MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan sản xuất mía đường Thế giới Việt Nam 1.1.1 Tổng quan sản xuất mía đường Thế giới 1.1.2 Tổng quan sản xuất mía đường Việt Nam 1.1.3 Tổng quan quy trình cơng nghệ sản xuất đường 1.2 Đặc tính nước thải ngành mía đường 13 1.2.1 Các dòng thải 13 1.2.2 Các thông số đặc trưng nước thải nhà máy đường 14 1.2.3 Ảnh hưởng nước thải mía đường 18 1.3 Tổng quan công nghệ sinh học xử lý nước thải tiềm khai thác lượng từ nước thải ngành mía đường 18 1.3.1 Công nghệ xử lý sinh học kỵ khí 19 1.3.2 Công nghệ xử lý sinh học hiếu khí 26 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy sinh học 27 1.3.4 Nghiên cứu ứng dụng thu hồi khí sinh học nước thải công nghiệp Thế giới Việt Nam 30 1.3.5 Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xử lý nước thải mía đường Thế giới Việt Nam 31 1.3.6 Tiềm khai thác lượng từ nước thải ngành mía đường 35 CHƯƠNG - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 37 2.2 Phương pháp nghiên cứu 37 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 37 2.2.2 Phương pháp điều tra khả sát thực địa 37 2.2.3 Phương pháp thực nghiệm 37 2.2.4 Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu 42 CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Kết khảo sát hoạt động dịng nước thải cơng ty mía đường Hịa Bình 43 3.1.1 Hoạt động sản xuất 43 3.1.2 Đặc tính dịng ô nhiễm nước thải 44 3.2 Kết khảo sát khả xử lý nước thải mía đường hệ UASB 47 3.2.1 Kết giai đoạn khởi động hệ UASB 47 3.2.2 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động hệ UASB giai đoạn xử lý 49 3.2.3 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD giai đoạn xử lý 51 3.2.4 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất sinh khí giai đoạn xử lý 53 3.2.5 Đánh giá hiệu q trình thực nghiệm xử lý nước thải mía đường hệ UASB 56 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 69 Danh mục bảng Bảng 1.1 Sản lượng đường số quốc gia Thế giới Bảng 1.2 Xếp hạng 10 công ty đường lớn Việt Nam theo công suất thiết kế nhà máy niên vụ 2011 - 2012 Bảng 1.3 Thành phần mía nước mía Bảng 1.4 Đặc tính nước thải công đoạn sản xuất 15 Bảng 1.5 Đặc điểm nước thải số nhà máy mía đường 16 Bảng 1.6 Các thơng số đặc trưng nước thải ngành mía đường 17 Bảng 1.7 So sánh kỹ thuật xử lý yếm khí 24 Bảng 2.1 Thành phần mẫu tổng hợp nước thải mía đường 38 Bảng 2.2 Các thông số tiến hành thực nghiệm 41 Bảng 3.1 Đặc tính dịng nhiễm nước thải cơng ty mía đường Hịa Bình 46 Bảng 3.2 Kết phân tích nước thải cống chung hồ sinh học cơng ty mía đường Hịa Bình 46 Bảng 3.3 Trung bình thể tích khí biogas sinh hàng ngày hiệu suất sinh khí mêtan qua giai đoạn thí nghiệm 53 Bảng 3.4 Đánh giá hiệu trình xử lý thực nghiệm 56 Bảng 3.5 Thiết kế sơ hệ thống xử lý nước thải công ty mía đường Hịa Bình 61 Danh mục hình Hình 1.1 Tỷ lệ xuất đường số quốc gia Thế giới Hình 1.2 Giá đường Thế giới giai đoạn 1960 – 2011 Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất đường dịng thải 11 Hình 1.4 Quy trình phân hủy kỵ khí hợp chất hữu 19 Hình 1.5 Sơ đồ hệ UASB 24 Hình 1.6 Hệ kỵ khí khấy trộn liên tục 25 Hình 1.7 Bể CIGAR Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Sơn Hải - Quảng Ngãi 26 Hình 1.8 Mối quan hệ cộng sinh tảo vi sinh vật hồ hiếu khí 27 Hình 1.9 Bể bùn hoạt tính công ty Bia Hà nội – Mê Linh 27 Hình 1.10 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải mía đường điển hình 33 Hình 1.11 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải nhà máyđường Bình Dương 34 Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường Long An 34 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ UASB thực nghiệm 39 Hình 2.2 Hệ UASB quy mơ phịng thí nghiệm 40 Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ kèm dịng thải cơng ty mía đường Hịa Bình 44 Hình 3.2 Biến thiên hiệu suất xử lý COD pH với bùn chăn nuôi 48 Hình 3.3 Ảnh hưởng hiệu suất xử lý COD pH với gốc kỵ khí bia 49 Hình 3.4 Bùn hạt bọt khí hình thành với q trình khởi động nhân kỵ khí bia 49 Hình 3.5 Mối liên hệ độ kiềm tổng VFA hệ UASB 50 Hình 3.6 pH đầu vào nhiệt độ hoạt động hệ 50 Hình 3.7 Ảnh hưởng tải trọng COD đến hiệu xử lý 51 Hình 3.8 Ảnh hưởng thời gian lưu thủy lực đến hiệu suất xử lý COD 52 Hình 3.9 So sánh hiệu suất xử lý COD giai đoạn xử lý 52 Hình 3.10 Hiệu suất sinh khí biogas giai đoạn xử lý thực nghiệm 54 Hình 3.11 Mối liên hệ thể tích khí biogas hàm lượng khí metan giai đoạn xử lý thực nghiệm 55 Hình 3.12 Hiệu suất chuyển hóa khí giai đoạn xử lý thực nghiệm 55 Hình 3.13 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải mía đường 58 Danh mục ký hiệu từ viết tắt AF Lọc sinh học kị khí BOD Nhu cầu oxy sinh hóa BIOGAS Khí sinh học CSTR Hệ khuấy trộn liên tục COD Nhu cầu oxy hóa học DO Oxy hịa tan EGSB Bể phân hủy kị khí dạng bùn hạt tăng cường EU Liên minh Châu Âu NM Nhà máy NNK Nhóm nghiên cứu QCVN Quy chuẩn Việt Nam SS Chất rắn lơ lửng nước TS Tổng chất rắn TCCP Tiêu chuẩn cho phép UASB Hệ thống bùn yếm khí dịng chảy ngược VSS Chất rắn lơ lửng dễ bay VSV Vi sinh vật VFA Axit béo dễ bay WWF Quỹ động vật hoang dã Thế giới YK Yếm khí MỞ ĐẦU Với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa điều kiện thổ nhưỡng thuận lợi, Việt Nam có nhiều ưu việc phát triển ngành cơng nghiệp mía đường thực tế, mía đường ngành cơng nghiệp chiếm vị trí quan trọng kinh tế nước ta Hiện nước có 37 nhà máy đường hoạt động, phân bố rộng ba miền đất nước Niên vụ mía 2012 - 2013 tổng diện tích trồng mía nước đạt khoảng 283,2 nghìn hecta Năng suất mía bình qn đạt 62,4 tấn/hecta, tổng sản lượng mía đạt 18,5 triệu Sản lượng mía ép cơng nghiệp đạt 16,5 triệu tấn, sản lượng đường đạt mức 1.530.000 tấn, tăng 200 nghìn so với niên vụ trước, đáp ứng nhu cầu nước [1, 3] Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền cơng nghệ sản xuất nhà máy đường cũ, lạc hậu, trình độ sản xuất chất lượng sản phẩm cịn thấp Trong năm gần đây, đầu tư cải tiến công nghệ thiết bị đại, nhà máy đường không ngừng nâng cao suất chất lượng sản phẩm Tuy nhiên, so với giới suất, chất lượng mía đường cịn thấp chi phí sản xuất mía cao Những vụ ép gần đây, hầu hết nhà máy đường gặp khó khăn giá đường giới giảm mạnh, tình trạng nhập lậu đường từ Trung Quốc, Thái Lan ảnh hưởng lớn đến sản xuất nước [13] Bên cạnh khó khăn sản xuất kinh doanh, nhà máy đường phải đối mặt với vấn đề môi trường phát sinh trình sản suất Ngành cơng nghiệp mía đường tiêu thụ nhiều lượng hóa thạch (điện, than đá, dầu diezen ), nhu cầu sử dụng nước lớn thải khối lượng lớn chất thải rắn, khí thải nước thải với mức độ ô nhiễm cao Nước thải ngành cơng nghiệp mía đường ln chứa lượng lớn chất hữu bao bao gồm hợp chất hữu chứa nitơ, phốtpho Các chất dễ bị phân hủy vi sinh vật, gây mùi hôi thối làm ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận Phần lớn chất rắn lơ lửng có nước thải ngành cơng nghiệp mía đường dạng vơ Khi thải môi trường tự nhiên lắng đọng tạo thành lớp trầm tích đáy thủy vực, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh thủy vực Lớp bùn trầm tích cịn chứa chất hữu làm giảm lượng oxy hòa tan nước tạo loại khí nhà kính CO2, CH4 Ngồi ra, nước thải chứa lượng lớn đường thất q trình sản xuất gây nhiễm nguồn nước Các chất hữu có nước thải mía đường tận dụng thu hồi thơng qua q trình xử lý chuyển hóa sinh học dòng thải hữu tận dụng sinh khối thải chuyển thành khí nhiên liệu sinh học (biogas) cung cấp lượng cho nhu cầu tiêu thụ lượng nhà máy, nước thải sau xử lý mức tận thu nguồn dưỡng chất để bón cho mía, xử lý mức đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN40-2011 cột B trước xả trực tiếp vào nguồn nước tiếp nhận Khí sinh học thu góp phần giảm thiểu nhiễm nước, hạn chế khai thác nhiên liệu không tái tạo giảm phát thải khí nhà kính, chủ động việc ứng phó với biến đổi khí hậu xu chung giới Nhiều công nghệ xử lý nước thải cơng nghiệp áp dụng xử lý nước thải mía đường xử lý học lắng lọc, xử lý hóa lý keo tụ, tuyển nổi…và xử lý sinh học yếm, hiếu khí Tuy nhiên khác điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế, trạng thiết bị cấu sản phẩm nên nhà máy phải lựa chọn cho phương án tối ưu, khả thi để đảm bảo hiệu kinh tế trình xử lý Mặt khác, bối cảnh hiệu ứng nhà kính gia tăng gây nên tượng nóng lên toàn cầu khủng hoảng lượng kéo dài khan nguồn lượng hóa thạch gần khơng có khả tái tạo Việc nghiên cứu khả thu hồi lượng giảm phát thải khí nhà kính trở nên thiết đóng góp vào việc phát triển bền vững thân thiện với mơi trường ngành cơng nghiệp mía đường Nghiên cứu cơng nghệ xử lý nước thải ngành mía đường nhiều nhà khoa học giới Việt Nam quan tâm, nghiên cứu đạt kết khả quan Tuy nhiên, nghiên cứu chưa xem xét đến yếu tố tự nhiên, xã hội thực tế sản xuất Việt Nam chưa đánh giá mức đến tiềm thu hồi lượng (khí metan) Để đóng góp vào hướng nghiên cứu góp phần tiết kiệm tài nguyên bảo vệ môi trường, luận văn thực đề tài: “Nghiên cứu đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải ngành mía đường theo định hướng thu hồi lượng (khí metan)” Mục tiêu nghiên cứu nhằm đề xuất công nghệ phù hợp xử lý nước thải mía đường kết hợp với thu hồi sản phẩm phụ có giá trị góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường tăng cường hiệu kinh tế Với nội dung gồm:  Tổng quan sản xuất mía đường, trạng xả thải, công nghệ xử lý khả thu hồi metan  Điều tra khảo sát thực địa Công ty mía đường Hịa Bình (HOASUCO): Khảo sát dây chuyền cơng nghệ sản xuất, khảo sát dòng thải liên quan đến nước thải lấy mẫu nước thải  Nghiên cứu thực nghiệm quy mơ phịng thí nghiệm để đánh giá khả xử lý nước thải nhà máy mía đường hệ thống xử lý sinh học yếm khí ngược dịng (UASB) khả thu hồi khí metan  Đánh giá hiệu giải pháp công nghệ đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy mía đường theo hướng thu hồi lượng (khí metan) CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan sản xuất mía đường Thế giới Việt Nam 1.1.1 Tổng quan sản xuất mía đường Thế giới Đường mặt hàng nơng sản có giá trị, sản xuất khoảng 80% từ mía đường 20% từ củ cải đường Ba khu vực sản xuất đường lớn giới Brazil 22%, Ấn Độ 15% EU 10% [22] Hiện có 123 quốc gia vùng lãnh thổ giới trồng mía đường sản xuất đường từ mía, hàng năm sản xuất khoảng 160 triệu mía Sản lượng mía giới tăng trước tiên phát triển diện tích Trong kỷ 20, nửa sau kỷ, nhiều nước Châu Á, Châu Phi, Nam Mỹ phát triển diện tích trồng mía cơng nghiệp đường để đáp ứng nhu cầu nước tìm hội xuất khẩu, sau khủng hoảng thiếu đường năm 1974 Trong thập kỷ cuối kỷ 20, thập kỷ diện tích mía giới tăng bình qn 2,5 triệu [22] Trong vài niên vụ gần quốc gia đầu ngành đạt sản lượng đường liệt kê bảng 1.1 Bảng 1.1 Sản lượng đường số quốc gia Thế giới Đơn vị: nghìn Niên vụ 2010 - 2011 2011 - 2012 2012 -2013 Brazin 38350 36150 37800 Ấn Độ 26574 28830 29750 Thái Lan 9663 10415 10850 EU-27 15667 17461 15790 Nga 2996 5500 5050 Trung Quốc 11199 12324 13065 Mỹ 7104 7521 7779 Khác 36974 39352 40301 Tổng 161642 170967 174453 Nước Nguồn [22] Từ số liệu bảng 1.1 cho thấy, Brazin Ấn Độ hai cường quốc đứng đầu Thế giới sản lượng đường đạt được, chiếm khoảng 40% tổng sản lượng đường Thế giới Tiếp đến quốc gia thuộc EU-27, sản lượng đường đạt cao với tỷ lệ 10% Xuất đường thô Thế giới đạt 58 triệu niên vụ 2011 - 2012 Dẫn đầu Brazin (24,6 triệu tấn) Thái Lan (9 triệu tấn) Tỷ lệ xuất đường số quốc gia Thế giới thể hình 1.1 [22] 3.2.5 Đánh giá hiệu trình thực nghiệm xử lý nước thải mía đường hệ UASB Sau thời gian tiến hành thực nghiêm xử lý nước thải mía đường hệ UASB quy mơ phịng thí nghiệm qua giai đoạn với thời gian lưu thủy lực tải lượng khác thu kết trung bình sau: Bảng 3.4 Đánh giá hiệu q trình xử lý thực nghiệm Thơng số Đơn vị Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn Thể tích làm việc lít 8 Tải lượng gCOD/lít.ngày 2,47 4,8 7,37 lít/ngày 16 24 COD đầu vào mg/l 2320 2402 2375 COD đầu mg/l 433 345 1000 Hiệu suất xử lý % 81,5 88,9 58,5 pHđầu - 6,8 6,5 Lưu lượng biogas lít/ngày 5,2 12,2 8,9 CH4 % 54,4 60,7 41,5 lít/gCODchuyển hóa 0,34 0,36 0,28 Lưu lượng đầu vào (ra) Hiệu suất sinh Biogas Kết nghiên cứu cho thấy, tải trọng hữu 4,8 gCOD/lít.ngày với thời gian lưu thủy lực 12 hệ UASB đạt hiệu suất xử lý nước thải mía đường cao nhất, với hiệu suất xử lý COD đạt 88,9%, thể tích khí biogas 12,2 lít/ngày, tỷ lệ khí metan 60,7% hiệu suất sinh khí đạt 0,36 lít/gCODchuyển hóa Như vậy, kết thu phù hợp với kết nghiên cứu trước sử dụng hệ UASB để xử lý nước thải mía đường [Alllison, 1990; Chang, 1999, Mehrdad, 2007] Tuy nhiên, giá trị COD đầu hệ UASB cao, trung bình 283 mg/lít gấp 1,9 lần tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 56 40:2011/BTNMT cột B, cần phải xử lý công nghệ xử lý hiếu khí hồ sinh học tùy nghi 3.3 Kết tiềm thu hồi khí metan khí xử lý nước thải mía đường cơng ty đường Hịa Bình a) Tính theo lý thuyết Tính tốn tiềm thu hồi khí metan từ q trình tự phân hủy chất hữu xenlulozơ Vì khơng kể đến nước, đường xenlulozơ thành phần nước thải mía đường Áp dụng phản ứng (3) phương trình (5) (mục 1.3.3) cho xenlulozơ với cơng thức hóa học chung (C6H10O5)n để tính lượng khí metan sinh sau: (C6H10O5)n + nH2O → 3nCH4 + 3nCO2 (6) Tỷ lệ CH4/COD: B = (3 x 16) : (16 x 32) = 0,25 (gCH4/gCOD) (7) Chọn giá trị COD nước thải mía đường 2580 mg/L [11] Với lượng mía sản xuất 60000 mía/vụ [5] lượng nước thải trung bình sản xuất mía 14 m3 [11] Tổng lượng nước thải cơng ty đường Hịa Bình 840000 m3/vụ Ta có giá trị COD nước thải là: COD = 84 x 104 x 2580 x 10-6 = 2167,2 (tấn COD/vụ) Lượng CH4 sinh ra: mCH4 = 2167,2 x 0,25 = 541,8 (tấn CH4/vụ) b) Tính theo hệ số thực nghiệm Từ kết trình thực nghiệm xử lý nước thải hệ UASB ta có hiệu suất sinh Biogas q trình tối ưu 0,36 lít Biogas/gCODchuyển hóa, khí CH4 chiếm 60,7% Vậy ta có hiệu suất sinh khí metan là: 0,36 x 60,7% = 0,21852 (lít CH4/gCODchuyển hóa) Mặt khác, từ kết bảng 3.1 đặc tính nguồn nhiễm nước thải sản xuất mía đường cơng ty đường Hịa Bình ta có tổng tải lượng COD nguồn nguồn phù hợp qua xử lý kỵ khí hệ UASB là: 57 2002 + 564 = 2566 (kgCOD/ngày) Vậy, tiềm thu hồi khí metan từ nước thải mía đường cơng ty đường Hịa Bình việc tách dịng xử lý kỵ khí qua hệ UASB là: VCH4 = 2566 x 0,21852 = 560,7 (m3CH4/ngày) Theo lý thuyết 1m3 biogas (75% CH4) tương đương với 1,4kWh điện ước tính tiềm năng lượng thu hồi khí metan công ty khoảng: 1000kWh/ngày 3.4 Đề xuất quy trình cơng nghệ phù hợp để xử lý nước thải mía đường theo định hướng thu hồi lượng Qua trình nghiên cứu thực tế trạng sản xuất đặc tính nước thải, cơng nghệ xử lý nước thải cơng ty mía đường Hịa Bình ; tìm hiểu, nghiên cứu thực nghiệm cơng nghệ UASB để xử lý nước thải, đặc biệt xử lý nước thải nghành mía đường Tơi xin đề xuất giải pháp để xử lý nước thải mía đường sau: Hình 3.13 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải mía đường  Thuyết minh quy trình cơng nghệ xử lý nước thải mía đường: 58 Song chắn rác: Để hạn chế tượng tắc đường ống rác thải có kích thước lớn, đầu đường ống thu gom nước thải có bố trí song chắn rác kim loại để loại bỏ tạp chất có kích thước lớn Phần rác thải thu để sản xuất giấy, phân bón Nước thải nên tiếp tục lắng để loại bỏ cát chất rắn lơ lửng dễ lắng, tránh ảnh hưởng tới máy bơm công đoạn xử lý Bể lắng đợt 1: Tại bể lắng này, lượng lớn chất rắn lơ lửng (SS) loại bỏ qua trình lắng, dầu mỡ chất khác tách khỏi nước thải, giảm tải trọng hữu cho công đoạn xử lý Bùn lắng thu định kỳ chuyển đến sân phơi bùn Bể thu – bơm nước thải: Nước thải sau qua song chắn rác gom vào bể thu bơm đến cơng trình phía sau Bể điều hịa: Sự thay đổi lưu lượng hàm lượng chất hữu nước thải thời điểm ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật hệ UASB Bể điều hịa có tác dụng làm ổn định lưu lượng hàm lượng nước thải, tăng hiệu xử lý nước thải Đây bước quan trọng q trình phân hủy kị khí vi sinh vật kị khí có tốc độ sinh trưởng chậm so với vi sinh vật hiếu khí, độ nhạy cảm cao hơn, dễ bị ảnh hưởng điều kiện môi trường phản ứng, đặc biệt nhóm vi sinh vật lên men metan Tiếp theo nước thải trung hòa độ pH dung dịch NaHCO3 để tăng độ pH lên khoảng từ 7-7,5 Các thiết bị đo pH lắp đặt kết nối với bơm định lượng tự động để đảm bảo độ pH ổn định Bể UASB: Nước thải bơm từ bể điều hòa vào bể UASB, nước thải nạp từ đáy bể qua tầng bùn kỵ khí, trình phản ứng xảy chất hữu nước thải tiếp xúc với hệ vi sinh vật kỵ khí có tầng bùn Các q trình thủy phân, axit hóa metan hóa chất hữu diễn ra, sản phẩm tạo thành khí Biogas (70 - 80% metan, 20 – 30% CO2 khí khác) lượng nhỏ sinh khối Sau xử lý kỵ khí bể UASB, khoảng 80 – 90% COD loại bỏ giai đoạn Khí Biogas thu hồi qua tháp khử H2S phoi sắt sục 59 qua dung dịch NaOH để loại bỏ CO2 sau sử dụng thay phần nhiên liệu hóa thạch phục vụ đốt lị hơi, phát điện… Bể aeroten: Nước thải giảm phần lớn tải trọng chất hữu sau qua bể UASB tự chảy vào bể aerotank để xử lý hiếu khí Tại đây, khí thổi vào bể đĩa phân phân phối khí nhằm tăng cường xáo trộn với bùn hoạt tính cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí, đồng thời giữ cho bùn trạng thái lơ lửng Giai đoạn xử lý tiếp phần COD, BOD lại Lượng vi sinh vật hiếu khí bổ sung cách tuần hoàn bùn từ bể lắng Bể lắng đợt 2: Là bể lắng li tâm Nước thải sau xử lý hiếu khí từ aerotank dẫn vào bể lắng Bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể tác dụng trọng lực, phần bùn tuần hoàn lại bể aerotank, phần lại bơm vào bể nén bùn đem xử lý Bể nén bùn đứng: Bùn từ bể lắng đợt dưa tới bể nén bùn nhằm làm giảm độ ẩm xuống khoảng 60% Sân phơi bùn: Bùn tươi từ bể lắng đợt I bùn từ bể nén dẫn vào sân phơi bùn để làm nước Khoảng 20 - 30 ngày xả bùn lần, bùn khô thu gom gàu máy, lượng bùn kết hợp vơi bã bùn sinh từ khâu sản xuất đường để làm phân vi sinh Nước tách từ bể ép bùn sân phơi bùn bơm trở lại bể điều hịa để xử lý Hồ hiếu khí: Nước thải từ bể lắng tiếp tục chảy qua hồ hiếu khí nơi có trồng loại thực vật thủy sinh nhằm ổn định nước thải đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột B trước xả môi trường tiếp nhận  Tính tốn thiết kế sơ hệ thống xử lý nước thải cơng ty mía đường Hịa Bình Từ kết đặc tính dịng nhiễm nước thải cơng ty mía đường Hịa Bình (Bảng 3.1) ta có: - Dòng thải qua bể tuyển tái sử dụng - Dòng thải tái sử dụng - Dịng xử lý hệ UASB có thu hồi lượng bể aerotank 60 Kết hợp với thông số tối ưu giai đoạn q trình sử lý thực nghiệm, ta có thiết kế sơ hệ thống xử lý nước thải mía đường cơng ty đường Hịa Bình sau Bảng 3.5 Thiết kế sơ hệ thống xử lý nước thải công ty mía đường Hịa Bình STT Tên cơng trình Kích thước (m3) Số lượng Thời gian lưu (giờ) Bể thu 15 0,4 Bể lắng 120 2,2 Bể điều hòa 310 12 Bể UASB 320 12 Bể Aerotank 140 6 Bể lắng 120 2,2 Bể tuyển 20 0,5 Bồn biogas 500 12 Hồ sinh học 1500 64 61 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu dòng nước thải phương án xử lý nhằm thu metan cho cơng ty Mía đường Hịa Bình đưa số kết luận sau: - Trong dòng nước thải, nước thải cống xả chung (Q~2000-2200m3/ngày) có pH tính axit (pH 6,22), giá trị TSS COD vượt lần 40:2011/BTNMT (cột B), hàm lượng N, P tổng mức vượt TCCP khơng đáng kể; dịng nước thải rửa thiết bị từ hệ thống xử lý hấp hấp thụ có mức ô nhiễm COD cao khoảng 2200 – 2565mg/L với lưu lượng tương ứng 910 220m3/ngày - Xử lý nước thải mía đường với hệ UASB đạt hiệu cao với tải trọng 4,8 gCOD/L.ngày thời gian lưu thủy lực 12 Hiệu suất xử lý COD giai đoạn thực nghiệm đạt 89,9; 81,5 58,5% tương ứng với tải trọng 2,47; 4,8 7,37 gCOD/L.ngày - Lượng khí biogas sinh trung bình cao đạt 12,2 lít/ngày tải trọng 4,8 gCOD/lít.ngày, gấp 2,3 7,5 lần so với tải trọng tương ứng 2,47 7,47 gCOD/lít.ngày Tỷ lệ % CH4 khí biogas trung bình đạt tương ứng 60,7; 54,4 41,5% - Ước tính tiềm thu hồi khí metan thơng qua việc tách dịng nước thải nhà máy đường Hịa Bình xử lý hệ UASB có thu hồi khí metan tính theo hệ số thực nghiệm khả quan, lượng khí metan thu 560,7m3 khí CH4/ngày, tương đương khoảng 1000kWh điện/ngày Ước tính theo lý thuyết tiềm thu metan đạt 541,8 (tấn CH4/vụ) Khuyến nghị - Cần có thêm nghiên cứu để tối ưu hóa q trình sinh học hệ UASB nhằm tăng hiệu xử lý, tăng chất lượng thể tích khí biogas sinh ra, nhằm nâng cao hiệu sử dụng, tận dụng tối đa dòng thải 62 - Cần đẩy mạnh nghiên cứu thực nghiệm trực tiếp sở sản suất, hướng đến ứng dụng vào thực tế phương pháp xử lý nước thải tải trọng hữu cao hệ UASB có thu hồi lượng nhằm giảm thiểu nhiễm, tiết kiệm nhiên liệu 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Nông Nghiệp Phát triển Nông thôn (2012), Số 4157/TB-BNN-VP Thông báo hội nghị tổng kết sản xuất mía đường niên vụ 2011-2012, Hà Nội Bộ Nông Nghiệp Phát triển Nông thôn (2013), Số 1216/TB-CB-NS Thông báo Kết Hội nghị Tổng kết sản xuất mía đường niên vụ 2012-2013 Bộ Nơng Nghiệp Phát triển Nông thôn (2013), Số 4126/BC-BNN-VP Báo cáo Trả lời chất vấn Đại biểu Quốc hội Kỳ họp thứ Quốc hội khóa 13 Bộ Tài nguyên Môi trường (2004), Dự án tăng cường lực thực chế phát triển Việt Nam Cơng ty mía đường Hịa Bình (2014), Tài liệu sản xuất môi trường Nguyễn Quang Khải, Nguyễn Vũ Thuận (2003), Cơng nghệ khí sinh học, Cục Nơng Nghiệp, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, Đặng Đình Kim (2002), Ứng dụng phương pháp sinh học xử lý chất thải hữu sinh từ số ngành công nghiệp giới khả ứng dụng Việt Nam, Báo cáo tổng quan Tôn Thất Lãng (2004), Bùn hạt phương pháp đẩy nhanh q trình tạo bùn hạt, Đề tài Cơng nghệ Tơn Thất Lãng (2005), Mơ hình xử lý kỵ khí tốc độ cao ứng dụng xử lý nước thải 10 Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Hà Nội 11 Nguyễn Thị Sơn (2004), Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ thiết bị UASB xử lý nước thải sản xuất đường mía, Báo cáo tổng kết đề tài,Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa, Hà Nội 12 Nguyễn Thị Sơn, Nguyễn Thị Thu Hà (2006), Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn thu biogas hệ thống UASB, Đề tài KC 04 – 02, Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa, Hà Nội 64 13 Lý Hoàng Anh Thi (2013), Báo cáo ngành mía đường niên vụ 2011 – 2012, NXB Bộ NN & PTNT, Hà Nội 14 Trần Văn Tựa (2012), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến phù hợp với điều kiện Việt Nam để xử lý ô nhiễm môi trường kết hợp với tận dụng chất thải trang trại chăn nuôi lợn, Đề tài KC.08.04/11-15, Viện công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam Tiếng Anh 15 APHA (1992), Standar method for the examination of waste and wastewater, Victor Graphics, Inc., Baltimore 16 Alllison P(1999), “Sugar refinery effluent treatment”, World Water and Environmental Engineering, 22(3), pp 28.33 17 S.R.P Avancini, G.L Faccin, M.A Vieira, A.A Rovaris, R Podesta, R Tramonte, N.M.A de Souza and E.R Amante (2007), “Cassava starch fermentation wastewater: Characterization and preliminary toxicological studies”, Food and Chemical Toxicology, Volume 45, Issue 11, pp 2273 2278 18 Buswell EG & Neave SL (1930), Laboratory studies of sludge digestion, Illinois Div of State Wat Survey 30 19 Rafael Munoz Candelario, Félix D Santiago and Mr Angel Pizarro Andrade (1974), The treatment of liquid wastes from the cane sugar industry in Puerto Rico, University of Puerto Rico Mayaguez Campus 20 Chang, L J., Yang , P Y., Whalen, S A (1990) “ Management of sugarcane mill wastewater in Hawaii”, Water Science and Technology Vol.22, No.9, pp.131-140 21 Jason Clay (2005), Sugarcane Production and the Environment, WWW-US, Better Sugar Meeting, June 21 22 Commodity Briefing (2013), Fairtrade and sugar 65 23 X Colin, J.L Farinet, O Rojas, D Alazard (2007), “Anaerobic treatment of cassava starch extraction wastewater using a horizontal flow filter with bamboo as support”, Bioresource Technology, 98(8), pp.1602–1607 24 European Commission (2007), An Energy Policy for Europe, Belgium 25 Euro Observer Report (2008),The state of renewable energies in Europe, pp 47-51 26 Fachverband Biogas (2009), Biogas dezentral erzeugen, regionalprofitieren, international gewinnen, Jahrestagungdes Fachverbandes Biogas, Hannover, pp 18 27 Mehrdad Farhadian, Mehdi Borghei, Valentina V Umrania (2007), “Treatment of beet sugar wastewater by UAFB bioprocess”, Bioresource Technology, Vol.98, No.16, pp.3080-3083 28 Gallert C, Winter J (1997), “Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of source sorted organic wastes: effect of ammonia on glucose degradation and methane production”, Appl Microbiol Biotechnol 48(3):405410 29 J S Gonazalez, A.Rivera, R Borja, E.Sanchez (1998), “Influence of organic volumetric loading rate, nutrient balance and alkalinity; COD ratio on the anaerobic sludge granulation of an UASB reactor treating sugar cane molasses”, International Biodeterioration& Biodegradation 41, pp.127-131 30 V.Nallathambi Gunasella (1997), “Anaerobic digestion of biomass for methane production: A Review”, Biomass and Bioenergy, Vol 13, Isues 1-2, pp.83-114 31 Hampannavar, U.S, Shivayogimath, C.B (2010), “Anaerobic treatment of sugar industry wastewater by Upflow anaerobic sludge blanket reactor at ambient temperature”, International journal of environmental sciences, Volume 1, No 32 Hampannavar, Shivayogimath (2010), “Anaerobic treatment of sugar industry wastewater by Upflow anaerobic sludge blanket reactor at ambient 66 temperature”, International journal of environmental sciences, Vol.1, No.9.40 33 European Commission (EC) (2007), An Energy Policy for Europe, Belgium 34 Ince.O (1998), “Potential energy production from anaerobic digestion of dairy wastewater”, Journal of Environmental science and health, 33(6), 1219-1228 35 Huynh Ngọc Phương Mai (2006), Integrated Treatment of Tapioca Processing Industrial Wastewater Based on Environmental Bio-Technology, Wageningen University, the Netherlands 36 Gatze Lettinga (1992), Treatment of raw sewage under tropical conditions In Design of anaerobic processes for the treatment of industrial and municipal wastes, Ed JF Malina, FG Pohland CRC Press, Boca Raton 37 Satoto Endar Nayono, Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan (2012) Anaerobic treatment of wastewater from sugar can industry, University Of Negeri Yogyakarta 38 Ramjeawon T (1997), Operation of the UASB system for treating sugarcane waste waters in Mauritius, Paper presented at the 3rd International Conference on Appropriate Waste Mgmt Technology fordeveloping countries, Neeri, Nagpur 39 A K Ragen, L Wong Sak Hoi and T Ramjeawon (2001), Pilot plant investigation of the treatment of synthetic sugar factory wastewater using the upflow anaerobic slug blanket (UASB) process, Mauritius Sugar industry Research Institute, Faculty of Engineering, University of Mauritius 40 B.K Richards, Robert J Cummings, Thomas E White and William J Jewell (1991), Methods for kinetic analysis of methane fermentation in high solids biomass digesters, Biomass and Bioenergy, 1(2), pp.65-73 41 Anna Schnürer and Åsa Jarvis(2010), Microbiological Handbook for Biogas Plants, Swedish Waste Management U2009:03, Swedish Gas Centre Report 207 67 42 Jens Ejbye Schmidt, Birgitte Kiar Ahring (1997), “Treatment of waste water from a multi product food-processing company, inflow anaerobic suldge blanket (UASB) reactors: The effect of seasonal variation”, Pure & Appl Chem, Vol 69, No 11, pp 2447- 2452 43 Stronach S, Rudd T, Lester JN (1986), Anaerobic digestion processes in industrial wastewater treatment, Berlin: Springer Verlag 44 A.S.Tanksali (2013), “Treatment Of Sugar Industry Wastewater By Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor”, International Journal of Chem Tech Research, Vol.5, No.3, pp 1246-1253 45 Tchobanoglous, G., Burton, F L and Stensel, H D (2003), Wastewater Engineering Treatment and Reuse, Metcalf and Eddy, Inc., 4th ed, Revised, Mc-Graw-Hill, ISBN: 0-07- 041878-0, New York, USA 46 Zhang B, Zhang LL, Zhang SC, Shi HZ, Cai WM (2005), “The Influence of pH on Hydrolysis and Acidogenesis of Kitchen Wastes in Two-phase Anaerobic Digestion”, Environmental Technology, Vol 26 pp.329-339 Websites 47 http://luanvan.co/luan-van/khao-sat-va-thiet-ke-he-thong-xu-ly-nuoc-thaicty-thhh-mia-duong-bourbon-gia-lai-649 48 http://luanvan.co/luan-van/kiem-soat-o-nhiem-moi-truong-tu-hoat-dongsan-xuat-mia-duong-1667/ 49 http://luanvan.co/luan-van/tinh-toan-thiet-ke-tram-xu-ly-nuoc-thai-sanxuat-mia-duong-cong-ty-tnhh-mk-sugar-viet-nam-thi-tran-ma-lam-huyenham-43995/ 50 http://xulymoitruong.com/xu-ly-nuoc-thai-mia-duong-4857 68 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC ĐỊA TẠI CƠNG TY MÍA ĐƯỜNG HỊA BÌNH Cơng ty mía đường Hịa Bình Thăm quan nhà máy Cống thải chung Lấy mẫu nước thải Trạm bơm nước sau xử lý tái sử dụng Hồ sinh học 69 70 ... xử lý COD khoảng từ 80-95% 1.3.5 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải mía đường Thế giới Việt Nam a) Các nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải mía đường Thế giới Xử lý nước thải. .. hướng nghiên cứu góp phần tiết kiệm tài nguyên bảo vệ môi trường, luận văn thực đề tài: ? ?Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải ngành mía đường theo định hướng thu hồi lượng (khí metan)? ??... giá hiệu giải pháp công nghệ đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy mía đường theo hướng thu hồi lượng (khí metan) CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan sản xuất mía đường Thế giới Việt