QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT SẮN: GIẢI PHÁP HIỆU QUẢ CHO MÔI TRƯỜNG.

Ngành công nghiệp chế biến tinh bột đã ngày càng khẳng định vị thế quan trọng của mình trong nền kinh tế, đóng góp không nhỏ vào việc cung cấp thực phẩm và nguyên liệu cho nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích kinh tế, quá trình chế biến này cũng tạo ra một lượng nước thải đáng kể, chứa đựng nhiều chất ô nhiễm.

Trong bối cảnh này, VISE cam kết cung cấp và đưa ra các giải pháp  Quy trình xử lý nước thải tinh bột sắn góp phần nâng cao chất lượng môi trường sống. Chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu sâu hơn về thành phần và đặc điểm của nước thải từ chế biến tinh bột trong phần tiếp theo.

NGUỒN GỐC, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI TỪ CHẾ BIẾN TINH BỘT

---

NGUỒN GỐC PHÁT SINH

Nước thải trong ngành chế biến tinh bột sắn phát sinh từ nhiều công đoạn khác nhau trong quy trình sản xuất:

• Công đoạn Rửa củ sắn:

  • Đây là giai đoạn đầu tiên, nước được sử dụng để rửa sạch đất cát, tạp chất bám trên bề mặt củ sắn trước khi đưa vào chế biến.
  • Nước thải từ công đoạn này thường chứa nhiều cát, đất, sạn, vỏ sắn vụn và một lượng nhỏ chất hữu cơ.

• Công đoạn Nghiền và Tách tinh bột:

  • Sau khi rửa, củ sắn được nghiền nát và hòa với nước để tách tinh bột ra khỏi bã.
  • Nước thải từ giai đoạn này chứa hàm lượng tinh bột, protein, xenluloza, pectin, đường và các chất hữu cơ hòa tan/lơ lửng rất cao. Đây là nguồn ô nhiễm chính và lớn nhất.

• Công đoạn Tinh chế, Lọc, Ly tâm:

  • Quá trình này nhằm loại bỏ các tạp chất còn sót lại, làm sạch tinh bột.
  • Nước thải phát sinh từ việc rửa sàng, ly tâm, và làm sạch tinh bột. Nước thải ở đây vẫn chứa hàm lượng chất hữu cơ, tinh bột và chất rắn lơ lửng cao.

• Nước thải từ quá trình Vệ sinh thiết bị, nhà xưởng:

  • Nước dùng để vệ sinh máy móc, sàn nhà, thiết bị sản xuất định kỳ.
  • Loại nước thải này chứa các chất tẩy rửa, cặn bẩn, tinh bột dư thừa và các chất hữu cơ khác.

• Nước thải sinh hoạt:

  • Phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của công nhân viên trong nhà máy (nhà vệ sinh, nhà ăn).
  • Chứa các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, vi sinh vật gây bệnh.

THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

Nước thải chế biến tinh bột sắn được đánh giá là loại nước thải có mức độ ô nhiễm cao và phức tạp, với các đặc điểm chính sau:

• Hàm lượng Chất hữu cơ rất cao:

  • Đây là đặc điểm nổi bật nhất. Nước thải chứa nhiều tinh bột dư thừa, đường, protein, xenluloza, pectin và các sản phẩm phân hủy hữu cơ khác.
  • Các chỉ số BOD5 (Nhu cầu Oxy Sinh hóa) và COD (Nhu cầu Oxy Hóa học) thường rất cao, vượt quy chuẩn cho phép nhiều lần (ví dụ: BOD5 có thể từ $4.000-20.000mg/l$, COD từ $10.000-30.000mg/l$). Điều này phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ cực kỳ lớn.

• Hàm lượng Chất rắn lơ lửng (TSS) cao:

  • Nước thải chứa nhiều hạt tinh bột, xơ sợi sắn, đất, cát và các chất cặn bã khác ở dạng lơ lửng.
  • Hàm lượng TSS có thể dao động từ $1.150-2.000mg/l$, làm cho nước có màu đục hoặc trắng sữa. TSS cao gây lắng đọng, tắc nghẽn đường ống và giảm hiệu quả xử lý của các công trình phía sau.

• Độ pH thấp (Tính axit):

  • Độ pH của nước thải tinh bột sắn thường dao động trong khoảng từ $4.5-6.5$ (có thể thấp hơn), mang tính axit.
  • Nguyên nhân là do quá trình phân hủy và lên men các hợp chất hữu cơ trong nước thải tạo ra các axit hữu cơ. Độ pH thấp có thể ức chế hoạt động của vi sinh vật trong các công trình xử lý sinh học.

• Chứa Chất dinh dưỡng (Nitơ và Phốt pho) cao:

  • Nước thải có thể chứa lượng lớn các chất dinh dưỡng như Nitơ (từ protein) và Phốt pho (từ photphat trong củ sắn).
  • Đây là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật, nhưng nếu không được loại bỏ, sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng (eutrophication) cho nguồn nước tiếp nhận.

• Màu sắc và Mùi:

  • Nước thải thường có màu trắng đục hoặc nâu nhạt.
  • Đặc biệt, nước thải có mùi hôi khó chịu, đặc trưng của quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ, tạo ra các khí như amoniac (NH3​), hydro sulfide (H2​S) và các hợp chất bay hơi khác.

• Chứa Cyanua (CN-):

  • Một đặc điểm đáng lưu ý là trong thành phần của củ sắn có chứa Cyanua (HCN) – một chất cực độc. Khi ngâm và chế biến, một phần Cyanua có thể hòa tan vào nước và theo nước thải ra ngoài.
  • Cyanua là chất độc hại, có khả năng gây ung thư và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và sinh vật thủy sinh.

• Khả năng phân hủy sinh học:

  • Mặc dù có nồng độ ô nhiễm cao, phần lớn các chất hữu cơ trong nước thải tinh bột sắn là các hợp chất dễ phân hủy sinh học. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng các phương pháp xử lý sinh học.

Xem thêm: TÍN DỤNG XANH VÀ TRÁI PHIẾU XANH: ĐỘNG LỰC CHO PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ/ SẮN

---

Quy trình dưới đây là một hệ thống xử lý nước thải tinh bột sắn/ khoai mì hiện đại, tích hợp các công nghệ tiên tiến nhất, từ tiền xử lý cơ học đến sinh học chuyên sâu và xử lý bùn, nhằm đảm bảo nước thải đầu ra đạt chuẩn nghiêm ngặt và hướng tới mục tiêu phát triển bền vững.

Hình 3: Quy trình xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

SONG CHẮN RÁC (Screening):

• Mục đích: Ngăn chặn các vật rắn có kích thước lớn như vỏ sắn, bã sắn, lá cây, bao bì, sợi… xâm nhập vào hệ thống, tránh gây tắc nghẽn đường ống và hư hỏng bơm.
• Nguyên lý: Nước thải được dẫn qua các lưới chắn có khe hở khác nhau (thô và tinh). Các vật rắn bị giữ lại trên bề mặt lưới và được thu gom định kỳ.
• Lợi ích: Đảm bảo hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ cho các thiết bị cơ khí và công trình xử lý tiếp theo.

BỂ LẮNG CÁT (Grit Chamber):

• Mục đích: Tách các hạt vô cơ có trọng lượng riêng lớn như cát, sỏi, đất, mảnh kim loại… ra khỏi nước thải. Những hạt này có thể gây mài mòn thiết bị và tích tụ, làm giảm thể tích hữu ích của các bể.
• Nguyên lý: Giảm tốc độ dòng chảy của nước thải, tạo điều kiện cho các hạt nặng lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực. Cát lắng được loại bỏ thường xuyên.
• Lợi ích: Bảo vệ bơm và đường ống khỏi bị mài mòn, duy trì dung tích hiệu quả của các bể xử lý.

BỂ ĐIỀU HÒA (Equalization Tank):

• Mục đích: Ổn định lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Đặc thù của nước thải tinh bột sắn là có sự biến động lớn về cả lưu lượng và nồng độ theo từng thời điểm sản xuất.
• Nguyên lý: Nước thải được thu gom và lưu trữ trong bể một khoảng thời gian đủ để pha trộn. Hệ thống khuấy trộn (sục khí thô hoặc cánh khuấy cơ học) được lắp đặt để trộn đều nước thải, ngăn ngừa lắng cặn và quá trình phân hủy kỵ khí gây mùi hôi.
• Lợi ích: Tạo ra một dòng nước thải đồng nhất, giúp các công trình xử lý sinh học và hóa lý phía sau hoạt động ổn định, hiệu quả tối ưu và tránh tình trạng sốc tải.

BỂ LẮNG SƠ BỘ (Primary Sedimentation Tank):

• Mục đích: Loại bỏ các chất rắn lơ lửng có khả năng lắng (như tinh bột, xơ sợi nhỏ, cặn bã) và một phần chất hữu cơ dễ lắng.
• Nguyên lý: Nước thải được dẫn vào bể với tốc độ chậm, tạo điều kiện cho các hạt có tỷ trọng lớn hơn nước lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực. Nước trong phía trên được thu gom và chuyển sang giai đoạn sinh học. Bùn lắng (bùn sơ cấp) được bơm về bể chứa bùn.
• Lợi ích: Giảm đáng kể tải lượng chất rắn lơ lửng và chỉ số BOD/COD cho các công trình xử lý sinh học phía sau, giúp giảm kích thước và chi phí vận hành cho các bể này.

BỂ KỴ KHÍ (Anaerobic Reactor – UASB):

• Mục đích: Xử lý triệt để các chất hữu cơ có nồng độ rất cao trong điều kiện hoàn toàn không có oxy. Đây là công đoạn đặc biệt hiệu quả cho nước thải tinh bột sắn.
• Nguyên lý: Các nhóm vi sinh vật kỵ khí sẽ hoạt động mạnh mẽ để phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các hợp chất đơn giản hơn và tạo ra khí sinh học (biogas), chủ yếu là methane (CH4​) và carbon dioxide (CO2​). Các công nghệ như UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) hoặc EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) là các lựa chọn hàng đầu, cho phép duy trì nồng độ bùn hạt cao, tăng hiệu suất xử lý và thu hồi biogas làm nguồn năng lượng tái tạo.
• Lợi ích: Giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ (COD, BOD) rất lớn (thường đạt 70-85%), đồng thời tạo ra nguồn năng lượng sạch và giảm lượng bùn sinh học dư.

BỂ THIẾU KHÍ (Anoxic Tank):

• Mục đích: Loại bỏ Nitơ tổng số trong nước thải thông qua quá trình khử Nitrat (Denitrification) trong điều kiện thiếu oxy.
• Nguyên lý: Nước thải từ bể kỵ khí, kết hợp với dòng tuần hoàn giàu Nitrat từ bể hiếu khí, chảy vào bể anoxic. Tại đây, các vi sinh vật thiếu khí sử dụng oxy từ Nitrat (NO3−​) thay vì oxy phân tử để oxy hóa chất hữu cơ, chuyển hóa NO3−​ thành khí Nitơ tự do (N2​) bay lên khỏi mặt nước. Hệ thống bơm trộn (ví dụ: bơm trộn trục ngang) đảm bảo khuấy trộn đều, tạo điều kiện thiếu oxy lý tưởng và tối ưu hóa sự tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất ô nhiễm.
• Lợi ích: Giảm thiểu đáng kể hiện tượng phú dưỡng nguồn tiếp nhận do dư thừa Nitơ, góp phần bảo vệ chất lượng nước sông, hồ.

BỂ HIẾU KHÍ AEROTANK (Aerobic Tank):

• Mục đích: Tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ còn lại và chuyển hóa Amoni (Nitơ dạng NH4+​) thành Nitrat (Nitrat hóa) trong điều kiện có oxy.
• Nguyên lý hoạt động: Nước thải từ bể anoxic chảy vào bể hiếu khí. Tại đây, hệ thống sục khí (máy thổi khí và đĩa phân phối khí) cung cấp oxy liên tục, tạo môi trường thuận lợi cho sự phát triển mạnh mẽ của quần thể vi sinh vật hiếu khí (bùn hoạt tính).
• Oxy hóa chất hữu cơ: Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo còn sót lại trong nước thải thành CO2​, H2​O, và sinh khối mới.
• Nitrat hóa (Nitrification): Trong điều kiện đủ oxy, các vi sinh vật tự dưỡng sẽ chuyển hóa Amoni (NH4+​) thành Nitrit (NO2−​) và sau đó thành Nitrat (NO3−​). Dòng Nitrat này sau đó sẽ được tuần hoàn trở lại bể anoxic để tiếp tục quá trình khử Nitrat.
• Tăng sinh khối bùn hoạt tính: Hoạt động sục khí cũng giúp duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và tăng sinh khối, đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch nước.
• Lợi ích: Loại bỏ hiệu quả phần lớn BOD, COD còn lại, đồng thời chuyển hóa Amoni thành Nitrat, chuẩn bị nước thải cho công đoạn lắng sinh học.

BỂ LẮNG SINH HỌC (Bể Lắng II / Secondary Clarifier):

• Mục đích: Tách bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) ra khỏi nước thải sau quá trình xử lý hiếu khí.
• Nguyên lý: Nước thải từ bể Aerotank chảy vào bể lắng sinh học. Tốc độ dòng chảy chậm lại, tạo điều kiện lý tưởng cho các bông bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực.
• Tuần hoàn bùn: Một phần bùn lắng được bơm tuần hoàn trở lại bể anoxic để duy trì nồng độ vi sinh vật cần thiết cho quá trình xử lý. Phần bùn dư sẽ được bơm về bể chứa bùn để xử lý.
• Lợi ích: Cung cấp nước trong cho các công đoạn xử lý tiếp theo và thu hồi bùn hoạt tính để tái sử dụng, tối ưu hóa hiệu quả sinh học của toàn hệ thống.

BỂ KHỬ TRÙNG (Disinfection Tank):

• Mục đích: Tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh còn sót lại trong nước trước khi xả ra môi trường.
• Nguyên lý: Nước sau lọc màng MBR (đã rất sạch) được đưa qua khử trùng. Hóa chất khử trùng (Clo viên nén) h được sử dụng để phá hủy cấu trúc tế bào của vi sinh vật.
• Tiêu chuẩn: Đảm bảo nước thải sau xử lý đạt chuẩn tiêu chuẩn hiện hành.

XỬ LÝ BÙN THẢI (Sludge Treatment):

• Bùn thải là sản phẩm phụ không thể tránh khỏi của quá trình xử lý nước thải. Việc xử lý bùn thải hiệu quả là yếu tố then chốt để đảm bảo tính bền vững của toàn hệ thống.

Xem thêm: QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BÙN

CÁC VÍ DỤ THỰC TẾ TỪ VIỆT NAM

---

Việt Nam đã chứng kiến nhiều nhà máy và khu công nghiệp áp dụng thành công các công nghệ xử lý nước thải tinh bột, góp phần bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng nước. Dưới đây là một số ví dụ điển hình:

• Nhà máy chế biến tinh bột sắn Hòa Bình: Nhà máy này đã áp dụng công nghệ xử lý sinh học kết hợp hóa lý. Sau khi triển khai, nhà máy đã giảm được 80% hàm lượng BOD VÀ COD trong nước thải, giúp đạt tiêu chuẩn xả thải theo quy định QCVN 63:2017/BTNMT
• Khu công nghiệp Biên Hòa II: Tại đây, nhiều doanh nghiệp chế biến tinh bột đã phối hợp với các đơn vị cung cấp giải pháp xử lý nước thải. Việc áp dụng công nghệ keo tụ và lắng giúp giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ nguồn nước sông Đồng Nai.
• Nhà máy chế biến tinh bột mì Tây Ninh: Nhà máy này đã đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải hiện đại, sử dụng công nghệ sinh học. Kết quả là nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn, đồng thời sản phẩm biogas thu được từ quá trình xử lý được sử dụng để phát điện, giảm chi phí năng lượng.
• Nhà máy chế biến tinh bột khoai mì tại Đắk Lắk: Nhà máy này đã kết hợp các công nghệ sinh học và hóa học để xử lý nước thải hiệu quả. Kết quả cho thấy nồng độ ô nhiễm giảm đáng kể, giúp bảo vệ môi trường xung quanh và tăng cường tính bền vững cho sản xuất.

Xem thêm: XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT THEO TIÊU CHUẨN ISO 14001

KẾT LUẬN

---

Trong ngành chế biến tinh bột, nước thải là một thách thức lớn đối với môi trường. Những giải pháp hiệu quả đã được thảo luận bao gồm công nghệ xử lý sinh học kết hợp với hóa lý, giúp giảm thiểu các chỉ tiêu ô nhiễm như BOD, COD và TSS, đồng thời cải thiện chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường. 

---

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ VISE