Ứng dụng mật rỉ đường trong xử lý nước thải đạt hiệu quả

Mật rỉ đường là một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất đường, nhưng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước thải. Với hàm lượng carbon hữu cơ cao, mật rỉ đường cung cấp nguồn thức ăn dồi dào cho vi sinh vật trong bể sinh học, giúp cân bằng tỷ lệ BOD/N/P và nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

Mật rỉ đường là gì? Vai trò của mật rỉ đường trong xử lý nước thải?

Mật rỉ đường, còn được gọi là rỉ mật hay rỉ đường, là một sản phẩm phụ có dạng lỏng, dày, và đặc sánh, được tạo ra trong quá trình cô đặc và kết tinh đường từ cây mía. Tên tiếng Anh của mật rỉ là Molasses. Thành phần chính của nó chủ yếu là Sucrose (đường mía), cùng với một lượng nhỏ Glucose và Fructose.

Các đặc tính cơ bản của mật rỉ đường bao gồm:

• Độ Brix: Đây là chỉ số về độ đặc, thường dao động từ 72% đến 88%, phổ biến nhất trong khoảng 75% đến 78%.
• Hàm lượng đường: Tổng hàm lượng đường của mật rỉ nằm trong khoảng 45% đến 55%, với mức phổ biến là 48% đến 52%.
• Màu sắc: Mật rỉ thường có màu nâu đen đặc trưng.

Mật rỉ đường chủ yếu bao gồm các loại đường đơn và đường phức hợp. Trong lĩnh vực xử lý nước thải, mật rỉ được sử dụng phổ biến như một nguồn cung cấp carbon cho các vi sinh vật xử lý các chất ô nhiễm. Ngoài mật rỉ đường, các chất khác như methanol và cám gạo cũng thường được dùng làm nguồn carbon để hỗ trợ vi sinh vật trong quá trình phân hủy sinh học.

Mật rỉ đường được áp dụng vào công nghệ xử lý nước thải nào?

Thêm mật rỉ đường vào hệ thống xử lý nước thải để cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật là một giải pháp được nhiều kỹ sư lựa chọn. Những lợi ích chính khi sử dụng mật rỉ đường bao gồm:

• Hàm lượng Vitamin và khoáng chất dồi dào trong mật rỉ đường giúp quá trình nuôi cấy vi sinh trong bể xử lý hiếu khí diễn ra hiệu quả hơn.
• Đảm bảo cân bằng dinh dưỡng cho hệ thống, đặc biệt đối với các loại nước thải nghèo dinh dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động và phân hủy các chất ô nhiễm.
• Giá thành hợp lý, dễ bảo quản và dễ dàng sử dụng.

Nhờ những ưu điểm này, mật rỉ đường có thể được tích hợp vào nhiều hệ thống xử lý nước thải sinh học hiện nay, bao gồm các ngành cao su, dệt nhuộm, thủy sản, công nghiệp và sinh hoạt.

Những trường hợp nào cần bổ sung mật rỉ đường?

Mật rỉ đường đóng vai trò quan trọng trong việc bổ sung nguồn Cacbon với chi phí thấp và dễ dàng tìm kiếm. Việc sử dụng mật rỉ đường trong hệ thống xử lý nước thải rất cần thiết khi tỷ lệ C/N không đạt chuẩn, làm ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ vi sinh.

Cụ thể, các tỷ lệ C/N tiêu chuẩn trong bể kỵ khí và bể hiếu khí như sau:

• Ở bể kỵ khí (UASB): Tỷ lệ C/N = 70/1.
• Ở bể hiếu khí (Aerotank): Tỷ lệ C/N = 30/1.

– Đối với bể kỵ khí hay UASB: Để hệ vi sinh phát triển tốt nhất, cần duy trì tỷ lệ dinh dưỡng C:N

= 350:5:1. Khi vận hành hệ thống xử lý nước thải kỵ khí, việc duy trì tỷ lệ này là điều kiện tiên quyết. Nếu thiếu hụt Cacbon, mật rỉ đường là giải pháp bổ sung nhanh chóng và hiệu quả về chi phí.

– Đối với bể hiếu khí (Aerotank): Tỷ lệ dinh dưỡng tại bể hiếu khí là C:N

= 150:5:1, khác với bể kỵ khí. Đảm bảo tỷ lệ dinh dưỡng hợp lý sẽ giúp tối ưu hiệu suất xử lý của hệ thống và duy trì hoạt động của hệ vi sinh.

Sử dụng mật rỉ đường trong xử lý nước thải như thế nào cho hợp lý?

Để áp dụng phương pháp xử lý sinh học cho một loại nước thải, tỷ lệ BOD/COD cần phải lớn hơn 0,5. Tỷ lệ BOD/COD càng cao đồng nghĩa với việc nước thải chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn cho vi sinh vật. Tuy nhiên, một số loại nước thải đặc thù lại chứa rất ít chất hữu cơ dễ phân hủy hòa tan, dẫn đến tỷ lệ BOD/COD thấp, khiến cho phương pháp xử lý sinh học không khả thi. Để cải thiện chỉ số này, người ta có thể bổ sung mật rỉ đường nhằm tăng cường lượng chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, từ đó nâng cao tỷ lệ BOD/COD.

Mục đích của việc sử dụng mật rỉ trong xử lý nước thải chủ yếu là cung cấp nguồn carbon cho vi sinh vật. Các tế bào vi sinh cần ba nguyên tố chính là Carbon, Nitơ và Photpho, nhưng tỷ lệ giữa Nitơ và Photpho thường thấp hơn nhiều so với Carbon. Trong nước thải, nguồn cung cấp Nitơ và Photpho thường dư thừa so với Carbon. Tỷ lệ tối ưu giữa C:N được coi là 100:5:1, vì vậy việc bổ sung Carbon là cần thiết để đảm bảo sự phát triển tốt của hệ vi sinh.

Về liều lượng bổ sung chúng ta chia thành 2 giai đoạn để có liều lượng cụ thể:

• Trong giai đoạn nuôi cấy ban đầu: ở giai đoạn này, chúng ta sử dụng nước sạch để nuôi cấy, chưa có nước thải nào được đưa vào hệ thống, vì vậy toàn bộ cơ chất cần thiết sẽ do chúng ta cung cấp. Trong giai đoạn này, lượng bổ sung cần thiết là 5-6 kg/100m³/ngày và việc bổ sung này phải diễn ra liên tục.

Việc bổ sung liên tục này khiến cho nước trong bể vi sinh vật có màu vàng của mật rỉ. Nếu màu sắc nhạt thì không có vấn đề gì, nhưng nếu màu sắc đậm thì chúng ta nên giảm lượng mật rỉ bổ sung. Sau khoảng 10-15 ngày nuôi cấy, chúng ta có thể bắt đầu cho nước thải vào (chỉ nên bổ sung tối đa 10% tải trọng mỗi ngày cho đến khi đạt đủ tải). Lúc này, một lượng chất dinh dưỡng sẽ được cung cấp theo nước thải, do đó lượng mật rỉ cần bổ sung sẽ giảm và sẽ được điều chỉnh theo liều lượng bổ sung khi đã ổn định như sau.

• Khi hệ thống hoạt động ổn định, lượng mật rỉ sẽ giảm (do một phần chất dinh dưỡng từ nước thải được bổ sung). Liều lượng bổ sung khoảng 1-2 kg cho mỗi 100m³ nước thải, tần suất bổ sung từ 2-3 lần mỗi tuần. Nếu khi hệ thống đã đạt công suất tối đa mà nước ra chỉ hơi ngả vàng, ta chỉ cần giảm lượng mật rỉ thì nước sẽ trong và đạt tiêu chuẩn đầu ra.

Lưu ý khi bổ sung mật rỉ đường để đạt hiệu quả cao nhất!

Khi bổ sung mật rỉ, cần lưu ý những điểm sau đây:

• Vị trí bổ sung: Nên cho mật rỉ vào vị trí đầu vào của hệ thống, thực hiện châm theo liều lượng được chỉ định và nên châm nhỏ giọt để cung cấp đủ dinh dưỡng cho toàn bộ hệ thống, tránh châm một lần với liều lượng lớn.
• Liều lượng: Cần bổ sung đúng lượng cần thiết, vì việc bổ sung quá mức có thể làm tăng hàm lượng COD trong nước thải đầu ra, ảnh hưởng đến chất lượng xử lý.
• Độ màu: Sử dụng mật rỉ có thể làm cho nước thải đầu ra có màu vàng. Do đó, cần chú ý đến vấn đề này để có biện pháp xử lý thích hợp.
• Bảo quản: Vì mật rỉ là nguồn dinh dưỡng dễ bị phân hủy, nên các vật dụng chứa mật rỉ cần được vệ sinh sạch sẽ để tránh nhiễm khuẩn, ngăn chặn sự phát triển của các sinh vật không có lợi và bảo đảm chất lượng của mật rỉ.

Kết Luận

Mật rỉ đường là một giải pháp hiệu quả, an toàn và tiết kiệm chi phí trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Với những ưu điểm vượt trội như cung cấp nguồn carbon dồi dào, an toàn trong quá trình sử dụng và giá thành rẻ hơn methanol, mật rỉ đường ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Việc sử dụng đúng cách và liều lượng sẽ đảm bảo tối ưu hóa hiệu quả của hệ thống xử lý và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.