Luận Văn Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng quá trình lọc sinh học hiếu khí

MỞ ĐẦU
​

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một đất nước nông nghiệp và đang không ngừng công nghiệp hóa theo xu thế của toàn cầu. Chính vì lẽ đó mà cả những sản phẩm nông nghiệp cũng được đưa vào ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp chế biến.
Khoai mì là một cây nông nghiệp đã được công nghiệp hóa rất thành công. Ở nước ta, khoai mì được trồng từ Nam ra Bắc. Cùng với việc trồng, từ lâu nhân dân ta đã chế biến thành lương thực cho người, gia súc (sắn lát) hoặc chế biến thành những món ăn dân dã như làm bánh, nấu chè Nhiều ngành công nghiệp và chế biến thực phẩm có sử dụng tinh bột khoai mì cũng rất phát triển dẫn đến nhu cầu tinh bột khoai mì tăng nhanh chóng.
Việc sản xuất tinh bột khoai mì này đã tạo ra một lượng nước thải rất lớn ảnh hưởng đến môi trường mà chúng ta không thể xem thường được. Nguồn nước thải trên có pH thấp, chứa hàm lượng cặn cao, khó phân hủy, bốc mùi chua nồng ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Nguồn nước thải này thường không được xử lý triệt để, có nơi còn không xử lý mà xả trực tiếp ra môi trường hoặc ra cống thoát nước thải sinh hoạt. Nó gây ảnh hưởng đến đời sống sản xuất và sinh hoạt của người dân.
Chính vì những lý do đó mà việc xây dựng hệ thống xử lý cho loại nước thải này là rất cần thiết. Nước thải tinh bột khoai mì có hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao nên xử lý bằng phương pháp sinh học là một sự lựa chọn phù hợp. Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng quá trình lọc sinh học hiếu khí” được thực hiện nhằm đánh giá khả năng xử lý nước thải ngành sản xuất tinh bột khoai mì bằng phương pháp lọc sinh học hiếu khí và qua đó đề xuất tải trọng xử lý tối ưu cho loại nước thải này.
1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng quá trình lọc sinh học hiếu khí để:
- Xác định hiệu quả xử lý tại các tải trọng khác nhau, từ đó xác định được tải trọng tối ưu.
- Xác định các thông số động học của quá trình.
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm các phần như sau:
- Tổng quan về nước thải tinh bột khoai mì.
- Tìm hiểu về các phương pháp xử lý nước thải tinh bột khoai mì hiện nay.
- Tổng quan về quá trình lọc sinh học hiếu khí.
- Xây dựng mô hình và vận hành mô hình thí nghiệm với nhiều tải trọng khác nhau.
- Xử lý số liệu thực nghiệm và đưa ra kết luận về tải trọng tối ưu và thông số động học của quá trình.
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đề tài được thực hiện dựa trên các phương pháp nghiên cứu như sau:
- Phương pháp thu thập tài liệu: dữ liệu được thu thập từ các kết quả nghiên cứu, các tài liệu và các trang web có liên quan.
- Phương pháp khảo sát thực địa: tiến hành khảo sát về tính chất, thành phần nước thải.
- Phương pháp xây dựng mô hình: vận hành mô hình mô phỏng ở quy mô phòng thí nghiệm để xử lý nước thải.
- Phương pháp phân tích: các thông số đo và phương pháp phân tích tương ứng được trình bày trong bảng sau:

1.5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu: nước thải ngành chế biến tinh bột khoai mì.
- Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu quá trình lọc sinh học hiếu khí trên mô hình ở qui mô phòng thí nghiệm.
MỤC LỤC
Chương I: MỞ ĐẦU 1
1.1. Đặt vấn đề 2
1.2. Mục đích nghiên cứu 2
1.3. Nội dung nghiên cứu 3
1.4. Phương pháp nghiên cứu 3
1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ 5
2.1. Tổng quan về ngành chế biến tinh bột khoai mì 6
2.1.1. Nguồn gốc lịch sử khoai mì 6
2.1.2. Công nghệ chế biến tinh bột khoai mì 7
2.1.2.1. Nguyên liệu 7
2.1.2.2. Công nghệ chế biến tinh bột khoai mì 10
2.1.2.3. Sản phẩm tinh bột khoai mì 15
2.2. Giới thiệu về nước thải ngành chế biến tinh bột mì 16
2.3. Một số công nghệ xử lý nước thải tinh bột khoai mì 18
2.3.1. Nhà máy tinh bột khoai mì Phước Long 18
2.3.2.Nhà máy tinh bột Tây Ninh 20
Chương 3: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ 22
3.1. Tổng quan về quá trình xử lý sinh học hiếu khí 23
3.1.1. Giới thiệu 23
3.1.2. Phân loại 23
3.1.3. Các bể sinh học hiếu khí 23
3.1.3.1. Quá trình xử lý hiếu khí sinh trưởng lơ lửng 23
3.1.3.2. Quá trình xử lý hiếu khí sinh trưỡng dính bám 24
3.2. Tổng quan về quá trình lọc sinh học 25
3.2.1. Định nghĩa 25
3.2.2. Phân loại 25
3.2.3. Cấu tạo và hoạt động của màng vi sinh vật 26
3.2.3.1. Cấu tạo màng vi sinh vật 26
3.2.3.2. Quá trình tiêu thụ cơ chất làm sạch nước 27
3.2.3.3. Quá trình sinh trưởng, phát triển và suy thoái của màng vi sinh
vật 29
3.3. Vi Sinh Vật trong hệ thống xử lý nước thải 30
3.3.1. Khái niệm 30
3.3.2. Sinh thái, sinh lý, phân loại vi sinh vật 31
3.3.2.1. Sinh thái, sinh lý vi sinh vật 31
3.3.2.2. Phân loại vi sinh vật 34
3.3.2.3. Hình thi, cấu tạo của vi sinh vật 35
3.3.2.4. Hoạt động sống của vi sinh vật trong nước thải 44
3.3.3. Sự tăng trưởng của tế bào vi sinh vật 45
3.3.4. Vi sinh vật trong các công trình xử lý nước thải 46
3.3.4.1. Vi sinh vật lên men kỵ khí 46
3.3.4.2. Vi sinh vật lên men hiếu khí 47
3.4. Động học của quá trình lọc sinh học hiếu khí 52
3.4.1. Động học phản ứng trong màng vi sinh vật 52
3.4.2. Phương trình động học thực nghiệm của Eckenfelder 53
Chương 4: MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾN HÀNH 56
4.1. Mô hình nghiên cứu 57
4.1.1. Cấu tạo mô hình 57
4.1.2. Nguyên tắc hoạt động 57
4.2. Vận hành mô hình nghiên cứu 57
4.2.1. Giai đoạn chuẩn bị 57
4.2.2. Giai đoạn thích nghi 59
4.2.3. Giai đoạn xử lý 59
4.3. Cách xác định các thông số động học 60
Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 63
5.1. Giai đoạn thích nghi 64
5.2. Giai đoạn xử lý 65
5.2.1. Tải trọng 0.7 KgCOD/m3.ng.đ ứng với thời gian lưu nước 24h 65
5.2.2. Tải trọng 1.4 KgCOD/m3.ng.đ ứng với thời gian lưu nước 12h 67
5.2.3. Tải trọng 2.1 KgCOD/m3.ng.đ ứng với thời gian lưu nước 8h 69
5.2.4.Tải trọng 2.8 KgCOD/m3.ng.đ ứng với thời gian lưu nước 6h 71
5.2.5. Tải trọng 4.2 KgCOD/m3.ng.đ ứng với thời gian lưu nước 4h 73
5.2.6. Kết luận 75
5.3. Tính toán các thông số động học 76
5.3.1. Tải trọng 2.1 KgCOD/m3.ng.đ ứng với thời gian lưu nước 8h (lưu lượng 42 lít/ngày) 76
5.3.2. Tải trọng 2.8 KgCOD/m3.ng.đ ứng với thời gian lưu nước 6h (lưu lượng 56 lít/ngày) 76
5.3.3.Tải trọng 4.2 KgCOD/m3.ng.đ ứng với thời gian lưu nước 4h (lưu lượng 84 lít/ngày) 77
5.3.4. Tính toán thông số n và K 78
5.4. Bàn luận kết quả thí nghiệm 79
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81
6.1. Kết luận 82
6.2. Kiến nghị 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC