MỞ ĐẦU
Ở Việt Nam, làng nghề chế biến lương thực là một trong những loại hình
làng nghề phổ biến nhất ở vùng nông thôn. Nó giúp họ có cuộc sống ấm no ngay
trên mảnh đất quê hương mình. Bên cạnh mặt đóng góp tích cực, sự ô nhiễm môi
trường nước tại các làng nghề này đang ở mức báo động, gây nhiều bức xúc cho
xã hội.
Một trong những làng nghề chế biến lương thực có truyền thống lâu
năm là làng nghề làm miến Việt Cường, xã Hoá Thượng, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái
Nguyên. Do đặc thù của nghề làm miến là chế biến tinh bột nên trong nước thải
của hoạt động sản xuất có chứa hàm lượng chất hữu cơ lớn. Ngoài ra còn do điều
kiện vệ sinh và cơ sở hạ tầng yếu kém, hệ thống cấp thoát nước chưa được xây
dựng đồng bộ. Nước thải chưa qua xử lý được thải trực tiếp ra môi trường gây ô
nhiễm nguồn nước, vì thế việc tìm quy trình xử lý thích hợp đối với loại nước thải
này có ý nghĩa rất to lớn. Việc xử lý bao gồm một chuỗi các quá trình lý học, hóa
học và sinh học. Các quá trình này nhằm thúc đẩy việc xử lý, cải thiện chất lượng
nước thải sau xử lý để có thể sử dụng lại chúng hoặc thải ra môi trường với các
ảnh hưởng nhỏ nhất. Có nhiều biện pháp xử lý, tuy nhiên biện pháp sinh học là ưu
thế hơn cả vì chúng có ưu điểm về kinh tế - kỹ thuật và thân thiện với môi trường.
Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “ “Nghiên cứu xử lý
nước thải của làng nghề sản xuất miến Việt Cường, huyện Đồng Hỷ, tỉnh
Thái Nguyên bằng biện pháp sinh học”.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1.Vài nét về làng nghề truyền thống chế biến lương thực, thực phẩm ở
Thái Nguyên.
Hiện nay, các làng nghề ở Thái Nguyên phát triển chủ yếu còn tự phát, nhỏ lẻ
tận dụng sức lao động thủ công lúc nông nhàn trong các hộ gia đình. Họ tự lo từ
khâu thu mua nguyên liệu, sản xuất đến tiêu thụ sản phẩm. Các cơ sở sản xuất còn
phân tán, thiếu mặt bằng sản xuất, hạ tầng cơ sở còn yếu, nên việc cải tiến mẫu
mã sản phẩm và nâng cao chất lượng còn hạn chế. Thêm nữa, do ảnh hưởng “tai
tiếng” ô nhiễm không khí và nguồn nước từ các khu công nghiệp luyện kim, nhà
máy gang thép nên vấn đề xây dựng thương hiệu cho sản phẩm chế biến nông sản

gặp nhiều trở ngại, vì thế mức tiêu thụ còn hạn chế, khó triển khai thành quy mô
sản xuất hàng hoá lớn.
Thị trường cho sản phẩm làng nghề của Tỉnh Thái Nguyên chủ yếu là thị
trường trong nước. Trong đó có sản phẩm chè Tân Cương là mặt hàng xuất khẩu
nhưng giá trị xuất khẩu chưa xứng với tiềm năng. Việc xuất hàng đi nước ngoài
hầu hết đều qua trung gian chấp nhận hình thức lấy công làm lãi nên hiệu quả
doanh thu không cao. Bên cạnh đó còn có sản phẩm Miến Việt Cường là một trong
những sản phẩm thực phẩm được ưa chuộng tại miền Bắc với thương hiệu đã
được khẳng định. Do một số hạn chế tại đây, các chủ cơ sở sản xuất thường bán
hàng ngay tại nhà, xuất cho các mối buôn. Các hộ sản xuất còn đang trong quá
trình sản xuất tự phát nhỏ lẻ, các hộ sản xuất hầu như chưa tìm nguồn thị trường
để phát triển hàng hoá. Mặt khác các sản phẩm này hiện đang bị thương hiệu sản
phẩm cùng loại của nhiều địa phương khác cạnh tranh. Vì thế hiệu quả kinh
doanh sản xuất tại các làng nghề trên địa bàn Tỉnh Thái Nguyên hiện nay chưa
cao, chưa tương xứng với tiềm năng của các làng nghề.
1.2.Thực trạng môi trường làng miến Việt Cường và quy trình sản xuất
miến.
1.2.1. Đôi nét về làng miến Việt Cường và thực trạng môi trường hiện nay.
• Vị trí địa lý
Việt Cường là một xóm quần tụ của các tỉnh về sinh sống, nằm ở phía Nam xã Hoá
Thượng, gần thị trấn Chùa Hang và thành phố Thái Nguyên.
Phía Bắc giáp xóm sông Cầu và trung đoàn 601;
Phía Đông giáp xóm làng Luông;
Phía Nam giáp xóm Gốc Vối thuộc xã Cao Ngạn;
Phía Tây giáp sông Cầu và xã Minh Lập
Việt Cường được xếp vào hình thức hoạt động là một làng nghề với hầu hết dân
số tham gia sản xuất Miến, đã hoạt động được 41 năm và tuân thủ mọi quy định
của Nhà Nước về việc chế biến và kinh doanh lương thực thực phẩm.
• Nguồn nguyên liệu
Nguyên liệu hoàn toàn được lấy từ Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Yên Bái,…

được vận chuyển chính bằng đường bộ. Nguyên liệu chính để sản xuất miến là bột
dong. Nguyên liệu được thu mua vận chuyển đến từng hộ gia đình, mỗi lần nhập
nguyên liệu dưới quy mô chung của cả một hợp tác rồi sau đó phân chuyển tới
từng hộ gia đình trong Việt Cường. Hiện nay đã có những hộ sản xuất trực tiếp
đến vùng nguyên liệu để lấy hàng với số lượng lớn phục vụ cho cơ sở sản xuất lâu
dài.
Bột dong – nguyên liệu được vận chuyển về không phải dạng bột mịn, khô như
bột gạo mà dưới dạng ướt (đóng bánh) màu đen.
• Cơ sở vật chất
Các hộ sản xuất đều có lao động chủ lực từ gia đình và lao động phụ. Mỗi hộ đều có
điện, máy bơm, máy ép miến cải tiến, bể lọc và máy đánh bột, trộn bột, các thùng
chứa bột cỡ lớn, phên phơi. Các hộ đều có lao động có tay nghề cao trong pha chế
và chế biến miến. Đóng gói và kỹ thuật thu bó nhỏ, gọn đẹp mắt với quy trình luôn
cải tiến và đem lại hiệu quả cao, qua đó tạo thêm giá trị sản phẩm. Hộ sản xuất
nào cũng có phương tiện vận chuyển như xe máy, ôtô,… và có thị trường quen biết
tiêu thụ sản phẩm hàng loạt. Hiện đã có 2 hộ sản xuất có phương tiện sản xuất
hiện đại như máy ép miến thuỷ lực kết hợp bôi phên nên năng suất được cải thiện
rõ rệt.
Đường giao thông đã được bê tông hoá, hệ thống giếng khoang phục vụ nước
sạch cho sản xuất, điện cung cấp đều và đủ công suất. Hiện cơ sở đang làm dự án
nhận chương trình nước sạch do dự án ODA cung cấp để có nước ổn định sản xuất.
Ngoài ra còn có chương trình “hỗ trợ có đối ứng trong việc đầu tư các giàn phơi
mới bằng kim loại thay thế các giàn phơi bằng tre” do Tây Ban Nha hỗ trợ thông
qua các dự án đầu tư phi chính phủ dành cho các làng nghề truyền thống.
1.2.2. Quy trình sản xuất miến từ bột dong riềng
Đầu tiên bột dong được ngâm với nước khoảng vài giờ sau đó lọc bỏ nước,
lấy phần tinh bột, bột này lại được tẩy bằng hóa chất để sạch màu và mùi chua sau
đó bột lại tiếp tục được ngâm một lần nữa. Giai đoạn này có thể bổ xung thêm
phẩm màu để tạo màu sắc cho miến nếu khách hàng có nhu cầu (ví dụ miến vàng
thì cho thêm bột nghệ…) sau khi lọc bỏ nước bột được khuấy đều, một phần bột

được ngâm với nước sôi được gọi là bột chín, bột chín đem hòa với bột đã lọc theo
tỉ lệ 1/10 tạo lên một hỗn hợp bột. Tiếp đó bột được tráng thành bánh hấp chín rồi
đem phơi. Sau khi khô, bánh được đưa qua máy cán thành sợi, đem phơi khô rồi
xuất cho khách hàng.
Bột dong riềng
Phơi
Thái sợi
Phơi
Thành phẩm
Dưới đây là sơ đồ quy trình sản xuất miến từ bột dong riềng
Ngâm
Ngâm tẩy màu,mùi
Ngâm
Tráng
Nước thải
Nước
Nước thải
Nước thải
Hóa chất
Nước
Hình 1: Sơ đồ sản xuất miến từ bột dong riềng
1.2.3.Đặc điểm nước cấp và nước thải trong công nghệ sản xuất miến
Các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm tiêu thụ một khối lượng nước lớn.
Nước phục vụ cho sản xuất chủ yếu là nước giếng khoan và một phần nhỏ là nước
nhà máy. Nước sử dụng cho sản xuất miến chủ yếu ở khâu ngâm bột, tẩy màu, mùi
của bột, ngâm trước khi đem tráng. Nước thải miến có COD tương đối cao 4000-
6000 mg/l, độ đục tương đối lớn 400-600 NTU do trong quá trình ngâm bột một
lượng nhỏ tinh bột đi theo nước vào nước thải, thành phần chủ yếu của bột dong
riềng là tinh bột nên hàm lượng amoni không cao khoảng 40-80 mg/l và nitrit
thấp (< 3mg/l), pH của nước thải khá thấp (2-3) và có mùi chua rất khó chịu, tất

cả nước thải của các công đoạn được thải chung xuống cống cùng với nước thải
sinh hoạt gây ô nhiễm nặng cho sông Nhuệ.
Hình 2: Nước thải từ quá trình ngâm và tẩy bột
CHƯƠNG II: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT MIẾN
2.1. Một số thông số quan trọng đánh giá chất lượng nước thải
a) Độ pH
Giá trị pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Giá trị
pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp, hoặc điều
chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước. Các công trình xử lý
nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn
từ 7 - 7,6. Môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển thường có pH từ 7 - 8.
Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn
nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4.8 – 8.8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ
6.5 – 9.3. Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 - 4.
b) Độ đục
Nước tự nhiên sạch thường không chứa những chất rắn lơ lửng nên trong suốt và
không màu. Độ đục do các chất rắn lơ lửng gây ra. Những hạt vật chất gây đục
thường hấp phụ các kim loại nặng cùng các vi sinh vật gây bệnh. Nước đục còn
ngăn cản quá trình chiếu sáng của mặt trời xuống đáy làm giảm quá trình quang
hợp và nồng độ oxy hòa tan trong nước.
c) Mùi
Mùi hôi thối khó ngửi của nước thải do các chất hữu cơ bị phân hủy, mùi của các
hóa chất, dầu mỡ có trong nước. Các chất có mùi như NH
3
, các amin, các hợp chất
hữu cơ chứa lưu huỳnh.
d) Hàm lượng các chất rắn
Chất rắn lơ lửng(TSS) là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) trong nước thải. Khi vận
tốc của dòng chảy bị giảm xuống (do nó chảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các
chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ; những hạt không lắng được sẽ tạo thành

độ đục (turbidity) của nước. Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân hủy
làm giảm DO của nguồn nước.
f) Hàm lượng oxi hòa tan DO (Dissolved Oxygen)
Hàm lượng oxi hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước thải
vì oxi không thể thiếu được với các quá trình sống. Oxi duy trì quá trình trao đổi
chất sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sản xuất. Khi thải các
chất thải vào các nguồn nước quá trình oxi hóa chúng sẽ làm giảm nồng độ oxi
hòa tan trong các nguồn nước này thậm chí có thể đe dọa sự sống của các loại cá
cũng như các sinh vật trong nước.
Việc theo dõi thường xuyên thông số về hàm lượng oxy hòa tan có ý nghĩa quan
trọng trong việc duy trì điều kiện hiếu khí trong quá trình xử lý nước thải. Mặt
khác lượng oxy hòa tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh
hóa. Có hai phương pháp xác định DO là phương pháp Winkler và phương pháp
điện cực oxy.
g) Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand)
Nhu cầu oxy sinh hóa BOD là lượng oxy cần thiết cho việc oxi hóa các hợp chất
hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật (sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ
có khả năng phân hủy sinh học) . Đơn vị tính theo mgO
2
/l
Quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ có thể biểu diến bởi phương
trình tổng quát sau:
Chất hữu cơ + O
2

Vi sinh vật
CO
2
+ H
2

O + Sinh khối
Chỉ số BOD là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước. Chỉ số
BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong
nước càng lớn.
Trong thực tế khó có thể xác định được toàn bộ lượng oxy cần thiết để các vi sinh
vật phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ trong nước mà chỉ xác định được lượng
oxy cần thiết trong năm ngày ở nhiệt độ 20
o
C trong bóng tối. Mức độ oxy hóa các
chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với
cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần.
h) Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand)
Nhu cầu oxy hóa học COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa toàn bộ
các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO
2
và H
2
O bằng tác nhân oxy hóa hóa học
mạnh.
Trong thực tế COD được dùng rộng rãi để đánh giá mức độ ô nhiễm các chất hữu
cơ có trong nước. Do việc xác định chỉ số này nhanh hơn so với việc xác định BOD.
Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp crommat: oxi hóa
các hợp chất hữu cơ bằng đicromat trong dung dịch H
2
SO
4
đặc có mặt chất xúc tác
Ag
2
SO

4
.
Các chất hữu cơ + Cr
2
O
7
2-
+ H
+
Ag
2
SO
4
CO
2
+ H
2
O + Cr
3+
Lượng Cr
2
O
7
2-
dư có thể được xác định bằng phương pháp trắc quang hoặc bằng
phương pháp chuẩn độ bởi dung dịch muối Mohr
i) Tổng hàm lượng nitơ (TN)
Các hợp chất chứa nitơ trong nước thải thường là các hợp chất ptotein và các sản
phẩm phân huỷ: NH
4

+
, NO
3
-
, NO
2
-
. Trong nước thải cần có một lượng nitơ thích
hợp, mối quan hệ giữa BOD
5
với N và P có ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành và
khả năng oxi hoá của bùn hoạt tính. Hàm lượng nitơ trong nước cũng được xem
như các chất chỉ thị tình trạng ô nhiễm của nước vì NH
3
tự do là sản phẩm phân
hủy các chất chứa protein, sau đó amoni được oxi hóa tiếp thành nitrit, nitrat theo
sơ đồ
Oxi hoá
Protein
NH
3
nitromonas
nitrobacter
NO
3
-
NO
2
-





Tổng nitơ là tổng các hàm lượng nitơ hữu cơ, amoniac, nitrit, nitrat. Hàm lượng
nitơ hữu cơ được xác định bằng phương pháp Kendal. Tổng nitơ Kendal là tổng
nitơ hữu cơ và nitơ amoniac. Chỉ tiêu amoniac thường được xác định bằng
phương pháp so màu hoặc chuẩn độ còn nitrit và nitrat được xác định bằng
phương pháp so màu.
k) Tổng hàm lượng photpho
Ngày nay người ta quan tâm đến việc kiểm soát hàm lượng các hợp chất chứa
photpho trong nước bề mặt, nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp vì
nguyên tố này là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự phát triển bùng
nổ của tảo ở một số nguồn nước mặt (hiện tượng phú dưỡng). Chỉ tiêu này có ý
nghĩa quan trọng để kiểm soát sự hình thành cặn rỉ ăn mòn và xử lý nước thải
bằng phương pháp sinh học. Vì photpho nằm ở các dạng khác nhau như photpho
hữu cơ, photphat, pyrophotphat, ortho photphat nên cần chuyển tất cả các dạng
này về dạng ortho photphat PO
4
3-
bằng cách vô cơ hóa mẫu nước. Sau đó xác định
PO
4
3-
bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử là amoni molipdat trong môi
trường axit mạnh .
PO
4
3-
+ 12 (NH
4

)
2
MoO
4
+ 24 H
+
→ (NH
4
)
3
PO
4
.12MoO
3
↓
+ 21NH
4
+
+12 H
2
O
m) Tiêu chuẩn vi sinh.
Trong nước thải thường có rất nhiều loại vi khuẩn có hại, chúng là các vi trùng từ
nguồn nước thải sinh hoạt, đặc biệt là nước thải bệnh viện. Trong đó vi khuẩn E-
coli là loại vi khuẩn đặc trưng cho sự nhiễm trùng nước. Chỉ số E-coli chính là số
lượng vi khuẩn này có trong 100 ml nước. Ước tính mỗi ngày mỗi người bài tiết
khoảng 2.10
11
E-coli.
Theo tiêu chuẩn WHO nguồn nước cấp cho sinh hoạt có chỉ số E-coli ≤ 10 E-

coli/100 ml nước, ở Việt Nam chỉ số này là 20 E-coli/100ml nước.
2.2. Hiện trạng nước thải tại làng nghề Việt Cường
Làng nghề Miến Việt Cường là một trong những làng nghề chế biến lương thực
thực phẩm nên trong nước thải chứa các tạp chất hữu cơ ở dạng hoà tan hoặc lơ
lửng, trong đó chủ yếu là các hợp chất hydrat cacbon như tinh bột, đường, các loại
axit hữu cơ (lactic)… có khả năng phân huỷ sinh học. Theo kết quả phân tích của
nước thải của làng nghề Miến Việt Cường (2012)
- Độ pH là độ axit hay độ chua của nước. Độ pH có ảnh hưởng tới điều kiện sống
bình thường của các thuỷ sinh. Nước thải khu vực có giá trị pH dao động trong
khoảng 5,1 – 6,3; là loại nước mang tính chất chua nhẹ đến trung tính :
+ Nước thải công đoạn lọc và rửa bột: pH = 5,3
+ Nước thải công đoạn tẩy bột: pH = 5,1
+ Nước thải trong rãnh tiêu chính: pH = 6,3
Trong quá trình lọc và rửa bột (pH=5,3) ,do bột trong quá trình lưu giữ, kết hợp
với điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao đã tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển, lên
men tạo ra acid lactic, nhưng qua nhiều lần rửa nên lượng acid tạo ra đã trôi đi.
Cuối cùng là trong rãnh tiêu chính(pH=6,3) thì do đây là nơi tiếp nhận, tập trung
mọi nguồn nước thải trong gia đình bao gồm sản xuất và sinh hoạt nên giá trị pH
đã tăng lên(trung hòa pH). So sánh với QCVN thì nước thải cuối cùng trong rãnh
tiêu chính có giá trị pH nằm trong tiêu chuẩn cho phép.
- Độ dẫn điện (EC) có liên quan rất chặt chẽ về nồng độ các ion trong môi trường
nước. Theo kết quả phân tích (2012) cho thấy thì thấy trong nước thải công đoạn
tẩy bột có giá trị EC cao nhất do trong công đoạn này xuất hiện muối kim loại Na
+
,
PO
4
3-
, NO
3

-
,… Sự gia tăng ion trong nước đã khiến cho giá trị EC tăng nhảy vọt
nhưng khi chảy vào rãnh tiêu chính thì giá trị EC đã giảm xuống rõ rệt từ 1608 -
590 mS/cm, do đã được trao đổi với các nguồn nước khác.
- Trong công đoạn lọc bột, rửa bột, tẩy bột các chỉ tiêu BOD
5
, COD, TSS, Coliform
trong nước thải đều vượt tiêu chuẩn 4-6 lần. Hàm lượng hữu cơ trong nước thải
có thể gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh do có chứa chủ yếu là hydrat
cacbon và protein dễ phân hủy, thối rữa, gây ra mùi hôi thối làm ô nhiễm môi
trường nước.
Kết luận: Nước thải làng nghề Miến Việt Cường chỉ có các chỉ tiêu BOD
5
, COD,
TSS, Coliform vượt tiêu chuẩn, nguyên nhân là do lượng chất hữu cơ đặc thù của
nghề làm miến gây ra nhưng vẫn còn ở mức độ thấp, không đáng kể, chưa thể gây hại
đến sinh vật cũng như môi trường sống của chúng, thuỷ vực tiếp nhận có thể đồng
hoá được các giá trị này. Vì vậy nước thải của hộ sản xuất có thể cung cấp sử dụng
cho mục đích tưới tiêu.
2.3. Các phương pháp xử lý nước và nước thải
Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất gây ô nhiễm ra khỏi nước, nước thải. Khi
đạt được những chỉ tiêu, yêu cầu cho từng loại nước thì có thể đổ vào nguồn hoặc
tái sử dụng lại. Để đạt được mục đích trên người ta thường dựa vào đặc điểm của
các loại tạp chất để chọn phương pháp xử lý thích hợp. Việc phân loại các phương
pháp xử lý nước, nước thải chủ yếu dựa vào bản chất của phương pháp xử lý đó.
Người ta phân loại thành các phương pháp sau.
2.3.1. Phương pháp hóa lý
Là phương pháp xử lý chủ yếu dựa trên các quá trình vật lý, thường dùng để loại
các hợp chất không tan ra khỏi nước, nó gồm các quá trình cơ bản: lọc qua sàng,
lưới chắn, khuấy trộn, lắng, tuyển nổi, đông tụ, tạo bông, ly tâm, lọc, chuyển khí.

Tùy thuộc vào tính chất của tạp chất và mức độ cần thiết phải làm sạch mà người
ta sử dụng một hoặc một số phương pháp kể trên.
2.3.2. Phương pháp hóa học
Là phương pháp chuyển hóa các chất bẩn có trong nước bằng cách thêm hóa chất.
Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng trung hòa, tạo phức, kết tủa, các
phản ứng oxy hóa khử hóa học và điện hóa.
2.3.3. Phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là một quá trình phức tạp bởi đó là
quá trình phát triển của vi sinh vật xảy ra trong thiết bị xử lý, bị ràng buộc bởi các
hiện tượng hóa lý liên quan đến chuyển chất và năng lượng. Tính phức tạp của nó
còn ở chỗ các quá trình đó xảy ra ở mức độ vi mô (các hiện tượng trong tế bào,
trong quần thể vi sinh vật và ở mức độ vĩ mô (các quá trình chuyển chất và
truyền nhiệt phụ thuộc điều kiện thủy động cụ thể trong từng thiết bị)
a) Điều kiện nước thải đưa vào xử lý sinh học
Phương pháp xử lý sinh học nước thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để
phân huỷ các tạp chất hữu cơ có trong nước thải. Do vậy, điều kiện đầu tiên và vô
cùng quan trọng là nước thải phải là môi trường sống của các quần thể vi sinh vật.
Để cho quá trình xử lý sinh học xảy ra thuận lợi thì nước thải cần được xử lý sơ bộ
để đạt những yêu cầu sau:
- Hàm lượng các chất độc nhỏ, không chứa hoặc chứa rất ít các kim loại nặng có
thể gây chết hoặc ức chế sự phát triển của các hệ vi sinh vật trong nước thải.
- Trong nước thải cần bảo đảm tỷ lệ BOD:N:P ≈ 100:5:1 là tỷ lệ chất dinh dưỡng
thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật.
- Nước thải đưa vào xử lý sinh học có hai thông số đặc trưng là COD và BOD. Nước
thải có COD/BOD ≥ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0.5 là khá phù hợp với việc xử lý sinh học.
Khi giá trị COD hoặc BOD lớn thì cần phải qua xử lý sinh học kỵ khí.
Bên cạnh các chất dễ phân hủy như: Hidratcacbon, protein còn có nhiều chất chỉ bị
oxi hoá một phần hoặc thậm chí hầu như hoàn toàn không bị phân hủy. Trong các
chất hữu cơ tự nhiên có lignin là khó bị phân hủy, kitil, sừng, móng, tóc hầu như
không bị phân hủy.

Đối với các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như nước thải các làng
nghề sản xuất bún, hay miến thì phương pháp xử lý được lựa chọn là phương
pháp sinh học. Ở đây nguồn nước thải sau khi được xử lý sẽ được thải trực tiếp ra
các dòng sông nên không thể sử dụng hóa chất một cách tùy tiện được. Phương
pháp xử lý sinh học dựa vào sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải bởi các
vi sinh vật, nên khi thải ra sẽ không gây ô nhiễm môi trường bởi các hóa chất đưa
vào trong quá trình xử lý như các phương pháp khác.
b) Cơ chế phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ trong nước thải
Có thể xem quá trình xử lý sinh học gồm ba giai đoạn sau:
- Giai đoạn một: Khuếch tán và chuyển các chất dinh dưỡng trong nước thải đến
màng vi sinh vật
- Giai đoạn hai: Hấp phụ các chất rắn trên bề mặt của màng tế bào
- Giai đoạn ba: Quá trình chuyển hóa các chất đã được khuếch tán qua màng tế
bào vi sinh vật tạo ra năng lượng tổng hợp các chất mới của tế bào.
 Xử lý trong điều kiện hiếu khí: Sử dụng các nhóm sinh vật hiếu khí. Để
đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp ôxi liên tục và nhiệt độ trong
khoảng 20-40
o
C. Theo Erkenfelder w.w và Connon DJ (1961) thì quá trình xử lý gồm
3 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Oxy hóa các hợp chất hữu cơ
Phản ứng oxy hóa khử giữa các hợp chất hữu cơ với oxy có thể biểu diễn như
sau:
C
x
H
y
O
z
+ O

2

enzim
CO
2
+ H
2
O + ∆H
Giai đoạn 2: Quá trình đồng hóa và xây dựng tế bào.
C
x
H
y
O
z
+ NH
3

enzim
CO
2
+ H
2
O + tế bào vi khuẩn + C
5
H
7
NO
2
- ∆H

Trong đó C
5
H
7
NO
2
là chất nguyên sinh trong tế bào sinh vật.
Giai đoạn 3: Quá trình dị hóa
Quá trình phân hủy các chất có trong tế bào sống dưới tác dụng của enzim.
C
5
H
7
NO
2
+ O
2
→

CO
2
+ H
2
O + NH
3
± ∆H
 Xử lý trong điều kiện kị khí:
Khi nước thải có chỉ số BOD cao (BOD ≥ 10-30 g/l) thì ta không thể xử lý
bằng phương pháp hiếu khí ngay mà phải xử lý bằng phương pháp kị khí trước để
giảm bớt BOD của nước thải.

CHƯƠNG III: XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT MIẾN VIỆT CƯỜNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC NGẬP NƯỚC
3.1. Kĩ thuật xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học ngập nước
3.1.1 Quy trình công nghệ
13
12
11
2
9
3
5
7
6
5
4
4
10
10
Cột kị khí
Cột hiếu khí
1.Bể chứa nước thải trước khi bơm
2. Bể lắng nước thải
3. Cột kị khí
4. Máng lắng cạn
5. Vật liệu lọc(xốp)
6. Cột hiếu khí
7. Dàn phân phối khí
8. Ống chia
dòng máy bơm
9. Máy bơm

10. Ống xả bùn
11. Máy sục khí
12. Ống thoát khí
13. Van lấy mẫu nước thải
8
Hình 2: Sơ đồ hệ thống xử lý bằng phương pháp lọc sinh học ngập nước
3.1.2 Thuyết minh quy trình
Cấu tạo thiết bị xử lý nước thải bằng phương pháp màng sinh học gồm hai cột
dạng pilot, xử lý kị khí kết hợp với xử lý hiếu khí.
Nước thải làm miến được lắng gạn sơ bộ ở bể chứa (2) và được điều chỉnh pH
trước khi cho vào bể chứa (1). Sau đó nước thải được bơm vào cột kị khí theo chiều
từ dưới lên trên với lưu lượng dòng được khống chế nhờ ống chia dòng máy bơm (8),
nước thải đi qua lớp vật liệu xốp, tại đây các chất hữu cơ bị phân hủy bởi lớp màng vi
sinh vật kị khí. Sau khi nước thải dâng tràn qua máng lắng cặn (4) thì tiếp tục chảy
sang cột hiếu khí theo nguyên tắc bình thông nhau do chênh lệch mực mước giữa hai
cột. Nước thải từ từ dâng đầy cột hiếu khí và một lần nữa bị các vi sinh vật hiếu khí
phân hủy các chất hữu cơ có trong thành phần nước thải. Ở cột hiếu khí không khí
liên tục được cấp vào nhờ máy sục khí (11), cung cấp oxy cho quá trình phân hủy các
chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Mẫu nước thải qua cột hiếu khí được lấy nhờ van (13),
đem phân tích các chỉ tiêu, nếu chưa đạt tiêu chuẩn cho phép thì tiếp tục được cho
tuần hoàn trở lại bể chứa (2). Sản phẩm bùn cặn của quá trình phân hủy chất hữu cơ
được tháo ra ngoài nhờ ống xả bùn (10).
Nước thải sau khi đi qua cả 2 cột lọc kị khí và hiếu khí sẽ được lấy ra nhờ van
(13) để kiểm tra các chỉ tiêu cơ bản. Nếu chưa đạt các chỉ tiêu cho phép của nước
thải công nghiệp theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945 - 1995) thì lại cho chảy
tuần hoàn trở lại qua 2 cột lọc kị khí và hiếu khí như trên cho đến khi đạt tiêu
chuẩn cho phép về nước thải công nghiệp.
3.1.3 Ưu điểm của công nghệ
+ Nước thải được bơm từ dưới lên trên tránh được hiện tượng dòng chảy tắt
trong thiết bị. Màng vi sinh bị ngập hoàn toàn trong nước nên cho hiệu quả xử lý

cao hơn trường hợp nước thải chảy từ trên xuống dưới.
+ Không khí được cấp đều vào cột hiếu khí nhờ dàn phân phối khí nhiều lỗ và
không khí đi từ dưới lên trên cùng chiều với dòng nước nên giảm tổn thất thủy lực
và tại các vị trí trong cột hiếu khí có thể coi nồng độ khí oxy là gần bằng nhau. Nói
cách khác tại mọi vị trí trong cột hiếu khí thì có thể coi tốc độ phân hủy các chất
hữu cơ bởi các vi sinh vật là xấp xỉ bằng nhau.
+ Thiết bị có hệ thống máng lắng cặn và ống xả bùn cho phép xả bùn dư khi cần
thiết
+ Hệ thống được thiết kế gần giống với dạng pilot nên cho hiệu quả xử lý cao.
+ Hệ thống có thể tháo rời từng chi tiết thuận lợi cho sự rửa, tái sinh lớp vật liệu
lọc sau quá trình xử lý.
3.1.4 Chứng minh công nghệ và kết quả xử lý
Kết quả xử lý nước thải sản xuất miến dong tại làng nghề chế biến lương thực
của xã Minh Khai, huyện Hoài Đức, tỉnh Hà Tây ( do Phòng thí nghiệm Hóa môi
trường, Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội thực
hiện)
Nước thải sản xuất miến ban đầu có các giá trị cơ bản sau:
COD = 840 mg/l, BOD5 = 580 mg/l (tỷ số BOD5/COD = 0,69);[NH4+] = 13,51 mg/; [
NO2-] = 0,35 mg/l, độ đục = 99,5 NTU, pH = 4,01.
Sau khi trung hòa và pha loãng gấp đôi để có thể tích 58 lít và pH = 8,05; nước thải
được xử lý qua hệ thống lọc sinh học kị khí và hiếu khí với tốc độ 12lít/h. Kết quả
thu được như sau:
• Sự thay đổi COD, độ đục theo thời gian xử lý
Hình 3: Sự thay đổi COD, độ đục theo thời gian xử lý
• Sự thay đổi pH, NH4+, NO2- theo thời gian xử lý
Hình 4: Sự thay đổi pH, NH4+, NO
2
-
theo thời gian xử lý
Kết quả thu được ta thấy: Đối với nước thải sản xuất miến có các chỉ tiêu ban đầ

u:
COD = 438,8 mg/l, [NH4+] = 6,75 mg/l; [NO2]=0,19 mg/l, độ đục = 45.2 NTU,
pH= 8,05 được xử lý qua hệ thống lọc sinh học kị khí và hiếu khí sau thời gian 10 gi
ờ các chỉ tiêu cơbản của nước thải sau xử lý đều đạt các tiêu chuẩn Việt Nam về
nước thải công nghiệp (TCVN 5945 - 1995). Cụ thể là:
COD = 97,3 mg/l, [NH4+] = 1,87 mg/l; [NO2-] = 0,11 mg/l, độ đục = 9,71 NTU,
pH = 8,23.
Qua trên, có thể thấy công nghệ xử lý nước thải sản xuất miến dong bằng
phương pháp lọc sinh học là hoàn toàn phù hợp, kết quả đạt được sẽ giải quyết
hiệu quả nước thải làng nghề miến Việt Cường với thực trạng hiện nay.
3.2 Tiêu chuẩn cấp nước cho nông nghiệp
Mỗi quá trình xử lý nước của bất kỳ ngành sản xuất nào đều hướng tới giải
quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Song, nếu nguồn nước thải đó được xử lý hiệu
quả để phục vụ cho một nhu cầu dùng nước khác sẽ góp phần tiết kiệm tài nguyên
nước và phát triển bên vững cho khu vực. Với sự phát triển của ngành trồng trọt
tại Đồng Hỷ, nguồn nước thải đã xử lý tại làng nghề sản xuất miến Việt Cường sẽ
là một trong những nguồn nước tưới tiêu cho trồng trọt của khu vực.
Bảng 1: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước dùng cho tưới tiêu
TT Thông số Đơn vị Giá trị giới
hạn
1 pH 5,5-9
2 Ôxy hòa tan (DO) ≥ 2
3 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 2000
4 Tỷ số hấp phụ Natri (SAR) 9
5 Clorua (Cl
-
) mg/l 350
6 Sun phát (SO
4
2-

) mg/l 600
7 Bo (B) mg/l 3
8 Asen (As) mg/l 0,05
9 Cadimi (Cd) mg/l 0,01
10 Crom tổng số (Cr) mg/l 0,1
11 Thủy ngân (Hg) mg/l 0,001
12 Đồng (Cu) mg/l 0,5
13 Chì (Pb) mg/l 0,05
14 Kẽm (Zn) mg/l 2,0
15 Fecal, Coli (Chỉ quy định đối với nước tưới
rau và thực vật ăn tươi sống)
số vi
khuẩn/100ml
200
Dựa vào kết quả xử lý nước thải trên và so sánh với tiêu chuẩn cấp nước
phục vụ cho mục đích tưới tiêu, cho thấy: Nước thải của làng nghề sản xuất miến
sau khi đã được xử lý bằng phương pháp lọc sinh học, các chỉ tiêu đều trong giới
hạn cho phép, có thể phục vụ cho nhu cầu cấp nước cho một số hoạt động sản xuất
nông nghiệp, đặc biệt là nguồn nước tưới cho trồng trọt quanh khu vực.
KẾT LUẬN
Nước thải làng nghề sản xuất miến thường chứa các tạp chất có khả năng
bị phân hủy sinh học (tỷ lệ BOD5/COD từ 0,6 đến 0,7) nên có thể được xử lý tốt
bằng các phương pháp xử lý sinh học.
Bằng phương pháp lọc sinh học kị khí và hiếu khí có thể xử lý các loại nước
thải của làng nghề đạt tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp và được
phép chảy vào dòng chảy chung (TCVN 5945 - 1995) và đạt tiêu chuẩn để phục vụ
nhu cầu cấp nước cho hoạt động tưới tiêu quanh khu vực. Trong tương lai, cần kết
hợp những hệ thống xử lý nước thải khác để nước thải của làng nghề có thể sử
dụng cho nhiều mục đích khác phục vụ cho xu hướng phát triển kinh tế chung của
khu vưc.

TÀI LIÊU THAM KHẢO
1. Nguyễn Đình Bảng(2004), Giáo trình các phương pháp xử lý nước, nước thải,
ĐHKHTN, Hà Nội.
2. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lý nước, NXB Thanh Niên, Hà
Nội
3. Hoàng Huệ (1996), Xử lý nước thải, NXB Xây Dựng,Hà Nội.
4. Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải.(2003), Lý thuyết và mô hình hóa quá
trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. NXB KHKT
5. Trịnh Lê Hùng(2006), Kỹ thuật xử lý nước thải., NXB Giáo dục, Hà Nội.
6. Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB
Xây dựng, Hà Nội.
7. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB
KHKT.
8. APHA (1985), “Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater”, 16th Ed, American Public Health Association, Washington
9. Trang web: Xử lý nước thải làng nghề chế biến lương thực:
/>10. Trang web: Xử lý nước thải làng nghề bằng phương pháp sinh học
/>hoc.html