Quy trình xử lý nước thải tinh bột sắn hiệu quả nhất hiện nay

Nước thải từ quá trình sản xuất tinh bột sắn là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lý đúng cách. Việc xử lý nước thải tinh bột sắn không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí xử lý. Bài viết này sẽ giới thiệu về các phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn, từ quy trình cơ bản đến công nghệ tiên tiến nhất hiện nay.

Nguồn gốc và thành phần của nước thải tinh bột sắn

Nước thải tinh bột sắn chủ yếu được tạo ra từ các quá trình sản xuất tinh bột như: ngâm, nghiền, lọc, tinh chế, sấy. Thành phần chính của nước thải này bao gồm:

• Chất hữu cơ: Tinh bột, đường, protein
• Chất rắn lơ lửng: Bột sắn, bùn
• BOD, COD: Chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa và hóa học cao
• Các chất khác: Màu, mùi, vi sinh vật

Ứng dụng của tinh bột sắn

Ngành công nghiệp tinh bột sắn ngày càng phát triển mạnh mẽ, đòi hỏi các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả. Tinh bột sắn đã chứng minh vai trò quan trọng trong sản xuất hàng loạt sản phẩm đa dạng, từ thực phẩm, công nghiệp đến các ứng dụng sinh học và hóa học. Dưới đây là một số ứng dụng chính của sắn và tinh bột sắn:

• Sản xuất Ethanol: Sắn lát là nguồn nguyên liệu thay thế tiềm năng để sản xuất cồn công nghiệp, rượu y tế và các loại nhiên liệu sinh học.
• Thức ăn chăn nuôi: Sắn củ, bột sắn và lá sắn là nguồn thức ăn dinh dưỡng cho gia súc, gia cầm và cá nuôi, đóng vai trò quan trọng trong ngành nông nghiệp.
• Thực phẩm chế biến: Sắn được sử dụng để sản xuất thực phẩm đóng hộp, thực phẩm đông lạnh, nước sốt, salad và thậm chí là thực phẩm dành cho trẻ em.
• Bột ngọt: Tinh bột sắn là nguyên liệu chính để sản xuất bột ngọt tại châu Á, giúp tăng cường hương vị cho nhiều loại món ăn, điển hình như Ajinomoto.
• Chất tạo ngọt: Glucose và fructose chiết xuất từ tinh bột sắn được sử dụng thay thế sucrose trong mứt, trái cây đóng hộp và nhiều sản phẩm khác.
• Keo dán công nghiệp: Tinh bột sắn là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất các loại keo dán chất lượng cao, sử dụng trong giấy, nhãn mác, phong bì, và tem.
• Sản phẩm phân hủy sinh học: Tinh bột sắn được ứng dụng như một loại polyme sinh học, thay thế nhựa trong sản xuất bao bì thân thiện với môi trường.
• Ván ép công nghiệp: Keo từ tinh bột sắn đóng vai trò quyết định trong việc tạo nên chất lượng và độ bền của ván ép.
• Ngành giấy: Tinh bột sắn cải thiện quy trình sản xuất giấy, giúp nâng cao hiệu suất và giảm lãng phí nguyên liệu.

Với sự phát triển của ngành công nghiệp tinh bột sắn, việc xử lý nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất là yếu tố không thể xem nhẹ, đảm bảo vừa phát triển bền vững vừa bảo vệ môi trường.

Đặc trưng và quy chuẩn của nước thải chế biến tinh bột sắn

Để xử lý hiệu quả nước thải từ quá trình sản xuất tinh bột sắn, đơn vị vận hành hệ thống cần hiểu rõ đặc điểm và thành phần của nguồn nước thải này. Điều này giúp đưa ra phương án xử lý tối ưu, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu rủi ro phát sinh.

Về mặt đặc điểm nhận biết, nước thải tinh bột sắn thường có màu trắng đục, kèm theo mùi chua đặc trưng. Thành phần chính trong nước thải gồm các chất hữu cơ như tinh bột, protein, xenluloza, pectin và đường. Qua phân tích mẫu, nước thải tinh bột sắn cho thấy các thông số đặc trưng sau:

• Hàm lượng chất hữu cơ rất cao.
• Độ pH thấp, mang tính axit.
• Nồng độ chất rắn lơ lửng (TSS) từ 1.150-2.000 mg/L.
• Chỉ số BOD5 từ 500-1.000 mg/L, COD từ 1.500-2.000 mg/L, vượt quy chuẩn cho phép từ 15-20 lần.
• Hàm lượng N, P cao, là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật.
• Nước thải dễ phân hủy sinh học nhưng chứa Cyanua (CN-) – một chất độc hại có khả năng gây ung thư.

Hiện nay, cả nước có hơn 60 nhà máy sản xuất tinh bột sắn quy mô lớn cùng hơn 4.000 cơ sở chế biến vừa và nhỏ. Trung bình, mỗi cơ sở sử dụng khoảng 40m³ nước để chế biến 1 tấn sắn tươi qua các công đoạn như rửa củ, ngâm, lọc bột và làm sạch thiết bị.

Lượng nước thải cùng nồng độ chất ô nhiễm phát sinh từ các cơ sở này là rất lớn. Việc xả thải trực tiếp ra môi trường mà không qua xử lý sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người.

Để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ban hành Quy chuẩn QCVN 63:2017/BTNMT, quy định các thông số kỹ thuật bắt buộc đối với nước thải tinh bột sắn trước khi xả thải. Thông tin chi tiết xem tại: QCVN 63:2017/BTNMT.

Quy trình 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 quá trình chế biến tinh bột sắn được thu gom qua hệ thống mương dẫn, nơi lắp đặt “Song chắn rác” để loại bỏ các tạp chất như vỏ sắn và chất rắn có kích thước lớn. Sau đó, nước thải được chuyển qua “Bể lắng cát”.

Do đặc thù của nước thải chế biến tinh bột sắn chứa hàm lượng cát lớn, việc sử dụng “Bể lắng cát” là rất cần thiết. Tại đây, bể có nhiệm vụ loại bỏ cát, các mảnh kim loại và các tạp chất khác trong nước thải vệ sinh nhà xưởng. Cát lắng đọng sẽ được thu gom và vận chuyển đến khu vực sân phơi.

Tiếp theo, nước thải được dẫn vào “Bể điều hòa”, nơi lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm được điều chỉnh để tăng hiệu quả xử lý ở các công đoạn sau.

Nước thải từ nhà máy thường có pH thấp do quá trình lên men axit trong sản xuất tinh bột. Vì vậy, trước khi xử lý sinh học (yêu cầu pH từ 6,8 – 8,5) hoặc hóa lý, nước thải cần được trung hòa bằng “Bể điều chỉnh pH”. Bể này đảm bảo pH đạt mức phù hợp cho các bước xử lý tiếp theo.

Trong “Bể keo tụ tạo bông”, hóa chất keo tụ được thêm vào với liều lượng được kiểm soát. Dưới tác động của hệ thống khuấy trộn, hóa chất được hòa tan đều, giúp các hạt cặn nhỏ kết dính thành bông cặn lớn hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng ở “Bể lắng 1”.

Tại “Bể lắng 1”, phần lớn SS (chất rắn lơ lửng) và một phần BOD, COD được loại bỏ nhờ quá trình lắng cặn. Bùn lắng dưới đáy bể được bơm qua “Bể chứa bùn” để xử lý.

Sau đó, nước thải được chuyển sang “Bể UASB” để xử lý kỵ khí. Trong bể này, các vi sinh vật kỵ khí phân hủy khoảng 75% COD và BOD, đồng thời giảm đáng kể hàm lượng CN- (cyanide), chuẩn bị cho giai đoạn xử lý tiếp theo.

Nước thải sau xử lý kỵ khí được dẫn đến “Bể Aerotank” để tiếp tục xử lý chất hữu cơ còn lại. Tại đây, các vi sinh vật hiếu khí (bùn hoạt tính) phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản như CO2, H2O, nhờ vào hệ thống máy thổi khí.

Nước thải từ “Bể Aerotank” được đưa sang “Bể lắng 2”, nơi diễn ra quá trình tách nước và bùn hoạt tính. Phần bùn được bơm tuần hoàn về “Bể Aerotank” để duy trì hệ vi sinh, trong khi bùn dư được đưa đến “Bể chứa bùn” để xử lý.

Cuối cùng, nước thải sau xử lý được dẫn đến “Hồ sinh học” để ổn định trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn được thiết kế nhằm đáp ứng tiêu chuẩn “QCVN 63:2017/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến tinh bột sắn”.

Kết luận

Việc xử lý nước thải tinh bột sắn là một vấn đề quan trọng và cần thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các phương pháp xử lý hiện tại đã đạt được nhiều tiến bộ, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết. Cần đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Bài viết này hy vọng đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hoặc cần thêm thông tin, hãy để lại bình luận phía dưới!