Đường mía dùng để thêm vị ngọt cho các thực phẩm, nước giải khát… và từ lâu đã trở nên rất thông dụng trong cuộc sống. Quy trình sản xuất tiêu thụ lượng nước lớn, chủ yếu chứa lượng chất ô nhiễm cao từ lượng đường dư. Công nghệ vi sinh xử lý nước thải mía đường thường đạt được hiệu quả cao, nhưng gặp nhiều khó khăn do tính chất hoạt động theo mùa.

• Tình hình sản xuất ngành công nghiệp mía đường ở Việt Nam

Tại Việt Nam, có gần 50 công ty mía đường lớn nhỏ. Theo báo cáo của Hiệp hội Mía đường, giai đoạn 2014 – 2018, diện tích mía bình quân đạt gần 300 nghìn ha/năm. Về sản lượng, đã sản xuất được 56.588.373 tấn mía và 5.484.570 tấn đường, đảm bảo nhu cầu tiêu dùng đường trong nước. Theo số liệu của hiệp hội mía đường Việt Nam.

Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn: Xay xát, làm sạch, bay hơi, kết tinh và ly tâm. Nước thải phát sinh từ khâu làm sạch và ly tâm là chủ yếu.

• Thành phần của nước thải mía đường

Nước thải mía đường được đặc trưng bởi các thông số BOD, COD, và tổng chất rắn hòa tan. Mức độ ô nhiễm cao, thường chứa nhiều carbohydrates, chất dinh dưỡng, dầu mỡ, clorua, sunfat và kim loại nặng. COD nước thải mía đường chủ yếu là do nước ép mía và đường (đường sucrose, disaccharide chiết xuất từ ​​mía). Loại nước thải này nếu thải trực tiếp ra môi trường mà không xử lý hoặc xử lý chưa đạt quy định sẽ gây ra vấn đề ô nhiễm cho cả hệ sinh thái thủy sinh và trên cạn.

Lượng nước thải và thành phần phụ thuộc vào các sản phẩm cuối cùng quy trình sản xuất. Đặc tính nước thải mía đường thường có:

(Nguồn: công ty TNHH Mía đường Gia Lai)

• Nước thải mía đường có tính chất mùa vụ:

Nước thải mía đường hầu hết chứa đường và các axit béo dễ bay hơi, dễ phân huỷ sinh học. Do đó, công nghệ xử lý nước thải mía đường thường được kết hợp giữa vi sinh hiếu khí và kỵ khí để đạt được hiệu quả tốt nhất. Hệ thống kết hợp kỵ khí – hiếu khí có thể loại bỏ hoàn toàn chất hữu cơ. 

Mặt khác, ngành mía đường hoạt động theo mùa, do đó mà bể sinh học không ổn định. Thời gian hoạt động từ tháng 11 đến tháng 4 (khoảng 150 – 250 ngày trong một năm). Sau những tháng không xử lý bể hiếu khí cần phải được khởi động nuôi cấy vi sinh trở lại. Đó là những khó khăn nhất định khi vận hành hệ thống xử lý nước thải.

• Xử lý kỵ khí:

Công nghệ kỵ khí cho nước thải có chất ô nhiễm cao được áp dụng cho nước thải này. Nó có một số ưu điểm so với quy trình hiếu khí, trong đó bao gồm tiêu hao năng lượng ít hơn. Sinh ra khí mêtan do sự phân hủy chất hữu cơ là nguồn năng lượng sinh học, và ít bùn. Công nghệ bể phản ứng kỵ khí UASB hiện nay phổ biến vì những lợi thế nhất định của nó. Bùn kỵ khí không bị ảnh hưởng nhiều khi nhà máy ngừng sản xuất. Quá trình khởi động lại nhanh chỉ cần bổ sung thêm ít men vi sinh kỵ khí. 

Hiệu quả loại bỏ BOD thường đạt > 80% . Việc sản xuất khí sinh học là 0,283 m3 CH4/kg BOD với hàm lượng khí mêtan khoảng 69,4%. Bể kỵ khí có những hạn chế nhất định như: thời gian khởi động lâu, mất nhiều thời gian lưu. Thường xuyên kiểm tra bùn kỵ khí trong bể để tránh bùn nhiều gây tắc nghẽn. Hoặc tích tụ quá nhiều chất rắn lơ lửng làm giảm hiệu suất xử lý của bể kỵ khí.

• Xử lý hiếu khí:

Là giai đoạn quan trọng trong xử lý nước thải, hiệu quả xử lý đạt > 90% BOD. Trong quá hoạt động phải đảm bảo đủ lượng oxy hòa tan trong nước (DO>2mg/L). Thêm vào đó, tốc độ sục khí ảnh hưởng đến mức độ khuấy trộn dòng chảy, giúp vi sinh vật tiếp xúc được với chất ô nhiễm và phân giải chúng. 

Thiết kế đơn giản và rẻ nhất là sử dụng các bể hiếu khí Aerotank truyền thống. Hệ thống máy thổi khí và đĩa phân phối khí cung cấp oxy cho vi sinh. Khi vận hành sẽ có lượng bùn hiếu khí dư cần xả bỏ và duy trì lượng SV30 đủ xử lý. Thông thường SV30 của nước thải mía đường vào khoảng 30-40%.

Khi nhà máy ngừng hoạt động để tiêt kiệm năng lượng có thể ngừng cấp oxy cho vi sinh. Khi nhà máy hoạt động lại cần hút bỏ 2/3 lượng bùn trong bể và cấy vi sinh hiếu khí mới. Liều lượng cấy vi sinh hiếu khí IMWT khoảng 2-5g/m3 nước thải/lần.

• Kết luận:

Một sự biến động lớn về chất lượng và số lượng nước thải phát sinh trong các nhà máy đường khác nhau. Nước thải có nhiều COD, BOD, chất rắn lơ lửng và pH thấp. Khi vận hành cần phải bổ sung thêm NaOH, soda để duy trì pH trung tính 7. Khi pH <5 qua bể hiếu khí, vi sinh hiếu khí sẽ sốc và nổi bọt.

Nước thải có hàm lượng chất dinh dưỡng rất thấp như nitơ và phốt pho. Do đó, chúng cần được bổ sung thêm cho cả 2 bể kỵ khí và bể hiếu khí. 

Bên cạnh đó, phải mất một thời gian dài để bùn hoạt tính ổn định sau khi bắt đầu mùa. Do đó chủ đầu tư có thể lựa chọn các sản phẩm vi sinh phù hợp để nuôi cấy trước. Rút ngắn thời gian thích nghi và hiệu quả xử lý đạt chất lượng như mong muốn. Hạn chế các rủi ro khi vừa hoạt động vừa nuôi cấy vi sinh.

• Giải pháp vi sinh xử lý nước thải mía đường

Hãng PROVENTUS hiểu được những khó khăn đó, đã nghiên cứu phân lập và nhân giống chủng vi sinh thuần chủng. Mỗi gram sản phẩm chứa 10 tỷ vi sinh thuần chủng, tăng trưởng và thích nghi nhanh với môi trường nước thải mía đường. Giúp đưa hệ thống vào hoạt động ổn định chỉ từ 10 – 15 ngày. 

Thêm vào đó, nước thải mía đường chứa hàm lượng đường cao nên dễ bị lên men. Quá trình lên men phát tán mùi hôi ra môi trường không khí xung quanh. Không chỉ gây khó chịu cho nhân viên nhà máy, mà còn gây ô nhiễm cho khu vực dân cư. Các vấn đề này hoàn toàn khắc phục được nhờ dòng vi sinh kỵ khí AD Boost. Vi sinh kỵ khí AD Boost hấp thụ nhanh lượng axit béo bay hơi để tổng hợp tế bào từ đó giảm mùi hôi.