Giải pháp xử lý nước thải tinh bột lúa mì
Quy mô thị trường tinh bột lúa mì toàn cầu dự kiến đạt khoảng 74,9 tỷ nhân dân tệ (khoảng 1,05 tỷ đô la Mỹ) vào năm 2024 và dự kiến sẽ tăng lên 88,5 tỷ nhân dân tệ vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 2,82% trong giai đoạn này. Châu Á là khu vực tiêu thụ chính và Trung Quốc nắm giữ vị trí đáng kể trong sản xuất toàn cầu, chiếm 58% tổng sản lượng toàn cầu.
I. Tổng quan về khách hàng xử lý nước thải tinh bột lúa mì
Trong quá trình sản xuất tinh bột lúa mì, một lượng lớn nước thải hữu cơ có nồng độ cao được tạo ra, chủ yếu đến từ phần nổi phía trên của bể lắng và dịch màu vàng được tạo ra bằng quá trình ly tâm. Nước thải chứa tinh bột hòa tan, protein, axit hữu cơ và một lượng nhỏ dầu. COD (Nhu cầu oxy hóa học) thường nằm trong khoảng từ 5000 đến 30000 mg/L và tỷ lệ BOD/COD xấp xỉ 0,53, cho thấy khả năng phân hủy sinh học tốt. Nếu thải ra ngoài mà không qua xử lý sẽ gây thiếu oxy, làm nước bị đen, có mùi hôi thối, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái. Do đó, tất cả các quốc gia đều thực hiện các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt hơn đối với loại nước thải công nghiệp này và các doanh nghiệp được yêu cầu xây dựng các cơ sở xử lý nước thải tương ứng.
Cơ quan Bảo vệ Môi trường Tế Nam Quảng Bá đã phát triển giải pháp xử lý toàn bộ-quy trình tùy chỉnh cho nước thải tinh bột ngô có COD cao, chất rắn lơ lửng cao và biến động lớn về chất lượng và thể tích nước. Những lợi thế cốt lõi là nổi bật. Lò phản ứng kỵ khí UASB, IC/GBIC tự phát triển và tối ưu hóa kết hợp với thiết bị tiền xử lý tuyển nổi không khí có thể giải quyết hiệu quả vấn đề phân hủy cặn tinh bột ở mức độ cao, giảm đáng kể tải quy trình tiếp theo, có hiệu suất loại bỏ COD tuyệt vời và có thể loại bỏ các tác động do biến động chất lượng nước, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Nó áp dụng quy trình kết hợp "xử lý sơ bộ + kỵ khí + hiếu khí + làm sạch sâu", kết hợp với công nghệ nhóm màng MBR loại rèm-, nước thải ổn định, đáp ứng các tiêu chuẩn và có thể được sử dụng để tái sử dụng trong sản xuất. Đồng thời, phần kỵ khí thu hồi khí sinh học để cung cấp năng lượng và phần xử lý sơ bộ thu hồi protein, tạo ra vòng tái chế tài nguyên, giảm đáng kể chi phí xử lý và sử dụng nước của doanh nghiệp. Ngoài ra, công ty có khả năng tự nghiên cứu cấu trúc mô-đun và thiết bị cốt lõi, đồng thời có thể cung cấp các dịch vụ tích hợp từ thiết kế sơ đồ, xây dựng kỹ thuật đến hướng dẫn vận hành, phù hợp với các yêu cầu dự án ở quy mô khác nhau cũng như cân bằng giữa hiệu quả xử lý và tính kinh tế.
Hình ảnh sản xuất tinh bột lúa mì
II. Xử lý nước thải tinh bột lúa mì - Nguồn nước thải
Nguồn nước thải tinh bột mì có liên quan chặt chẽ đến quá trình sản xuất tinh bột mì. Trong quá trình sản xuất tinh bột mì, nước thải chủ yếu phát sinh từ các công đoạn chính sau:
1. Nước làm sạch nguyên liệu
Trong giai đoạn đầu sản xuất tinh bột lúa mì, nguyên liệu thô cần được làm sạch để loại bỏ tạp chất và bụi bẩn trên bề mặt. Quá trình này tạo ra một lượng lớn nước thải làm sạch, trong đó có chứa một lượng chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng nhất định.
2. Nước ngâm
Trước khi chiết xuất tinh bột từ nguyên liệu lúa mì, chúng thường cần được ngâm để làm mềm nguyên liệu và tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiền và tách sau này. Trong quá trình ngâm, nguyên liệu giải phóng một số chất hòa tan, hòa tan trong nước và tạo thành nước thải ngâm. Hàm lượng hữu cơ của loại nước thải này tương đối cao.
3. Protein lỏng từ quá trình tách
Trong quá trình tách và tinh chế tinh bột, một chất lỏng chứa protein sẽ được tách ra. Chất lỏng này là chất lỏng protein và chứa một lượng lớn chất hữu cơ, là thành phần quan trọng trong xử lý nước thải.
4. Nước xả thiết bị
Trong quá trình sản xuất, các thiết bị khác nhau được sử dụng cần phải được rửa sạch sau mỗi lần sử dụng để đảm bảo thiết bị sạch sẽ và vệ sinh. Nước thải phát sinh trong quá trình xả có chứa các hạt tinh bột và chất hữu cơ còn sót lại trên bề mặt thiết bị.
5. Làm sạch nước từ bể chứa tinh bột và khử nước bằng máy ly tâm
Nước trong từ bể chứa tinh bột và khử nước bằng máy ly tâm là những bước quan trọng trong sản xuất tinh bột lúa mì. Nước trong từ bể chứa tinh bột là phần trên của nước trong quá trình kết tủa tinh bột; Khử nước bằng máy ly tâm là quá trình tách tinh bột ra khỏi nước thông qua lực ly tâm.
Tất cả các bước này sẽ tạo ra một lượng nước thải nhất định. Giá trị pH của loại nước thải này thường nằm trong khoảng từ 4 đến 6, hàm lượng COD từ 7000 đến 12000, hàm lượng BOD từ 4000 đến 7000 và hàm lượng SS từ 500 đến 1000. Cứ 1 tấn tinh bột sản xuất ra sẽ thải ra 10 đến 20 m³ nước thải.
So sánh hình ảnh nước bị ô nhiễm và hình ảnh nước đã qua xử lý
III. Quy trình xử lý nước thải tinh bột lúa mì
Nước thải tạo ra trong quá trình sản xuất tinh bột lúa mì có tính chất hữu cơ-có nồng độ cao, chủ yếu đến từ phần nổi phía trên của bể lắng và dịch màu vàng được tạo ra bằng quá trình ly tâm. Các đặc điểm của nó bao gồm mức COD (Nhu cầu oxy hóa học) ở mức 5000–50000 mg/L, tỷ lệ BOD/COD lớn hơn 0,5, khả năng phân hủy sinh học tốt và phù hợp với quy trình xử lý chủ yếu bằng phương pháp sinh học. Ngoài ra, nước thải còn chứa protein, tinh bột, chất rắn lơ lửng (SS), nitơ và phốt pho và có tính axit nên cần phải xử lý một cách có hệ thống.
1. Giai đoạn tiền xử lý: Điều chỉnh chất lượng và số lượng nước, loại bỏ chất rắn lơ lửng
Mục tiêu của giai đoạn này là đạt được sự đồng nhất, đồng đều về chất lượng và số lượng nước, điều chỉnh pH, bước đầu loại bỏ các hạt lơ lửng và chất keo có kích thước lớn, tạo điều kiện cho hệ thống sinh hóa tiếp theo hoạt động ổn định.
Lọc qua lưới: Đầu tiên, nước thải đi vào lưới để chặn các hạt lớn như vỏ lúa mì và sợi, ngăn không cho thân máy bơm và đường ống tiếp theo bị tắc.
Bể cân bằng: Thu gom nước thải thải không liên tục và đạt được sự cân bằng về chất lượng và số lượng nước thông qua việc khuấy trộn; ở giai đoạn này cũng có thể điều chỉnh pH (thường thêm kiềm để trung hòa đến 6–8) để tránh ức chế vi khuẩn kỵ khí tiếp theo.
Lắng đông tụ/ tuyển nổi bằng không khí: Thêm các tác nhân như PAC (polyaluminum chloride) và PAM (polyacrylamide) để làm mất ổn định và làm đông tụ các chất rắn lơ lửng và keo mịn, tạo thành các khối bông sau đó được tách ra thông qua quá trình lắng hoặc tuyển nổi không khí. Bước này có thể loại bỏ 60%–90% SS và một ít COD.
2. Xử lý sinh học kỵ khí: Phân hủy hiệu quả chất hữu cơ và tạo khí sinh học
Sử dụng các vi sinh vật kỵ khí để phân hủy các-chất hữu cơ phân tử lớn thành metan và carbon dioxide trong điều kiện kỵ khí, giảm đáng kể lượng COD, đồng thời tạo ra khí sinh học - năng lượng sạch.
Các loại lò phản ứng phổ biến:
UASB (lớp bùn kỵ khí dòng chảy ngược): Loại được sử dụng rộng rãi nhất, có tính năng tạo hạt bùn, hiệu quả xử lý cao và tiêu thụ năng lượng thấp.
IC/EGSB: Phù hợp với nước thải có nồng độ cao hơn, có cấu trúc tuần hoàn bên trong, khả năng chống sốc mạnh.
3. Xử lý sinh học hiếu khí: Phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ còn sót lại và loại bỏ nitơ
Trong điều kiện cung cấp oxy, sử dụng vi khuẩn hiếu khí trong bùn hoạt tính hoặc màng sinh học để oxy hóa thêm chất hữu cơ còn sót lại và hoàn thành quá trình nitrat hóa và khử nitrat để loại bỏ nitơ.
Các quy trình phổ biến bao gồm:
Phương pháp A/O (thiếu khí{0}}hiếu khí): Đạt được quá trình khử nitrat và loại bỏ nitơ;
SBR (trình tự xử lý bùn hoạt tính theo mẻ): Vận hành linh hoạt, thích ứng với tải trọng dao động;
Mương oxy hóa + bể lắng thứ cấp: Cấu tạo đơn giản, bảo trì dễ dàng.
4. Xử lý và khử trùng nâng cao: Đảm bảo tuân thủ quy định về nước thải
Ngay cả sau khi xử lý sinh hóa, nước thải vẫn có thể chứa một lượng nhỏ chất rắn lơ lửng, chất màu hoặc vi sinh vật gây bệnh, cần phải xử lý kỹ hơn.
Quá trình lắng đọng đông tụ: Thêm PAC (polyaluminum chloride) và các chất keo tụ khác để loại bỏ chất keo và phốt phát còn sót lại, với liều lượng thường là 50–200 mg/L.
Công nghệ tách màng: Siêu lọc (UF) + thẩm thấu ngược (RO): Dùng để tái sử dụng nước thu hồi, có tốc độ khử muối cao.
Hấp phụ bằng than hoạt tính: Loại bỏ màu sắc và vết các chất hữu cơ khó phân hủy, có khả năng hấp phụ khoảng 100–300 mg/g.
Có thể được trang bị biểu đồ xử lý nước thải
Nước thải công nghiệp → Giếng sàng → Bể cân bằng → Đông tụ và tuyển nổi → Xử lý sinh hóa kỵ khí → Xử lý sinh hóa hiếu khí → Xử lý nâng cao → Xả thải hoặc tái sử dụng
IV. Nghiên cứu trường hợp cụ thể về xử lý nước thải tinh bột lúa mì
Nghiên cứu điển hình: Dự án xử lý nước thải tinh bột lúa mì từ Nhà máy tinh bột Zaozhuang Xignong
Nhà máy tinh bột Zaozhuang Xignong chủ yếu sản xuất tinh bột lúa mì. Nước thải tạo ra trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như nước rượu màu vàng, có nồng độ COD cao (khoảng 10.000 mg/L), chất lượng và số lượng nước biến động đáng kể, một lượng lớn tinh bột và chất rắn lơ lửng và có tính chất axit. Các cơ sở xử lý ban đầu có hiệu suất xử lý thấp và các chỉ số nước thải không ổn định, không thể đáp ứng yêu cầu của "Tiêu chuẩn xả chất ô nhiễm nước của ngành công nghiệp tinh bột" và nước thải chưa được sử dụng làm tài nguyên. Chi phí điều trị tương đối cao.
Cơ quan Bảo vệ Môi trường Tế Nam Quảng Bá đã tùy chỉnh một giải pháp xử lý tích hợp cho các đặc tính nước thải của nhà máy, bao gồm tiền xử lý tuyển nổi không khí nâng cao + lò phản ứng kỵ khí IC hiệu quả + quy trình hiếu khí A/O + tinh chế sâu. Ở giai đoạn tiền xử lý, tuyển nổi không khí hòa tan sẽ loại bỏ hiệu quả các chất rắn lơ lửng và vô hiệu hóa tác động của chất lượng nước có tính axit lên các quy trình tiếp theo; lò phản ứng kỵ khí IC-tự phát triển tối ưu hóa hệ thống phân phối nước và tách ba-pha, có khả năng chống sốc mạnh, phân hủy hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ đồng thời thu hồi khí sinh học để sử dụng trong hệ thống sưởi sản xuất của nhà máy; quy trình A/O đạt được mục tiêu loại bỏ nitơ và carbon đồng thời, đồng thời nước thải được tinh chế sâu được trả lại một phần để làm sạch trong sản xuất, đạt được mục đích tái chế tài nguyên nước.
Sau khi dự án đi vào hoạt động, tỷ lệ loại bỏ COD trong nước thải đạt trên 98%, tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac trên 95%. Các chỉ tiêu nước thải ổn định, đạt tiêu chuẩn xả thải. Tỷ lệ tái sử dụng sản xuất đạt 30%. Việc thu hồi và sử dụng khí sinh học đã tiết kiệm cho nhà máy khoảng 120.000 nhân dân tệ chi phí năng lượng hàng năm và chi phí xử lý mỗi tấn nước giảm 15%. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Quảng Bác cũng cung cấp các dịch vụ{10}quy trình đầy đủ bao gồm lắp đặt và vận hành thiết bị cũng như hướng dẫn bảo trì sau vận hành, ứng phó nhanh chóng với những biến động về chất lượng nước trong mùa cao điểm sản xuất của nhà máy, đảm bảo hệ thống xử lý nước thải vận hành ổn định lâu dài và giải quyết vấn đề tuân thủ bảo vệ môi trường cho Nhà máy Tinh bột Zaozhuang Xignong, đạt được sự cải thiện kép về bảo vệ môi trường và lợi ích kinh tế.
