Chuyên đề Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý nước thải mía đường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TPHCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN LỚP DH10QM ›&š Báo cáo chuyên đề: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI MÍA ĐƯỜNG GVHD: Nguyễn Ngọc Tâm Huyên NHÓM THỰC HIỆN:DH10QM Nguyễn Thị Loan Hoàng Tiến Trung Tôn Lương Thúc Khanh Nguyễn Thanh Toàn TP.Hồ Chí Minh, Tháng 9 năm 2011 MỤC LỤC I.Giới thiệu I.1 Đặt vấn đề Cây mía và nghề làm mật, đường ở Việt Nam đã có từ xa xưa, nhưng công nghiệp mía đường mới được bắt đầu từ thế kỷ thứ XX. Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế của nước ta Đến năm 1994, cả nước mới có 9 nhà máy đường, với tổng công suất gần 11.000 tấn mía/ ngày và 2 nhà máy đường tinh luyện công suất nhỏ, thiết bị và công nghệ lạc hậu. Hàng năm phải nhập khẩu từ 300.000 đến 500.000 tấn đường. Năm 1995, với chủ trương “Đầu tư chiều sâu, mở rộng các nhà máy đường hiện có, xây dựng một số nhà máy có quy mô vừa và nhỏ ở những vùng nguyên liệu ít”. Ở những vùng nguyên liệu tập trung lớn, xây dựng các nhà máy có thiết bị công nghệ tiên tiến hiện đại, kể cả liên doanh với nước ngoài, sản lượng đường năm 2000 đạt khoảng một triệu tấn (Nghị Quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ 8). Chương trình mía đường được chọn là chương trình khởi đầu để tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn, xoá đói, giảm nghèo, giải quyết việc làm cho lao động nông nghiệp. Ngành công nghiệp mía đường chiếm vị trí rất quan trọng . Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một lượng lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho. Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận. Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp đường ở dạng vô cơ. Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và tạo thành một lớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật _ nguồn thức ăn cho cá. Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong nước và tạo ra các lọai khí như H2S, CO2, CH4. Ngoài ra, trong nước thải còn chứa một lượng đường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước. Chính vì thế xử lý nước thải mía đường là một vấn đề mang tính thực tế, và ứng dụng vi sinh vật vào các giai đoạn xử lý nước thải mía đường sẽ góp phần bảo vệ môi trường và hoàn thiện ngành công nghiệp mía đường của Việt Nam. I.2 Mục tiêu Tìm hiểu vai trò vi sinh vật trong xử lý nước thải mía đường Tìm hiểu một số phương pháp xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường bằng vi sinh vật I.3 Ý nghĩa thực tiễn Cho thấy được sự góp mặt của vi sinh vật trong một số quy trình của công nghệ xủ lý nước thải mía đường Hạn chế ô nhiễm do ngành mía đường gây ra II. Nội dung II.1 Tổng quan về ngành công ngiệp mía đường và hiện trạng ô nhiễm II.1.1 Tổng quát về quy trình công nghệ sản xuất Nguyên liệu sản xuất : Mía. Đường chúng ta sử dụng hàng ngày được chế biến từ mía hay củ cải đường. Cây mía thường trồng ở khu vực nhiệt đới, chủ yếu là các nước đang phát triển, củ cải đường trồng ở vùng khí hậu ôn đới (phần lớn là các nước phát triển). Sản xuất đường chiếm một vị trí khá quan trọng đối với ngành công nghiệp thực phẩm trên thế giới, với tổng sản lượng hàng năm khoảng 95 triệu tấn. Nếu tính đến trước năm 1915 thì đa số đường được sản xuất ra từ củ cải đường, sau năm 1915, chiếm đa số là đường sản xuất từ mía (60%). Mỗi tấn mía tạo ra được khoảng 100 kg đường tinh luyện. Thu hoạch mía trung bình khoảng 60 tấn/ha. Tuy nhiên, ở các nước khá phát triển, do áp dụng tiến bộ kỹ thuật vào nông nghiệp, lượng mía thu được lên đến 80 tấn/ha. Để đủ sức cạnh tranh, người ta sản xuất đường từ những nhà máy lớn, sản xuất theo dây chuyền, chế biến khoảng 0,5 - 2 triệu bao 60 kg/năm hay ít nhất 30.000 tấn đường tinh luyện/năm (60 kg x 500.000 bao) . Để sản xuất được sản lượng này, phải thu hoạch trên 3.750 ha mía/năm Hiện nay diện tích mía của cả nước đạt khoảng trên 300 ngàn ha với tổng sản lượng 15 triệu tấn mía /năm. Dù đạt một số thành quả quan trọng , song những năm qua nông dân trồng mía vẫn có tập quán canh tác chủ yếu bằng thủ công,chưa đảm bảo về yêu cầu kĩ thuật ,chi phí đầu tư cao,hiệu quả kinh tế thấp. Trong những năm qua, với mục tiêu sản xuất 1 triệu tấn đường của Nhà nước, diện tích và sản lượng mía đã tăng đáng kể. Vụ sản xuất 2005 - 2006, diện tích mía nguyên liệu của cả nước đạt 265 ngàn ha và theo kế hoạch niên vụ 2006 – 2007, các nhà máy đường trong cả nước sẽ đạt công suất ép 12,6 triệu tấn mía, sản xuất ra 1,23 triệu tấn đường, tăng gần 500.000 tấn đường so với niên vụ trước. Tuy đạt về chỉ tiêu sản lượng đường, nhưng giá thành luôn cao hơn một số nước trong khu vực. Sản xuất đường: Sản xuất đường là một qui trình tự đáp ứng những yêu cầu về năng lượng cho quá trình sản xuất. Sau khi nước mía được tách ra khỏi cây miá bằng các qui trình nghiền và rửa, miá cây trở thành bã, một loại vật liệu có chứa cellulose cho phép sử dụng làm chất đốt sinh nhiệt nhiệt này được sử dụng để sinh hơi với áp suất cao trong nồi hơi. Hơi nước sinh ra được sử dụng cho các nồi hơi nén đặc biệt và sử dụng trong các quá trình nén, gia nhiệt, bay hơi và sấy cũng như để sinh điện. Đường chưa kết tinh được tách ra từ đường trong các giỏ của thiết bị ly tâm được sử dụng để sản xuất cồn sau khi lên men và chưng cất. Mỗi giỏ 60 kg đường tinh luyện cho 25 - 30 kg mật rỉ, sau khi lên men và chưng cất cho 1 lít cồn có nồng độ 95 - 96 % Mật rỉ có thể được sử dụng để sản xuất ra nhiều loại sản phẩm khác, ví dụ như men thức ăn gia súc, men làm bánh mì hay dùng trực tiếp làm thức ăn gia súc hoặc sử dụng như một nguồn cacbon hydrate dùng cho nhiều sản phẩm lên men khác. Chất bã thu được ngoài việc sử dụng làm chất đốt, còn có thể sử dụng làm các sản phẩm khác như bảng, bột giấy và giấy, nuôi gia súc và sản xuất gas. Quy trình công nghệ sản xuất gồm hai giai đọan:sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh luyện. Công nghệ sản xuất đường thô: Bao gồm các công đoạn : ép mía, tinh chế nước mía, chưng cất, kết tinh đường và phân tách Đầu tiên người ta ép mía cây dưới các trục ép áp lực. Để tận dụng hết đường có trong cây mía, người ta dùng nước hoặc nước mía phun vào bả mía để mía nhả đường. Bã mía ở máy ép cuối còn chứa một lượng nhỏ đường chưa lấy hết, xơ gỗ và khoảng 40-50% nước. Ngay khi mía được đem đi ép, người ta cắt chúng thành từng miếng nhỏ để thuận tiện cho vệc thu nhận nước mía ở chu trình ép sau đó. Thông thường có 3 hay nhiều bộ nghiền 3 trục được sử dụng để ép nước mía ra khỏi cây mía. Các chất bã còn lại được tận dụng làm nhiên liệu cho lò hơi Nước mía có tính axit (pH =4,9-5,5), đục, có màu xanh lục (chứa 13-15% chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarosa). Nước mía được xử lý bằng các chất hóa học như vôi, CO2, SO2, photphat rồi được đun nóng để làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và lắng các chất bẩn. Dung dịch trong được lọc qua máy lọc chân không. Bã lọc được lọai bỏ, đem thải hoặc dùng làm phân bón. Nước mía sau khi lọc còn chứa khỏang 88% nước, sau đó được bốc hơi trong lò nấu chân không. Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để tách đường ra khỏi mật rỉ. Rỉ đường là dung dịch óc độ nhớt cao, chứa khỏang 1/3 đường khử. Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất đường gồm có: Bột giấy, tấm xơ ép từ bã mía. Nhựa, bê tông từ bã mía. Phân bón, thức ăn gia súc, alcohol, dấm, axeton, axit citric,…và từ mật mía. Lượng nước thải trong công nghiệp sản xuất đường thô rất lớn bao gồm nước rửa mía cây và ngưng tụ hơi, nước rửa than, nước xả đáy lò hơi, nước rửa cột trao đổi ion, nước làm mát, nước rửa sàn và thiết bị, nước bùn bã lọc dung dịch đường rơi vãi trong sản xuất… Công nghệ sản xuất đường tinh luyện Quy trình công nghệ tinh luyện đường gồm 3 giai đọan chính: Rửa và hòa tan. Rửa:làm sạch lớp phim mạch bên ngoài hạt đường thô để nâng cao tinh độ của đường. Hòa tan:Đường sau khi ly tâm được hòa tan vào nước thành dung dịch nước đường nguyên chất để đến khâu hóa chế. Làm trong và làm sạch: Làm trong: Nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất hóa học như vôi, H3PO4 để làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và làm lắng các chất bẩn. Làm sạch:Nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than hoạt tính và bột trợ lọc để khử màu và tăng cường khả năng làm trong. Nước đường sau lọc gọi là sirô tinh lọc. Kết tinh và hoàn tất: Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ sirô tinh lọc và đưa dung dịch đến trạng thái bão hòa, sản phẩm nhận được sau khi nấu đường là đường non gồm tinh thể đường và mật cái. II.1.2 Sơ lược hiện trạng ngành sản xuất đường ở Việt Nam Trước kia ngành mía đường của nước ta gặp nhiều khó khăn Việt Nam là một quốc gia có truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời. Cùng với sự phát triển của ngành đường trên thế giới, ngành công nghiệp sản xuất đường ở nước ta cũng phát triển mạnh. Do trang thiết bị còn yếu kém, cũ kĩ, lạc hậu chưa được cơ giới hóa do sản xuất thủ công yếu kém và chưa được đầu tư đúng mức. Mặt khác cây mía ở Việt Nam chưa đạt năng suất cao (bình quân chỉ khoảng 50 tấn mía/ha) như ở các nước khác (bình quân 80-90 tấn mía/ha) vì nhiều lý do, nhưng chung quy chỉ do thiếu một chính sách hữu hiệu khiến cho các biện pháp kỹ thuật đồng bộ cho cây mía cho đến giờ vẫn chỉ là nửa vời đối với người trồng mía. Do đó các biện pháp kinh tế cho ngành mía đường đã không khuyến khích người trồng mía thiết tha với nghề này. Trong thời kỳ Pháp thuộc, nước ta chỉ có 2 nhà máy đường: Hiệp Hòa (miền nam) và Tuy Hòa (miền trung). Trong những năm 1958 – 1960, nước ta xây dựng thêm : nhà máy đường Việt Trì và Sông Lam (350 tấn mía/ngày) và nhà máy đường Vạn Điểm (1.000 tấn mía/ngày) Hiện nay ở nước ta có hơn 50 nhà máy đường với công suất lớn. Ví dụ: Nhà máy đường(NMĐ) Quãng Ngãi công suất 4500 tấn mía/ngày, NMĐ Tây Ninh- Pháp công suất 8000 tấn mía/ngày, NMĐ Lam Sơn công suất 6000 tấn mía/ngày, NMĐ Thanh Hóa- Đài Loan 6000 tấn mía/ngày… Tuy nhiên ngành mía đường là ngành gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất .. Phương pháp dùng vôi hầu hết còn dùng trong các cơ sở sản xuất nhỏ, trình độ kém, chủ yếu sản xuất mật vàng và mật trầm. Bảng 1: Các nhà máy lớn thuộc ngành công nghiệp đường ở miền Nam Nhà máy Địa chỉ Năng suất tấn/ngày Trình độ công nghệ Định mức tiêu thụ/tấn đường Nước thải m3/giờ Ghi chú Địa phương KCN CN Nguyên liệu Quảng Ngãi (a) Quảng Ngãi + Đường:135 Mía: 1.500 Sunfit hóa -Mía -Vôi tôi -Lưu hùynh 11,5 tấn 22 kg 6 kg 350 Bình Dương Bình Dương + Đường:135 Mía: 1.500 Sunfit hóa -Mía -Vôi tôi -Lưu hùynh 11,5 tấn 22 kg 6 kg 350 Xả ra rạch Bà Lụa Hiệp Hòa Long An + Đường:125 Mía: 1.500 Sunfit hóa -Mía -Vôi tôi -Lưu hùynh 11,5 tấn 22 kg 6 kg 350 Xả ra sông Vàm Cỏ La Ngà Đồng Nai + Đường:180 Mía: 2.000 Vôi -Mía -Vôi 12 tấn 7 kg 500 Đường Khánh Hội Tp.HCM + Đường:100 Biên Hòa Đồng Nai + Đường:200 II.1.3 Nước thải ngành công nghiệp mía đường Các nguồn phát sinh nước thải: Trong quá trình sản xuất, nước thải được phát sinh trong nhiều khâu và mức độ nhiễm bẩn của các loại nước thải này cũng khác nhau. Các nguồn phát sinh chủ yếu của các loại nước thải trong nhà máy mía đường chủ yếu từ các khâu sau: Nước thải phát sinh trong công đoạn băm, ép và hoà tan: Ở đây, nước dùng để ngâm và ép đường trong mía và làm mát ổ trục nên nước thải có chứa hàm lượng chất hữu cơ cao do chứa lượng đường thất thoát và do làm mát ổ trục nên nước thải bị ô nhiễm dầu nhớt. Nước thải phát sinh trong công đoạn làm trong và làm sạch: Làm mát lò hơi và ngưng tụ sau khi cấp nhiệt cho các thiết bị gia nhiệt, cô đặc, nấu đường, làm nguội máy, làm nguội đường thường dùng với số lượng lớn Nước thải phát sinh trong công đoạn kết tinh và hoàn tất: Nước thải do dùng làm lạnh các trang thiết bị. Rò rỉ mật. Nước thải do các nhu cầu khác: Nước thải từ các khu sinh hoạt của công nhân, phòng thí nghiệm và vệ sinh các trang thiết bị công nghiệp. Theo tính toán lý thuyết cứ 100 kg mía nguyên liệu thì lượng nước thải là 775,5 kg.( đối với công ty bourbon gia lai). Nước thải của các nhà máy sản xuất mía đường thường được chia thành các loại sau: Loại 1:   Đây là loại nước thải bị ô nhiễm rất nhẹ, nhưng nhiệt độ nước cao, .phát sinh do khâu làm lạnh các trang thiết bị. Chúng có thể tái sử dụng lại hoặc xả thẳng vào mương xả để pha loãng nước thải sau xử lý, thường có trị số BOD5 thấp ( 20-2 5mg/l ), SS = 30-50 mg/l, COD = 50-60 mg/l …Lưu lượng nước thải loại này thường từ 0,97-1,2m3/ tấn mía Loại 2: Nguồn nước thải loại này ô nhiễm nhẹ phát sinh do quá trình ngưng tụ hơi, làm nguội máy, nước đường, nước thải sinh hoạt của công nhân, nước thải từ phòng thí nghiệm… Loại 3: Ô nhiễm nặng từ quá trình lọc chân không, rửa các thiết bị sản xuất đường, rò rỉ mật đường. Có hàm lượng chất hữu cơ cao và pH thấp sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học của các công trình xử lý sau này. Đối với nước thải loại này nên xử lý cục bộ trước khi cho vào hệ thống xử lý sinh học để không ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của cả hệ thống.nước thải từ nguồn này có hàm lượng COD và BOD cao nên thích hợp quá trình xử lý kỵ khí. Loại 4: Nguồn nước thải phát sinh từ hệ thống xử lý khí thải của khu lò hơi. đặc điểm của loại nước thải này là có hàm lượng BOD thấp nhưng hàm lượng SS lại cao,và mang tính kiềm. Do đó, cần xử lý cục bộ trước khi đưa vào hệ thống xử lý chung. Loại 5: Nước thải bị nhiễm dầu, nhớt và bột phấn bã mía sinh ra từ việc làm lạnh trục máy cán ép. Nước thải này nên xử lý riêng do có lớp dầu nhớt nổi lên mặt nước làm cản trở quá trình hoà tan oxi vào trong nước thải và hiệu quả xử lý không cao nếu không được tách riêng. Bảng2 : Thông số ô nhiễm nước thải của các nhà máy đường trong toàn quốc. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 pH 5,5 – 7,4 2 BOD5 MgO2/l 1000 – 2000 3 COD MgO2/l 1600 - 12000 4 SS Mg/l 300 – 800 5 TDS Mg/l 250 - 800 6 Độ màu NTU 130 – 1700 7 P – PO43- Mg/l 6 – 70 8 N – NO3- Mg/l 10 – 30 (Nguồn tài liệu do công ty TNHH mía đường Bourbon Gia Lai cung cấp.) Đặc trưng của nước thải nhà máy mía đường : Đặc trưng lớn nhất của nhà máy mía đường là có hàm lượng BOD cao và dao động nhiều. Bảng 3: BOD5 trong nước thải ngành công nghiệp đường Các loại nước thải NM đường thô (mg/L) NM tinh chế đường (mg/L) Nước rửa mía cây 20-30 Nước ngưng tụ 30-40 4-21 Nước bùn lọc 2.900-11.000 730 Chất thải than - 750-1.200 Nước rửa xe các loại - 15.000-18.000 Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất vô cơ. Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội, rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng không đáng kể. Chỉ có một phần than hoạt tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợ lọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước. Nhưng trong điều kiện các thiết bị lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao. Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit. Trong trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3 hoặc nước xả rửa cột resin. Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có các chất màu anion và cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ (Na2O, SiO2,P2O5, Ca, Mg và K2O). Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion H+, OH-. II.1.4 Khả năng gây ô nhiễm nguồn nước của nước thải ngành mía đường Với những thành phần và đặc tính nước thải của các nhà máy đường thì nếu lượng nước thải đó được thải trực tiếp ra môi trường mà không qua bất kì một phương pháp xử lý nào hay chỉ xử lý sơ bộ thì khả năng gây ô nhiễm môi trường là khá lớn. Nhưng ở nước ta hiện nay hầu hết các công ty sản xuất mía đường không xây dựng hệ thống nước thải hoặc có xây dựng mà không hoạt, cũng có khi chỉ hoạt động những lúc có thanh tra. Như vậy lượng nước thải đó sẽ được thải trực tiếp ra sông suối làm ô nhiễm môi trường một cách nghiêm trọng. Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại đường khử như glocose và fructoze. Trong đó, fuctoze tan trong nước(C6H12O6) và Sucroze, C12H22O11 là sản phẩm thủy phân của Fructose và Glucose, tan trong nước. Đặc điểm của các loại đường này có khả năng phân huỷ trong nước dễ dàng nên gây kiệt nguồn oxi trong nước, ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể sinh vật sống trong môi trường nước mà nguồn nước thải này thải ra. Ngoài ra, trong quá trình sản xuất đường ở nhiệt độ cao nên các hợp chất đường có trong nước thải bị thuỷ phân thành các hợp chất rất bền. ở nhiệt độ 2000 thì chúng chuyển thành caramen(C12H18O9)n. Đây là dạng bột chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng. Phần lớn các sản phẩm phân hủy của đường khử có phân tử lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh. Để chuyển hóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào. Quá trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài hơn, nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận làm cho nước ô nhiễm thì cứ tăng mà khả năng tự phục hồi của hệ sinh thái thì quá bé. Các chất lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng xuống đáy nguồn nước. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất này sẽ làm cho nước có màu đen và có mùi H2S. Đồng thời nước thải của các nhà máy đường còn có nhiệt độ cao nên nếu không hạ nhiệt trước khi thải ra môi trường sẽ gây ức chế hoạt động của các vi sinh vật trong nước cũng ảnh hưởng đến thời gian làm sạch môi trường của các vi sinh vật. II.2 Ứng dụng của vi sinh vật trong quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy mía đường II.2.1 Lựa chọn quy trình Do nước thải mía đường có các yếu tố đặc trưng là chất lượng và lưu lượng nước thải tổng hợp của nhà máy đường thay đổi nhiều trong ngày, chất ô nhiễm hữu cơ đóng vai trò chủ yếu, thành phần nước thải của nhà máy đường trong nhiều công đoạn rất khác nhau. Do đó quy trình được chọn là :xử lý sinh học sau giai đoạn xử lý cơ học. Hiện nay, theo yêu cầu xử lý nước thải mía đường người ta chia ra các mức: Xử lý sơ bộ: trung hòa khử độc nước thải Xử lý tập trung: phương pháp cơ học : tách các tạp chất rắn và cặn lơ lửng, thiết bị: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng đợt I. Xử lý Sinh học: bể UASB, bể Aerotank : tách các chất hữu cơ dạng lơ lửng và hòa tan, sử dụng bể Aerotank cần chú ý tới liều lượng bùn, lưu lượng khí…, phải điều chỉnh ngay khi cần thiết Xử lý triệt để ( trước khi xả ra nguồn hoặc sử dụng lại ) bể lắng II, bể nén bùn, bể lọc áp lực và khử trùng II.2.2 Sơ đồ quy trình Xả ra khu xử lý cặn Bể nén bùn Lọc áp lực Khử trùng Hóa chất Nguồn tiếp nhận Bể UASB Bể Aerotank Bể lắng II Bùn tuần hoàn Xả cặn trở lại bể lắng 1 Sục khí Song chắn rác Hố thu gom Bể lắng cát Bể điều hòa Bể lắng I Sân phơi cát Cát Xả cặn Nước Thải II.2.3 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoát nước riêng ra hệ thống xử lý nước thải. Dòng thải sau khi qua song chắn rác (SCR) ở đầu mỗi cống thu chảy qua bể lắng cát  được đặt âm sâu dưới đất, ở đây sẽ giữ lại cát và các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn để đảm bảo sự hoạt động ổn định của các công trình xử lý tiếp theo. Phần rác thải thu được có thể dùng để sản xuất giấy, phân bón… Nước thải sau khi lắng cát sẽ tự chảy qua hầm tiếp nhận. Tiếp theo, nước thải được bơm qua bể điều hòa. Tại đây, lưu lượng và nồng độ nước thải ra sẽ được điều hòa ổn định. Trong bể, hệ thống máy khuấy sẽ trộn đều nhằm ổn định nồng độ các hợp chất trong nước thải, giá trị pH sẽ được điều chỉnh đến thông số tối ưu để quá trình xử lý sinh học hoạt động tốt. Nước thải được bơm từ bể điều hòa vào bể UASB, các hợp chất hữu cơ sẽ được phân hủy bằng bùn vi sinh kỵ khí. Khí sinh học được thu gom ở đầu ra của bể UASB giữ lại làm biogas , phần nước đã được giảm bớt tải lượng chất hữu cơ tự chảy qua aerotank để xử lý hiếu khí . Tại đây, khí được thổi vào bể bằng các đĩa phân phối khí nhằm tăng cường sự xáo trộn chất bẩn và cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí, đồng thời giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng. Lượng vi sinh vật hiếu khí sẽ được bổ sung bằng cách tuần hoàn bùn từ bể lắng. Nước thải sau khi được xử lý hiếu khí từ aerotank được dẫn vào bể lắng. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực, một phần bùn được tuần hoàn lại bể aerotank, phần còn lại sẽ được bơm vào bể chứa bùn và đem đi xử lý.Tiếp theo, nước trong từ máng thu nước aerotank được bơm qua bể lọc áp lực rồi khử trùng và lọc áp lực trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. II.2.4 Mô tả các công trình đơn vị II.2.4.1 Song chắn rác Dùng để tách bã mía trong nước thải, hiệu suất của quá trình phụ thuộc vào các yếu tố : Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thước mắt sàn, khoảng cách giữa các thanh chắn, lưu lượng và điều kiện dòng chảy. Tính chất nước thải: nồng độ chất rắn, kích thước của bã mía cần tách Đối với nước thải nhà máy đường, có thể dùng song chắn rác với các thanh đan xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước trước hầm bơm và cào rác thủ công. Rác thu được có thể thu hồi cùng với bã mía tại khu ép mía để chế biến thành các sản phẩm phụ như làm bột giấy, làm chất độn trong sản xuất vật liệu xây dựng. Song chắn rác thường đặt nghiêng so với mặt nằm ngang một góc 45o – 90o để tiện lợi khi cọ rửa Bộ phận cào rác có thể đặt trước hoặc sau song chắn. Đặt trước thường gây hiện tượng nén ép giữa các thanh đan do đó rác dễ đứt và bứt ra khỏi các thanh đan cuốn theo dòng nước. Nếu trong nước thải số lượng rác nhiều thì còn gây hiện tượng va thủy lực làm xê dịch hoặc sai lệch thiết bị cào rác, kẹt răng xích…Hầu như những nhược điểm đó không có ở song chắn rác với thiết bị cào rác đặt ở phía sau Lượng rác giữ lại ở song chắn rác phụ thuộc vào kích thước khe hở giữa các thanh đan. Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt. Giữ lại tất cả các tạp vật lớn. Nhược điểm: Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn. Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian Phải xử lý rác thứ cấp II.2.4.2 Hố thu gom Dùng để thu gom nước thải từ các dây chuyền sản xuất và nước thải sinh hoạt của nhà máy giúp cho hệt thống xử lý nước hoạt động ổn định và hiệu quả. II.2.4.3 Bể lắng cát Bể lắng cát dùng để chắn giữ những hạt cặn lớn có trong nước thải mà thành phần chủ yếu là cát và những mảnh vụn vô cơ khó phân hủy. Trên trạm xử lý nước thải việc lắng cát lại trong các bể lắng gây khó khăn cho công tác lấy cặn . Ngoài ra trong cặn có cát thì có thể làm cho các ống dẫn bùn của các bể lắng không hoạt động được, máy bơm dễ bị hỏng. Có ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (dạng chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có sục khí hoặc bể lắng cát có dòng chảy xoáy. Các hạt cát và những hat nhỏ không hòa tan trong nước thải khi đi qua bể lắng cát sẽ rơi xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực bằng tốc độ tương ứng với độ lớn và trọng lượng riêng của nó Tốc độ chuyển động của dòng chảy càng lớn thì tốc độ rơi của các hạt càng nhỏ vì thế cần làm ổn định dòng chảy của nước thải. Cát lấy ra khỏi bể lắng còn chứa nhiều nước, nên cần phải phơi khô chúng trước khi dùng vào những mục đích khác, thường được sử dụng vào mục đích xây dựng Thiết bị phơi khô thường là sân phơi, ở đây cát được sấy khô được chuyển đi nơi khác, nước tiêu từ sân phơi hay hố chứa cho thấm qua lớp đất phía dưới hoặc gom lại rồi bơm đổ về trước bể lắng cát hay công trình xử lý khác. II.2.4.4 Bể điều hòa Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1, nhằm: Điều chỉnh sự biến thiên về lưu lượng của nước thải theo từng giờ trong ngày. Tránh sự biến động về hàm lượng chất hữu cơ làm ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học. Kiểm soát pH của nước thải để tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình sinh học, hóa học sau đó. Do đặc trưng nước thải nhà máy đường có tính axit, nhiệt độ nước thải cao dẫn đến ức chế sự phát triển của vi sinh vật nước và lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải nhà máy đường tùy thuộc vào dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày đêm nên sử dụng bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ, ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào cho các công trình xử lý phía sau, ngăn ngừa hiện tượng xâm thực ở các công trình thoát nước. Phương châm đầu tiên là phải tính đến khả năng trung hòa lẫn nhau giữa các loại nước thải chứa axit và kiềm. Nước thải thường có pH không thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học hoặc thải ra môi trường, do đó nó cần phải được trung hòa. Có nhiều cách để tiến hành quá trình trung hòa: Trộn lẫn nước thải có pH acid và nước thải có pH bazơ. Bằng cách trộn lẫn hai loại nước thải có pH khác nhau, chúng ta có thể đạt được mục đích trung hòa. Quá trình này đòi hỏi bể điều hòa đủ lớn để chứa nước thải. Trung hòa nước thải acid: người ta thường cho nước thải có pH acid chảy qua một lớp đá vôi để trung hoà; hoặc cho dung dịch vôi vào nước thải, sau đó vôi được tách ra bằng quá trình lắng. Trung hòa nước thải kiềm: bằng các acid mạnh (lưu ý đến tính kinh tế). CO2 cũng có thể dùng để trung hòa nước thải kiềm, khi sục CO2 vào nước thải, nó tạo thành acid carbonic và trung hòa với nước thải. Thực tế được coi là đã trung hòa nếu hỗn hợp có pH = 6,5 - 8,5. Quá trình trung hòa được thực hiện trong các bể trung hòa kiểu làm việc liên tục hoặc gián đoạn theo chu kỳ Trong thành phần nước thải mía đường có chứa một lượng muối của các axit hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được loại bỏ bằng phương pháp xử lý vôi Dung tích bể được chọn theo thời gian điều hòa dựa vào biểu đồ thay đổi lưu lượng, nồng độ nước thải và yêu cầu mức độ điều hòa nồng độ nước thải Trong bể phải có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích để loại trừ các cú sốc về chất lượng cho các công trình xử lý sinh học phía sau và không cho cặn lắng trong bể II.2.4.5 Bể lắng I Bể lắng 1 đặt trước công trình xử lý sinh học có tác dụng loại bỏ một phần ss và chất hữu cơ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý sinh học ở công trình sau Ở trong nước thải hỗn hợp không hòa tan gồm tổ hợp nhiều phần nhỏ khác nhau về số lượng, hình dáng và trọng lượng riêng. Trong quá trình lắng các phần nhỏ sẽ liên kết vối nhau làm thay đổi hình dáng, kích thước và trọng lượng riêng của chúng. Quy luật lắng của tập hợp các dạng hạt bông khác nhau hoàn toàn khác đối với các hạt hình cầu riêng lẻ và đồng nhất. Ngoài ra, quá trình lắng được thực hiện không phải riêng điều kiện tĩnh mà nước luôn luôn chuyển động. Số lượng cặn tách ra khỏi nước thải trong các bể lắng phụ thuộc vào nồng độ nhiễm bẩn ban đầu, đặc tính riêng của cặn (hình dạng, kích thước, trọng lượng riêng, tốc độ rơi …) và thời gian nước lưu trong bể. Cho đến nay người ta vẫn chưa thể biểu thị tất cả các yếu tố ảnh hưởng phức tạp về hóa lý và thủy lực của quá trình lắng bằng một phương trình toán học. Do đó quá trình lắng động học chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm. Căn cứ theo chế độ làm việc thì bể lắng của nhà máy đường hoạt động liên tục, nước thải được chảy liên tục qua bể. Căn cứ theo chiều nước chảy trong bể người ta phân biệt thành bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng Radian, ngoài ra còn có bể lắng trong đó quá trình lắng nước được lọc qua tầng cặn lơ lửng- gọi là bể lắng trong. Trên thực tế, bể lắng dứng có nhiều ưu điểm so với bể lắng ngang nên được chọn nhiều hơn: thuận tiện trong công tác xả cặn, chiếm ít diện tích xây dựng. Song có nhược điểm là: chiều sâu xây dựng lớn làm tăng giá thành xây dựng (đặc biệt những nơi đất đai không thuận lợi), số lượng bể nhiều và hệ số lắng thấp. Bể lắng đứng thường sử dụng khi mực nước ngầm thấp và công suất trạm đến 30000 m3/ngày đêm. Cặn lắng xuống phần chứa tính với dung tính lưu lại không quá 2 ngày. Cặn xả ra khỏi bể nhờ ống xả bùn dưới áp suất thủy tĩnh 1,5- 2,0m. Để cặn tự chảy tới hố thu thí góc tạo bởi tường đáy bể và mặt nằm ngang không làm nhỏ hơn 450 Bể lắng đứng đạt năng suất cao là loại bể lắng đứng nước chảy từ trên xuống dưới đạt hiệu suất từ 60- 70% Một số biện pháp tăng cường năng suất lắng: Làm thoáng sơ bộ có bổ sung bùn hoạt tính gọi là làm thoáng đông tụ sinh học, còn không bổ sung bùn hoạt tính gọi là làm thoáng đơn giản. Làm thoáng đơn giản có thể tiến hành ngay ở trên mương máng dẫn nước vào bể lắng hoặc trong những công trình đặc biệt gọi là bể làm thoáng sơ bộ. Nếu bể làm thoáng và bể lắng kết hợp gọi là bể lắng làm thoáng. Khi làm thoáng sẽ diễn ra quá trình đông tụ và keo tụ các hạt tạp chất không hòa tan nhỏ có trọng lượng riêng xấp xỉ trọng lượng riêng của nước. Kết quả là làm thay đổi độ lớn thủy lực và tăng nhanh quá trình lắng các hạt cặn. Làm thoáng đơn giản cho hiệu suất lắng tăng lên 7-8%, thời gian làm thoáng lấy bằng 10-20 phút, lượng không khí cần thiết khoảng 0,5m3 không khí trên 1m3 nước thải. Làm thoáng đông tụ sinh học cho hiệu suất lắng cao hơn. Bởi vì ngòi các quá trình hóa lý, khi đông tụ sinh học một phần chất hòa tan dễ bị ô xi hóa cũng được ô xy hóa và khoáng hóa. II.2.4.6 Bể UASB Bể xử lý yếm khí UASB có hiệu quả xử lý rất tốt, đặc biệt đối với nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao như nước thải mía đường. Việc thiết kế và vận hành dễ dàng, phù hợp với điều kiện nhiệt độ ấm (30 – 40 0C). Với hàm lượng COD = 1800 (mg/l), BOD5 =1500 (mg/l) thích hợp cho xử lý yếm khí.  Cấu tạo: Bể có thể xây bằng gạch hoặc bằng bêtông cốt thép, thường có mặt bằng hình chữ nhật. Để tách khí khỏi nước thải, trong bể có gá thêm các tấm phẳng đặt nghiêng so với phương ngang ≥ 350. Bể UASB bao goomg các bộ phận: 1.Bể điều hòa lưu lượng và trạm bơm nước thải 2.Bộ phận đo và điều chỉnh pH 3.Định lượng chất dinh dưỡng N, P nếu cần 4.Ống dẫn và dàn ống phân phối đều nước thải trong bể 5.Thể tích vùng phản ứng hiếu khí 6.Cửa từng hoàn lại cặn lắng 7.Tấm chắn khí 8.Cửa dẫn hỗn hợp bồn nước sau khi đã tách khi vào ngăn lắng 9.Thể tích vùng bùn lắng 10.Máng thu nước 11.Ống dẫn hỗn hợp khí Metan 12.Ống dẫn nước sang bể xử lí hiếu khí ( đợt 2 ) 13.Thùng chứa khí 14.Ống dẫn khí đốt 15.Ống xả bùn dư thừa Quy trình hoạt động: Nước thải sau khi điều chỉnh pH theo ống dẫn vào hệ thống phân phối đảm bảo phân phối đều nước trên diện tích đáy bể. Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc v=0.6-0.9m/h. Hỗn hợp bùn yếm khí trong bể hấp phụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa thành khí (khoảng 70-80% là methane, 20-30% là carbonic). Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn cặn nổi lên trên làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng, khi hạt cặn nổi lên trên va phải tấm chắn (7) vỡ ra, khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới. Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí ra cửa (8) làm ngăn lắng. Nước thải trong ngăn lắng tách bùn lắng xuống đáy qua cửa (6) tuần hoàn lại vùng phản ứng yếm khí. Nước trong dâng lên trên được thu vào mang (10) theo ống (12) dẫn sang bể làm sạch hiếu khí (làm sạch đợt 2). Khí biogas được giàn ống (11) thu về bình chứa (13) rồi theo ống dẫn khí đốt (14) đi ra ngoài. Phân bố bùn trong bể: Bùn trong bể là sinh khối đóng vai trò quyết định trong việc phân hủy và chuyển hóa chất hữu cơ, bùn được chia thành 2 vùng rõ rệt trong bể pản ứng . Ở chiều cao khoảng ¼ bể tính từ đáy lên, lớp bùn hinh thành do các hạt cặn keo tụ nồng độ từ 5-7%, trên lớp này là lớp bùn lơ lửng nồng độ từ 1000-3000mg/l gồm các bông cặn chuyể động giữa lớp bùn đáy va bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống. Trên mặt tiếp giáp với pha khí, nồng độ bùn trong nước bé nhất.Nồng độ cao của bùn hoạt tính trong bể làm việc với tải lượng chất hữu cơ cao. Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc có hiệu quả đòi hỏi thời gian vận hành khởi động từ 3-4 tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo acid và vi khuẩn tạo men methane trước với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực ≤ 1/2 công suất thiết kế, thời gian khởi động có thể rút xuống từ 2-3 tuần. Lượng cặn dư bằng 0,15-0,2 hàm lượngCOD, tức bằng 1/2 cặn được sinh ra so với khi xử lý hiếu khí. Cặn dư định kỳ xả ra ngoài và có thể tiếp tục đưa đi làm khô. Công trình xử lý UASB được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải có hàm lượng các chất ô nhiễm hữu cơ cao. Xử lý yếm khí thường không đạt được nồng độ đầu ra thấp do khi hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải giảm sẽ làm giảm khả năng trao đổi chât của vi sinh vật phân giải yếm khí . Bể UASB thường được bố trí trước các hệ thống xử lý hiếu khí để làm giảm hàm lượng chất ô nhiễm đến nồng độ thích hợp trước khí tiến hành xử lý hiếu khí. Tốc độ dòng nước chuyển động đi lên trong hệ thống phải được tính toán để quá trình xử lý được vận hành tốt, thông thường vận tốc của dòng nước chuyển động đi lên vào khoảng 0,6 đến 0,9 (m/h). Một số đặc điểm của bể UASB: Xử lý tốt các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ tương đối cao, khả năng phân hủy sinh học tốt,nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới. Mùn nuôi cấy ban đầu phải có độ hoạt tính methane. Lượng bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể. Sử dụng bể UASB không thích hợp khi COD nhỏ hơn100mg/l. Nhưng khi COD lớn hơn 50000mg/l thi cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước đầu ra. Sử dụng bể UASB cũng không thích hợp khi SS lớn hơn 3000mg/l, hàm lượng amoni lớn hơn 2000mg/l, hàm lượng sunphate lớn hơn 500mg/l. Dựa vào các yếu tố trên có thể khẳng định rằng sử dụng UASB cho công nghệ xử lý nước thải mía đường là hợp lý nhất. Quá trình lắng trong bể UASB: Hỗn hợp vi sinh yếm khí phân hủy chất hữu cơ trong bể ở tình trạng trộn lẫn giữa 3 pha:khí, nước, bùn. Để đưa nước ra khỏi bể, trước hết phải tách khí ra khỏi hỗn hợp bằng các tấm khí đặt nghiêng so với phương ngang ≥ 550. Sau khi tách khí, hỗn hợp bùn nước chảy ra cửa với vận tốc 9-10m/h vào ngăn lắng . Thể tích ngăn lăng tính theo thời gian lưu nước ≥ 1 giờ. Cặn rơi xuống đáy hình nón của ngăn lắng chảy qua khe trở lại ngăn phân hủy yếm khí. Tổng chiều cao ngăn lăng 2m, chiều cao phần lắng ≥ 1m Quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh vật yếm khí trải xảy ra theo 3giai đoạn: Giai đoạn 1: Một nhóm vi sinh tự nhiên có trong nước thải phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipid thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như monosaccharide, amino acid để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh vật hoạt động. Giai đoạn 2: Nhóm vi khuẩn tạo ra men acid biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các acid hữu cơ, thượng là acid acetic. Nhóm vi khuẩn này thường được gọi là nhóm “acidogen” hay “acid fomer”. Trong số các vi khuẩn được phân lập từ bể kị khí bao gồm: Clostridium spp., Peptococcus anaerobus, Bifidobacterium spp., Staphylococcus và Escherichia coli. Giai đoạn 3: Nhóm vi khuẩn khí methane chuyển hóa hidro và acid acetic thành khí methane và cabonic. Nhóm vi khuẩn này được gọi và nhóm vi khuẩn khí methane hay “methanogen” hay “methane fomer”. Bọn vi khuẩn này còn được tìm thấy trong dạ dày của động vật và trong chất nền hữu cơ lấy từ sông và hồ. Các chi vi khuẩn đươc xác đinh chủ yếu được xác định bao gồm nhóm vi khuẩn hình que ( Methanobacterium, Methanobacillus) và nhóm vi khuẩn hình cầu ( Methanococcus, Methanosarcina ). Vai trò quan trọng của chúng là tiêu thụ hydro và acid acetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải đượ thực hiện khi khí methane và carbonic thoát ra khỏi hỗn hợp. II.2.4.7 Bể Aerotank Một số đặc điểm của bể Aerotank: Bể Aerotank là một công trình xử lý nước thải có dạng bể nhờ bùn hoạt tính và cấp oxy bằng khí nén hoặc làm thoáng, khuấy đảo liên tục. Bể phản ứng sinh học hiếu khí – aerotank là công trình bê tông cốt thép khối hình chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp chế tạo bể aerotank bằng sắt thép hình khối trụ. Bể dùng để phân hủy phần còn lại các chất hữu cơ có trong nước thải sau khi đã phân hủy kị khí. Thường nước thải sau khi đi qua bể phân hủy kị khí thì các chất hữu cơ trong nước thải chỉ có thể bị phân hủy tối đa là 90%. Sau khi qua bể kị khí thì còn khoảng 10 -20% các chất hữu cơ chưa bị phân hủy và tiếp tục được phân hủy tiếp bởi hệ hiếu khí. Hoạt động hiệu quả với hàm lượng chất hữu cơ không cao nhưng nó lại xử lý triệt để các chất hữu cơ đến nồng độ thấp. Do đó thiết bị hiếu khí bố trí ngay sau thiết bị xử lý yếm khí sẽ đảm bảo cho nước thải có đủ tiêu chuẩn ra nguồn tiếp nhận. Nguyên lý hoạt động của bể : Yêu cầu chumg của bể aerotank là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa không khí, nước thải và bùn. Quá trình chuyển hoá vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ hoạt động của các vi sinh vật (VSV)hiếu khí được thực hiện trong các bể bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa chất hữu cơ chứa trong nước thải. Vi khuẩn trong các bể bùn hoạt tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Arthrobacter, Bacillus, Nocardia, Nitrosomonas, Nitrobacter,…Ngoài ra còn có các loại hình sợi như Siphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Geotrichum, Lecicothrix. Các vi sinh vật khác đóng vai trò quan trọng trong bùn hoạt tính như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh. Trong bể xảy ra những quá trình sinh học như: Quá trình oxy hóa (hay dị hóa) (COHNS) + O2 + VK hiếu khí          →       CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng (1.1) Quá trình tổng hợp (đồng hóa) (COHNS) + O2 + VK hiếu khí + năng lượng        →       C5H7O2N (tế bào vi khuẩn mới) Các VSV trong bể tồn tại ở dạng huyền phù. Các huyền phù VSV có xu hướng lắng đọng xuống đáy do đó việc lắp đặt các cánh khuấy để khuấy trộn các dung dịch trong aerotank là điều rất cần thiết. Trong quá trình vận hành bể bắt buộc phải cung cấp oxy cho VSV hoạt động.Oxy cần thiết cho quá trình tăng trưởng tế bào và tiến hành các quá trình oxy hoá sinh học. Để cung cấp oxy từ bên ngoài vào cho bể thường sử dụng những cách sau: Thổi khí Nén khí Làm thoáng cơ học Thổi, nén khí với hệ thống cơ học Hoạt động của các máy khuấy và hệ thống thổi khí liên tục gây ra những tác động sau: Cung cấp oxy cho tế bào VSV. Làm xáo trộn dung dịch,tăng khả năng tiếp xúc giữa vật chất và tế bào VSV.Nhờ đó tốc độ phân giải các chất ngoài tế bào hay khả năng thẩm thấu của các chất vào trong tế bào sẽ tăng. Làm tăng mức độ oxy hoà tan. Phá vỡ thế bao vây của sản phẩm trao đổi chất xung quanh tế bào VSV. Làm tăng khả năng sinh sản của vi khuẩn vì tạo ra một lực cơ học tác động vào nơi phân chia, tăng nhanh khả năng tách đôi chúng ra. Giải phóng lượng nhiệt tăng lên khi tiến hành lên men. Quá trình sục khí không những cung cấp oxy cho vi khuẩn hoạt động để phân hủy chất hữu cơ, nó còn giúp cho việc việc khử sắt, magnesium, kích thích quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ khó phân hủy bằng con đường sinh học và tạo lượng DO đạt yêu cầu để thải ra môi trường. Quy trình vận hành Yêu cầu chung của vận hành đối với bể aerotank là nước thải đưa vào cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25 mg/l, pH = 6.5-9, nhiệt độ không nhỏ hơn 60C và không lớn hơn 300C. Nước thải chảy thủy lực vào bể bùn hoạt tính. Tại đây các chất hữu cơ có trong nước thải phân hủy bằng các vi khuẩn hiếu khí tồn tại ở dạng lơ lửng với mật độ cao (bùn hoạt tính) trong điều kiện sục khí. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể aerotank hoạt động. Hệ thống hai máy thổi khí và các hệ thống phân tán khí được sử dụng để cung cấp ôxy cho quá trình xử lý hiếu khí. Lượng ôxy đưa vào trong quá trình xử lý hiếu khí phụ thuộc vào lượng ôxy hòa tan trong nước (DO). VSV phân giải và hấp thụ chất hữu cơ tạo sinh khối và kết tụ lại lắng xuống đáy bể.Phần nước phía trên tiếp tục chảy qua bể lắng. Do VSV tăng sinh rất nhanh nên phần bùn dư được hút định kỳ. II.2.4.8 Bể lắng II Đặt sau aerotank , nhiệm vụ làm trong nước ở phần trên để xả ra nguồn tiếp nhận , cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để tuần hoàn lại aerotank. Thường có dạng tròn ( bể lắng đứng ,bể radial ) , dạng hình chữ nhật ( bể lắng ngang). Đối với dạng bể lắng hình chữ nhật ở đáy bể có thiết kế thanh gạt bùn theo chiều ngang của bể, thanh gạt này chuyển động về phía đầu vào của nước thải và gom bùn về một hố nhỏ ở đây, sau đó bùn được thải ra ngoài. Có hai loại bể lắng hình tròn: Loại 1 nước thải được đưa vào bể ở tâm của bể và lấy ra ở thành bể Loại 2 nước thải được đưa vào ở thành bể và lấy ra ở tâm bể. Quá trình lắng còn có thể kết hợp với quá trình tạo bông cặn hay đưa thêm vào một số hóa chất để cải thiện rõ nét hiệu suất lắng. Bể lắng ngang , chữ nhật thường có hiệu quả lắng thấp hơn bể lắng tròn vì cặn lắng tích lũy ở các góc bể thường bị máy gạt cặn khuấy động trôi theo dòng nước vào máng thu nước ra. Phần ống trung tâm xác định với lưu lượng tổng cộng (nước thải và bùn hoạt tính tuần hoàn) và tốc độ chảy v<= 30 mm/s. Còn bể chỉ tính với lưu lượng nước thải, vì bùn hoạt tính sẽ lắng xuống và lấy đi. Đáy bể có dạng chỏm nón để bùn dễ dàng tụt xuống đáy. Độ nghiêng thành trên của đáy không nhỏ hơn 45-500. Giữa phần công tác của bể và phần chứa bùn là phần nước trung hòa. Thể tích phần chứa bùn, lấy bằng thể tích bùn lắng xuống trong thời gian 2 giờ. Việc thu gom xả cặn cũng tiến hành như bể lắng I. Bùn từ bể lắng này được đưa vào bể chứa bùn, sau khi ổn định bùn được bơm tuần hoàn 1 phần vào bể aerotank, phần còn lại bơm qua bể nén bùn trọng lực sau đó bơm qua máy ép bùn băng tải, bùn sau khi ra khỏi máy ép bùn băng tải tạo thành banh bùn được bón ruộng, trồng cây hoặc chôn lắp hợp vệ sinh II.2.4.9 Bể lắng bùn Thu gom cặn chưa ổn định từ bể lắng 1, bể lắng 2 và cặn đã ổn định từ aerotank nhằm làm giảm bớt độ ẩm Bùn hoạt tính giữ lại ở bể lắng II có độ ẩm cao (99-99,2%). Một phần lớn bùn hoạt tính cho qua ngăn phục hồi và quay lại bể Aeroten, phần khác gọi là bùn dư trước khi đưa lên bể UASB cho qua bể nén bùn để giảm bớt độ ẩm và thể tích Lượng bùn hoạt tính dư, phụ thuộc vào hàm lượng các chất lơ lửng và hòa tan (chủ yếu là các chất hữu cơ) ở trong nước thải, vào hiệu suất lắng của bể lắng đợt I. Lượng bùn hoạt tính dư cũng dao động theo thời gian trong năm (về mùa hè giảm xuống). Bùn hoạt tính của nướ thải sản xuất cũng chứa nhiều tạp chất. Một số trong các loại tạp chất này có thể là những chất trơ đối với vi sinh vật. Một số khác có thể ngăn cản quá trình sinh hóa diễn ra khi xử lý bùn sau đó. Tính chất của các tạp chất sẽ ảnh hưởng tới tính chất vật lý của bùn, cụ thể là ảnh hưởng tới độ ẩm của bùn và khả năng nhr nước của nó khi phơi khô Người ta có thể sử dụng bùn hoạt tính cho thêm vào thức ăn cho gia súc, gia cầm II.2.4.10 Bể lọc áp lực Nước thải sau khi qua bể sinh học được bơm lên bể lọc áp lực để loại bỏ triệt để các bông cặn còn xót lại ở trong nước. Các hạt cặn này được giữ lại trên bề mặt vật liệu lọc, phần nước trong được dẫn qua bể lọc nano dạng khô. Bể lọc áp lực là loại bể lọc nhanh kín, thường được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng và hình trụ ngang. II.2.4.11 Bể khử trùng Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết các vi sinh vật. Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hóa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sử dụng các bức xạ. Các hóa chất thường sử dụng cho quá trình khử trùng là chlorine và các hợp chất của nó, bromine, ozone, phenol và các phenolic, cồn, kim loại nặng và các hợp chất của nó, xà bông và bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít. III. Kết luận và Kiến nghị Nước thải mía đường có tính chất đặc trưng là nồng độ chất hữu cơ rất cao vì vậy trong công nghệ xử lý đòi hỏi hệ thống phải có bể phân hủy chất hữu cơ, sử dụng bể UASB và bể Arotank là rất phù hợp. Nhưng trước khi cho qua bể UASB phải cần có các công trình xử lý khác (song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hòa, bể lắng I) để giảm bớt nồng độ chất hữu cơ. Các vi sinh vật có vai trò to lớn trong khả năng tự làm sạch nguồn nước. Sử dụng các vi sinh vật để giúp loại bỏ các chất bẩn trong nước thải làm cho nước giảm ô nhiễm, Giảm gây ô nhiễm môi trường, Giảm thiểu tối đa các loại nước thải ra môi trường, có ý thức trong việc bảo vệ môi trường Các vi sinh vật có khả năng xử lý tốt các chât hữu cơ trong nước thải mía đường. Bể sinh học có khả năng phân hủy sinh học tốt nhưng nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới, tạo lượng DO đạt yêu cầu để thải ra môi trường do đó rất thích hợp cho việc xử lý nước thải bị ô nhiễm do chất hữu cơ Ngành mía đường góp phần làm tăng trưởng nền kinh tế nhưng nước thải của nó sẽ gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý triệt để. Vì vậy cần phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải sao cho khi thải ra đạt tiêu chuẩn, không làm ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch môi trường. Cần chú trọng hơn về vai trò của vi sinh vật trong các quá trình xử lý nước thải cũng như các quá trình xử lý khác. Tạo điều kiện sống cho các vi sinh vật trong các quá trình tự làm sạch nguồn nước. Nghiên cứu, phát triển, tìm ra các loài vi siinh vật có khả năng xử lý chất thải bảo vệ môi trường IV. Tài liệu tham khảo Trần Hiếu Huệ, Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1998. PGSTS Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất bản xây dựng, 1996. TS. Lê Quốc Tuấn, Vi Sinh Môi Trường, Đại học nông lâm TpHCM, khoa Môi trường và tài nguyên, 2009. Tác giả Nguyễn Thành Xuân, Đề tài cải tạo hệ thống xử lý nước thải công ty cổ phần mía đường Biên Hòa, Luận văn kỹ sư,chuyên ngành kỹ thuật môi trường, 7/2007. Một số trang web: NGÀNH MÍA ĐƯỜNG VIỆT NAM VỚI SỰ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN BỀN