HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ Ở LÀNG NGHỀ

Tại sao phải thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì ở các làng nghề Việt Nam?

Bên cạnh việc mang lại nhiều lợi ích kinh tế, sản xuất tinh bột khoai mì là một trong những ngành gây ra các tác động lớn đối với môi trường. Các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất bao gồm nước thải, khí thải và chất thải rắn. Đặc biệt, nước thải chế biến tinh bột khoai mì với lưu lượng lớn và hàm lượng chất hữu cơ cao đã gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Ngoài ra, các công nghệ xử lý áp dụng đối với nước thải chế biến tinh bột khoai mì hiện nay vẫn chưa đạt hiệu quả cao. Do đó việc nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì rất cần thiết và có ý nghĩa môi trường rất lớn.

Quy trình chế biến tinh bột khoai mì (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Quy trình chế biến tinh bột khoai mì thế giới

Ở nước ta, do không có đủ điều kiện để xây dựng các nhà máy chế biến nên ngành công nghiệp sản xuất tinh bột khoai mì trong nước bị hạn chế. Các cơ sở sản xuất bao gồm sản xuất theo quy mô hộ gia đình, sản xuất trung bình và sản xuất lớn. Sản xuất quy mô hộ gia đình sử dụng các kỹ thuật truyền thống đơn giản, sản xuất dưới 50 tấn sắn mì tươi mỗi ngày. Sản xuất quy mô trung bình từ 50 – 200 tấn khoai mì tươi mỗi ngày, sản xuất bằng quy trình tự động. Sản xuất quy mô lớn hơn 1000 tấn khoai mì tươi mỗi ngày. (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Dây chuyền sản xuất tinh bột lạc hậu dẫn đến phát sinh nhiều chất thải

Ở Việt Nam, tinh bột khoai mì được sản xuất chủ yếu theo quy trình như sau:

Quy trình chế biến tinh bột khoai mì tại làng nghề Việt Nam

Các nguồn phát sinh nước thải chế biến tinh bột khoai mì ở làng nghề Việt Nam

Trong quá trình chế biến tinh bột, nước được sử dụng trong quá trình sản xuất chủ yếu ở các công đoạn rửa củ, ly tâm, sàng loại sơ, khử nước.
Trong cộng đoạn rửa, nước được sử dụng cho việc rửa củ mì trước khi lột vỏ để loại bỏ các chất bẩn bám trên bề mặt. Nêu rửa không sạch, bùn bám trên củ sẽ làm cho tinh bột có màu rất xấu.
Trong công đoạn ly tâm và sàng loại xơ, nước được sử dụng nhằm mục đích rửa và tách tinh bột từ xơ củ mì. Ngoài ra, nước còn được sử dụng trong quá trình nghiền củ mì nhưng với khối lượng không đáng kể.
Tóm lại, lượng nước thải chế biến tinh bột khoai mì phát sinh dự kiến có 10% từ nước rửa củ và 90% từ công đoạn ly tâm, sàng lọc, khử nước.

Thành phần, tính chất nước thải khoai mì ở làng nghề (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Nước thải khoai mì được thải ra chủ yếu từ giai đoạn rửa củ và tách tinh bột (ly tâm, sàng lọc). Loại nước thải này có đặc tính tương tự như đặc tính các ngành thực phẩm khác. Tức là trong thành phần của nước thải khoai mì chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao, độ đục cao do ảnh hưởng của cặn lơ lửng nên có khả năng gây ô nhiễm môi trường rất lớn.

Đặc biệt trong nước thải khoai mì có chứa HCN là một axit có tính chất độc hai. Đây là chất hóa học trong khoai mì gây nên trạng thái say, ngộ độc khi ăn phải quá nhiều. Khi ngâm khoai mì vào nước, một phần HCN sẽ tan vào trong nước và theo nước thải ra ngoài. Ngoài ra, trong quá trình hoạt động có sục khí SO₂ vào ở công đoạn trích ly, SO₂ khi gặp nước sẽ chuyển hóa thành axit H₂SO₃ làm cho pH trong nước giảm xuống rất nhiều.

Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Nước thải làng nghề chế biến khoai mì tỉnh Bình Định có hàm lượng ô nhiễm cao nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt, nước ngầm, không khí trong khu vực nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến chất lượng môi trường sống của người dân khu vực.

Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến khoai mì có thể thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch.

Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải sản xuất khoai mì sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật, cụ thể như sau:

• Các chất hữu cơ (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Các chất hữu cơ có trong nước thải thủy sản ở cảng cá chủ yếu là dễ phân hủy. Trong nước thải chứa các chất như: carbonhydrat, protein, chất béo… khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxi hòa tan có trong nước vì vi sinh vật sử dụng oxi để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng độ oxi hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng đến sự phát triển của tôm, cá… Oxy hòa tan giảm không chỉ ảnh hưởng đến các thủy sinh vật mà còn giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và nông nghiệp.

• Chất rắn lơ lửng (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu của tầng nước được ánh sáng chiếu đến, gây ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của tảo, rong, rêu,… đồng thời chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh và gây tác hại về mặt cảnh quan, gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông của dòng nước,…

Nước thải chế biến tinh bột khoai mì gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

• Chất dinh dưỡng (N,P) (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Nồng độ các chất N,P cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loại tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây ra hiện tượng thiếu oxi. Nếu nồng độ oxy giảm tới 0 gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước của thủy vực. Ngoài ra các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới không có ánh sáng. Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ. Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thủy sinh, du lịch và cấp nước.

• Vi sinh vật (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng gin sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bênh cho người bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính.

Nước thải chế biến tinh bột khoai mì gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Nhận xét: Nước thải chế biến tinh bột khoai mì có hàm lượng chất hữu cơ cao, đặc biết là trong nước thải chế biến tinh bột khoai mì có chứa hàm lượng cyanua rất cao, vượt quy chuẩn xả thải cho phép nhiều lần. Vì vậy mà nước thải chế biến tinh bột khoai mì cần phải được thiết kế hệ thống xử lý nước thải trước khi xả thải ra ngoài môi trường để bảo vệ môi trường nước và sức khỏe của con người.

Đề xuất phương án xử lý nước thải tinh bột khoai mì ở làng nghề Việt Nam

Việc lựa chọn phương án xử lý nước thải tinh bột khoai mì phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Đặc tính của nước thải: cần phải xác định thành phần cụ thể các chất ô nhiễm trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, keo, hòa tan…). Khả năng phân hủy sinh học và độ độc các thành phần hữu cơ, vô cơ trong nước thải.
• Mức độ yêu cầu xử lý: chất lượng nước đầu ra thỏa mãn yêu cầu hay tiêu chuẩn cụ thể nào đó.
• Chi phí xử lý, điều kiện mặt bằng, địa hình tại nơi dự kiến xây dựng hệ thống xử lý.
• Chế độ xả và đặc điểm nguồn tiếp nhận, điều kiện thủy văn tại khu vực đó.

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì ở làng nghề

Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì ở làng nghề:

Nước thải chế biến tinh bột khoai mì được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước lớn (vỏ sắn, lá cây,…) ra khỏi dòng thải rồi được dẫn về bể lắng cát để lắng đất cát có kích thước lớn hơn 1mm trước khi đưa về các công trình đơn vị khác để tránh làm tắc nghẽn bơm, ảnh hưởng công trình xử lý phía sau.

Sau đó nước thải được đưa về hố thu gom rồi dẫn qua máy sàng rác để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn hơn 0,5mm ra khỏi dòng thải. Do trong nước thải chế biến tinh bột khoai mì có nồng độ CN^– khá cao nên cần phải được đưa về bể acid hóa để xử lý CN^– trước. Nhóm CN^– độc trong nước thải được phân hủy hoàn toàn thành xianat không độc nhờ các chất oxy hóa mạnh và được tách ra khỏi dòng nước nhờ quá trình lắng hay lọc.

Sau đó nước thải chế biến tinh bột khoai mì được đưa về bể trung hòa để điều chỉnh pH về khoảng 7,5 – thích hợp cho các vi sinh vật trong bể xử lý bằng phương pháp sinh học hoạt động. Nước thải được dẫn về bể xử lý sinh học kỵ khí UASB để phân hủy chất hữu cơ trong nước thải nhờ các vi sinh vật kỵ khí sử dụng chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng để phát triển sinh khối mới. Các chất hữu cơ được vi sinh vật phân giải thành các hợp chất vô cơ đơn giản theo phản ứng:

CHC + VSV kỵ khí à CH₄ + H₂S + CO₂ +…+ sinh khối mới

Khí biogas sinh ra được thu hồi. Trong bể cũng diễn ra quá trình khử N và P.

Sau đó nước thải được dẫn qua bể xử lý sinh học hiếu khí Aerotank để loại bỏ lượng chất hữu cơ còn lại trong nước thải nhờ các vi sinh vật hiếu khí trong bể phân giải chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản trong điều kiện được cung cấp đầy đủ oxi theo phản ứng sau:

CHC + VSV hiếu khí + O₂ à CO₂ + H₂O + sinh khối mới

Thiết bị sục khí trong bể Aerotank

Nước thải sau đó được dẫn qua bể lắng để lắng cặn bùn sinh học vừa hình thành. Một phần bùn cặn được dẫn về bể bể chứa bùn để xử lý. Một phần được tuần hoàn về bể Aerotank để đảm bảo mật độ sinh khối trong bể. Phần nước trong sau lắng được dẫn qua bể khử trùng để loại bỏ vi khuẩn có hại còn xót lại trong nước thải.

Nước thải sau khử trùng được dẫn qua chuỗi hồ sinh học hiếu khí nhiều bậc để xử lý tiếp phần chất hữu cơ và CN^– còn xót lại trong bể trước khi xả ra ngoài nguồn tiếp nhận với quy chuẩn xả thải đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT.