid có tính độc hại. Khi ngâm sắn vào trong nước HCN sẽ tan vào trong nước và theo nước thải ra ngoài.

+ Nước thải trong quá trình sản xuất thường chứa nhiều tạp chất cơ học (đất, cát, bùn, vỏ, xơ), một số tinh bột còn sót qua lọc, một ít đường hòa tan, protein, lipit và enzim, nên rất dễ bị lên men rượu sinh ra mùi hôi chua, hôi thối. Trong nước thải chứa nhiều cặn lơ lửng nên hàm lượng chất hữu cơ cao, nước có độ đục cao. Hàm lượng SS trong nước thải cao là nguyên nhân gây lắng đọng và thu hẹp diện tích các mương dẫn và các dòng tiếp nhận nước thải.

Thông số hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải chế biến tinh bột sắn

4. Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

* Thuyết minh hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

Nước thải từ nhà máy chế biến tinh bột sắn được thu gom vào mương dẫn có lắp “Song chắn rác” để tách vỏ và các chất rắn có kích thước lớn. Sau đó được đưa qua bể lắng cát.

Trong nước thải chế biến tinh bột sắn có hàm lượng cát đáng kể, vì vậy trong công nghệ xử lý nước thải cần thiết phải có “Bể lắng cát”. Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, mảnh kim loại,… trong nhiên liệu, trong nước thải vệ sinh nhà xưởng. Tại đây, cát lắng đọng dưới đáy bể được thu gom và chuyển sang sân phơi cát.

Nước thải sau “Bể lắng cát” được dẫn sang “Bể điều hòa”. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm nhằm tăng hiệu quả xử lý.

Nước thải ở công nghệ chế biến tinh bột sắn đều có pH thấp ở các công đoạn do quá trình lên men axit tinh bột. Do đó trước khi tiến hành xử lý sinh học (yêu cầu pH từ 6,8 – 8,5) hay quá trình hóa lý thường yêu cầu pH trung tính nên cần “Bể điều chỉnh pH” để điều chỉnh pH ở mức thích hợp cho các công trình xử lý phía sau.

Ở “Bể keo tụ tạo bông”, Hóa chất keo tụ được châm vào bể với liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ bằng bơm định lượng hóa chất. Dưới tác dụng của hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, hóa chất keo tụ được hòa trộn nhanh và đều vào trong nước thải, hình thành các bông cặn nhỏ li ti khắp diện tích bể. Dưới tác dụng của chất trợ keo tụ và hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm, các bông cặn li ti sẽ chuyển động, va chạm, dính kết và hình thành nên những bông cặn có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng ở bể lắng. Hỗn hợp nước thải và bông cặn ở bể keo tụ sẽ tạo thành bông tự chảy sang “Bể lắng 1”.

“Bể lắng 1”  có tác dụng loại bỏ phần lớn hàm lượng SS và một phần BOD, COD lắng cặn ở trong nước thải. Lượng bùn lắng dưới đáy bể sẽ được bơm qua bể chứa bùn để xử lý.

Sau đó, nước thải được dẫn sang bể xử lý kỵ khí UASB. Tại “Bể UASB” nước thải được xử lý bằng các vi sinh vật kỵ khí. Khoảng 75% COD và BOD được xử lý. Bên cạnh việc phân hủy phần lớn các chất hữu cơ thì CN^– cũng được phân hủy đáng kể tại đây, nhằm giảm đến mức thấp nhất nồng độ CN^– trước khi dẫn vào bể xử lý sinh học hiếu khí.

Nước thải sau khi xử lý yếm khí được dẫn vào “Bể Aerotank” để xử lý triệt để chất hữu cơ. Tại bể Aerotank diễn ra quá trình sinh học hiếu khí nhờ hệ thống vi sinh vật được duy trì từ máy thổi khí. Tại đây các vi sinh vật hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ đơn giản như CO₂, H₂O,…

Từ bể Aertank nước thải dẫn sang “Bể lắng 2”, tại đây diễn ra quá trình phân tách giữa nước và bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy. Bùn hoạt tính được bơm tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì hàm lượng vi sinh vật trong bể, bùn dư được bơm vào bể chứa bùn để xử lý.

Nước thải sau đó được đưa đến “Hồ sinh học”

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn xử lý đạt “QCVN 63:2017/BTNMT_Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến tinh bột sắn” trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.

QCVN 63:2017/BTNMT_Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến tinh bột sắn