Đồ án Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng Lục Bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ BẰNG BÈO LỤC BÌNH Ngành:CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : ThS. VŨ HẢI YẾN Sinh viên thực hiện : HUỲNH THỊ THUẬN MSSV: 105111079 Lớp: 05DSH TP. Hồ Chí Minh, 03/2011 LỜI CÁM ƠN Đầu tiên con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ba Mẹ người đã sinh thành, nuôi nấng dạy dỗ và tạo mọi điều kiện cho con có được ngày hôm nay. Xin cảm ơn các anh, chị và những người bạn thân đã luôn động viên tôi trong suốt thời gian qua. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể quý thầy cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô khoa Môi trường và Công nghệ sinh học đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt khóa học tại trường. Xin chân thành cảm tạ và biết ơn sâu sắc Cô Đặng Vũ Hải Yến, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Xin cảm ơn tất cả những người bạn đã luôn động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại trường. Xin chân thành cảm ơn! TPHCM, ngày tháng năm 2011 Sinh viên thực hiện Huỳnh Thị Thuận MỤC LỤC Lời cảm ơn Nhận xét của GVHD Mục lục Danh mục bảng Danh mục biểu đồ Danh mục hình Danh mục chữ viết tắt Chương I: Mở đầu ............................................................................................... 1 I.1 Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1 I.2 Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................... 2 I.3 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 2 I.4 Đối tượng nghiên cứu..................................................................................... 2 I.5 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 2 I.6 Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 2 Chương II: Tổng quan về nước thải tinh bột mì ................................................... 3 II.1 Tổng quan về cây khoai mì ........................................................................... 3 II.1.1 Phân loại khoai mì ..................................................................................... 3 II.1.2 Cấu tạo cây khoai mì.................................................................................. 4 II.1.3 Thành phần hóa học ................................................................................... 4 II.2 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất bột mì ............................................. 7 II.2.1 Giới thiệu chung ........................................................................................ 7 II.2.2 Hiện trạng ngành chế biến tinh bột mì ở Việt Nam..................................... 8 II.2.2.1 Giới thiệu chung ..................................................................................... 9 II.2.2.2 Tình hình sản xuất tinh bột mì trong nước ............................................... 9 II.2.2.3 Định hướng phát triển bền vững (Nông nghiệp) .................................... 10 II.2.2.4 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột mì .............................................. 10 II.3 Hiện trạng ô nhiễm của ngành sản xuất tinh bột khoai mì ........................... 12 II.4 Tổng quan về nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Miwon – Tây Ninh ........ 13 II.4.1 Tình hình chung về ô nhiễm nước thải tinh bột khoai mi ở Tây Ninh ....... 13 II.4.2 Tổng quan về nhà máy sản xuất bột mì Miwon – Tây Ninh ..................... 13 II.4.2.1 Giới thiệu chung về nhà máy ................................................................. 13 II.4.2.2 Dây chuyền sản xuất bột mì của nhà máy .............................................. 14 II.4.2.3 Nhu cầu nguyên liệu sản xuất ................................................................ 15 II.5 Nước thải trong chế biến tinh bột khoai mì ................................................. 15 II.5.1 Nguồn phát sinh. ...................................................................................... 15 II.5.2 Đặt tính nước thải của ngành sản xuất tinh bột khoai mì. ......................... 16 II.5.3 Tác động của nước thải chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường nước . 16 II.5.3.1 Ảnh hưởng của pH ............................................................................... 16 II.5.3.2 Ảnh hưởng của các chất hữu cơ ............................................................ 16 II.5.3.3 Ảnh hưởng của chất lơ lửng .................................................................. 16 II.5.3.4 Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng ..................................................... 17 II.5.3.5 Ảnh hưởng của Cyanua ......................................................................... 17 II.6 Phương pháp xử lý nước thải tinh bột khoai mì. .......................................... 17 II.6.1 Xử lý cơ học ............................................................................................ 17 II.6.2 Xử lý hóa học .......................................................................................... 17 II.6.3 Xử lý hóa lý ............................................................................................. 18 II.6.4 Xử lý sinh học.......................................................................................... 19 II.6.5 Các công nghệ xử lý đang được áp dụng và nghiên cứu tại Việt Nam ...... 19 Chương III: Tổng quan cây lục bình .................................................................. 23 III.1 Cây Lục Bình ............................................................................................ 23 III.1.1 Nguồn gốc .............................................................................................. 23 III.1.2 Nơi sống ................................................................................................. 23 III.1.3 Phân loại ................................................................................................. 24 III.1.4 Cấu tạo ................................................................................................... 24 III.1.5 Đặc điểm sinh trưởng ............................................................................. 25 III.1.6 Sinh sản .................................................................................................. 26 III.2 Tổng quan về hồ sinh học .......................................................................... 26 III.2.1. Hồ hiếu khí ........................................................................................... 26 III.2.2. Hồ kỵ khí .............................................................................................. 26 III.2.3. Hồ tùy nghi ........................................................................................... 27 III.3 Ưu – nhược điểm sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải ........... 28 III.3.1 Ưu điểm: ................................................................................................ 28 III.3.2 Nhược điểm ............................................................................................ 28 Chương IV: Nội dung và phương pháp thí nghiệm ............................................ 29 IV.1 Nghiên cứu tài liệu .................................................................................... 29 IV.2 Nghiên cứu mô hình thực nghiệm .............................................................. 29 IV.2.1 Mô hình thí nghiệm ................................................................................ 30 IV.2.1.1 Chuẩn bị Lục Bình và vật liệu thí nghiệm ............................................ 30 IV.2.1.2 Xây dựng mô hình ............................................................................... 30 IV.2.1.3 Thành phần nước thải đầu vào ............................................................. 30 IV.2.2 Thí nghiệm ............................................................................................. 30 IV.2.2.1 Khảo sát 1: Khảo sát ngưỡng nồng độ thích hợp cho Lục Bình ............ 30 IV.2.2.2 Khảo sát 2: xác định nồng độ nước thải cây xử lý tốt nhất ................... 31 IV.2.2.3 Khảo sát 3: khảo sát thời gian lưu nước ............................................... 32 IV.2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi ............................................................................ 32 IV.2.3 Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm ................................................... 33 Chương V: Kết quả - Thảo luận ........................................................................ 34 V.1 Thí nghiệm ................................................................................................. 34 V.1.1 Khảo sát 1: Khảo sát ngưỡng nồng độ thích hợp của Lục Bình. ............... 34 V.1.2 Khảo sát 2: khảo sát nồng độ thích hợp mà Lục Bình cho kết quả xử lý tốt nhất. ................................................................................................................. 36 V.1.2.1 Chỉ tiêu về lượng nước bay hơi của mô hình ......................................... 36 V.1.2.2 Các chỉ tiêu hóa sinh học của nước thải đầu ra ...................................... 37 V.2 Thảo luận chung ......................................................................................... 51 Chương V: Kết luận và kiến nghị ...................................................................... 53 VI.1 Kết luận ..................................................................................................... 53 VI.2 Kiến nghị .................................................................................................. 53 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ V.1: Cân bằng nước trong mô hình` ..................................................... 36 Biểu đồ V.2: Biến thiên BOD ở nồng độ 3% ..................................................... 39 Biểu đồ V.3: Biến thiên BOD ở nồng độ 5% ..................................................... 39 Biểu đồ V.4: Biến thiên BOD ở nồng độ 8% ..................................................... 39 Biểu đồ V.5: Biến thiên BOD ở nồng độ 10% ................................................... 39 Biểu đồ V.6: Biến thiên COD ở nồng độ 3% ..................................................... 42 Biểu đồ V.7: Biến thiên COD ở nồng độ 5% ..................................................... 42 Biểu đồ V.8: Biến thiên COD ở nồng độ 8% ..................................................... 42 Biểu đồ V.9: Biến thiên COD ở nồng độ 10% ................................................... 42 Biểu đồ V.10: Biến thiên N ở nồng độ 3%......................................................... 44 Biểu đồ V.11: Biến thiên N ở nồng độ 5%......................................................... 44 Biểu đồ V.12: Biến thiên N ở nồng độ 8%......................................................... 44 Biểu đồ V.13: Biến thiên N ở nồng độ 10% ....................................................... 44 Biểu đồ V.14: Biến thiên P ở nồng độ 3% ......................................................... 47 Biểu đồ V.15: Biến thiên P ở nồng độ 5% ......................................................... 47 Biểu đồ V.16: Biến thiên P ở nồng độ 8% ......................................................... 47 Biểu đồ V.17: Biến thiên P ở nồng độ 10% ....................................................... 47 Biểu đồ V.18: Biến thiên SS ở nồng độ 3% ....................................................... 50 Biểu đồ V.19: Biến thiên SS ở nồng độ 5% ....................................................... 50 Biểu đồ V.20: Biến thiên SS ở nồng độ 8% ....................................................... 50 Biểu đồ V.21: Biến thiên SS ở nồng độ 10% ..................................................... 50 DANH MỤC HÌNH Hình II.1 Cây khoai mì ........................................................................................ 3 Hình II.2: Sơ đồ quy trình chế biến tinh bột khoai mì ........................................ 11 Hình II.3 Sơ Đồ Công Nghệ Chế Biến Tinh Bột Mì .......................................... 14 Hình III.1: Cây lục bình .................................................................................... 23 Hình IV.1. Mô hình thí nghiệm ......................................................................... 30 Hình V.1: Phản ứng của lục bình ở nồng độ 3% ................................................ 35 Hình V.2: Phản ứng của lục bình ở nồng độ 5% ................................................ 35 Hình V.3: Phản ứng của lục bình ở nồng độ 15% .............................................. 35 Hình V.4: Phản ứng của lục bình ở nồng độ 20% .............................................. 35 Hình V.5. Biến thiên BOD ở nồng độ 3% .......................................................... 38 Hình V.6. Biến thiên BOD ở nồng độ 5% .......................................................... 38 Hình V.7. Biến thiên BOD ở nồng độ 8% .......................................................... 39 Hình V.8. Biến thiên BOD ở nồng độ 10% ........................................................ 39 Hình V.9. Biến thiên COD ở nồng độ 3% .......................................................... 41 Hình V.10. Biến thiên COD ở nồng độ 5% ........................................................ 41 Hình V.11. Biến thiên COD ở nồng độ 8% ........................................................ 41 Hình V.12. Biến thiên COD ở nồng độ 10% ...................................................... 41 Hình V.13. Biến thiên N ở nồng độ 3% ............................................................. 43 Hình V.14. Biến thiên N ở nồng độ 5% ............................................................. 43 Hình V.15. Biến thiên N ở nồng độ 8% ............................................................. 44 Hình V.16. Biến thiên N ở nồng độ 10% ........................................................... 44 Hình V.17. Biến thiên P ở nồng độ 3% .............................................................. 46 Hình V.18. Biến thiên P ở nồng độ 5% .............................................................. 46 Hình V.19. Biến thiên P ở nồng độ 8% .............................................................. 47 Hình V.20. Biến thiên P ở nồng độ 10% ............................................................ 47 Hình V.21. Biến thiên SS ở nồng độ 3%............................................................ 48 Hình V.22. Biến thiên SS ở nồng độ 5%............................................................ 48 Hình V.23. Biến thiên SS ở nồng độ 8%............................................................ 49 Hình V.24. Biến thiên SS ở nồng độ 10% .......................................................... 49 DANH MỤC BẢNG Bảng II.1: Thành phần hóa học của củ khoai mì .................................................. 5 Bảng II.2: Thành phần hóa học của củ và bã khoai mì ......................................... 5 Bảng II.3: Thống kê số liệu về diện tích, sản lượng và năng suất khoai mì tính trên cả nước trong giai đoạn 2001 – 2006. .................................................................. 8 Bảng II.4: Một số nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì tại các tỉnh miền Nam ...... 9 Bảng II.5: Tải lượng ô nhiễm do nước thải tinh bột khoai mì tại Việt Nam........ 12 Bảng II.6: các thông số nước thải ngành sản xuất tinh bột khoai mì................... 16 Bảng II.7: Hiện trạng áp dụng công nghệ xử lý nước thải tại một số nhà máy chế biến tinh bột khoai mì ........................................................................................ 21 Bảng III.1: Thành phần hóa học và gía trị dinh dưỡng của Lục Bình ................. 25 Bảng IV.1. Thành phần nước thải đầu vào ......................................................... 30 Bảng IV.2. Các chỉ tiêu hóa sinh học của nước thải tinh bột khoai mì pha loãng 31 Bảng IV.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm .................................................................... 32 Bảng IV.5 Các phương pháp dùng để phân tích các chỉ tiêu môi trường ............ 33 Bảng V.1. Biểu hiện của Lục Bình trong quá trình khảo sát............................... 34 Bảng V.2. Lượng nước sử dụng cho các thành phần trong mô hình ................... 36 Bảng V.3. Chỉ tiêu BOD5 của nước thải sau xử lý ............................................. 38 Bảng V.4. Chỉ tiêu COD của nước thải sau xử lý............................................... 41 Bảng V.5 Chỉ tiêu N tổng của nước thải sau khi xử lý. ...................................... 43 Bảng V.6. Chỉ tiêu Phospho tổng của nước thải sau khi xử lý. ........................... 46 Bảng V.7Chỉ tiêu SS của nước thải sau khi xử lý .............................................. 49 Bảng V.8. Các chỉ tiêu nước thải sau thời gian lưu 7 ngày ................................. 51 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu oxy sinh học COD Nhu cầu oxy hóa học NTổng Tổng hàm lượng Nitơ PTổng Tổng hàm lượng phốt pho SS Chất rắn lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Viêt Nam TBKM Tinh bột khoai mì Ñoà aùn toát nghieäp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 1 MSSV: 105111079 CHƢƠNG I MỞ ĐẦU I.1 Đặt vấn đề Hiện nay, trên thế giới và cả ở nước ta, tinh bột khoai mì (TBKM) là nguồn nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp lớn như làm hồ, in, định hình và hoàn tất trong công nghiệp dệt, làm bóng và tạo lớp phủ bề mặt cho công nghiệp giấy. Đồng thời nó còn dùng trong sản xuất cồn, bột nêm, mì chính, sản xuất men và công nghệ lên men vi sinh và chế biến các thực phẩm khác như bánh phở, hủ tiếu, mì sợi, bánh canh,…Chính vì lẽ đó, Khoai mì được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Năm 2006 và 2007, sản lượng sắn thế giới đạt 226,34 triệu tấn củ tươi. Trong đó, Việt Nam đứng thứ mười với 7,71 triệu tấn. Nhu cầu sử dụng nước trong sản xuất tinh bột khoai mì là rất lớn nên sau khi sử dụng cũng thải ra môi trường một lượng nước thải tương đương. Nếu không có biện pháp xử lý trước khi thải bỏ, hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải sẽ gây ô nhiễm đến nguồn nước mặt và diện tích đất đai xung quanh vùng xã thải do quá trình phân hủy chất hữu cơ trong tự nhiên. Nghiêm trọng hơn nếu chất hữu cơ ngấm xuống tầng nước ngầm, chúng sẽ phá hủy chất lượng nguồn nước ảnh hưởng đến môi trường sống của cả cộng đồng dân cư trong khu vực. Nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội trong xu hướng phát triển bền vững của nước ta cũng như thế giới. Việc nghiên cứu biện pháp quản lý và xử lý thích hợp đối với chất thải từ sản xuất tinh bột khoai mì là điều cần thiết. Công nghệ xử lý nước thải nói chung và nước thải sản xuất tinh bột khoai mì nói riêng ngày càng đi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học. Hơn nữa, đặt trưng của nước thải tinh bột là hàm lượng chất hữu cơ cao dễ phân hủy, giá trị BOD, COD cao thì việc áp dụng phương pháp sinh học là một giai đoạn không thể thiếu trong hệ thống xử lý. Hiện nay, thực vật thủy sinh cũng là một lựa chọn chiếm ưu thế trong việc xử lý nước thải do hiệu quả cao và giá thành thấp. Xuất phát từ nhu cầu trên, đề tài của tôi trong khóa luận này là “nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng Lục Bình”. Ñoà aùn toát nghieäp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 2 MSSV: 105111079 I.2 Mục tiêu nghiên cứu _ Dùng cây bèo Lục Bình để xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng Lục Bình. I.3 Nội dung nghiên cứu Tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải sau khi lấy từ nhà máy sản xuất bột mì Miwon