HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CHO LÀNG NGHỀ TINH BỘT HOÀI HẢO – TỈNH BÌNH ĐỊNH
NGUYỄN VĂN PHƯỚC - NGUYỄN THỊ THANH PHƯỢNG
Trường ĐH Bách khoa TP.HCM
Tóm tắt: Hiện trạng ô nhiễm môi trường tại làng nghề Hoài Hảo-Hoài Nhơn – Bình Định đang ở mức báo
động bởi nước thải tinh bột mì. Nguồn nước thải trên chứa hàm lượng cặn cao, pH thấp , khó phân hủy, bốc
mùi chua nồng ảnh hưởng đếnmôi trường xung quanh.
Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì được thực hiện bằng phương pháp sinh học, áp dụng mô hình phân
hủy kị khí hai giai đoạn (giai đoạn acid hoá và metan hóa) kết hợp với mô hình lọc sinh học hiếu khí.
Kết quả nghiên cứu trong điều kiện phòng thí nghiệm cho thấy với nước thải nguyên thủy COD dao động từ
2.500-18.000 mg/l; SS trong khoảng 120 – 3000 mg/l; N tổng lên đến 450 mg/l hiệu quả khử COD lên đến
95% - 99%. Nước thải trong suốt, mất màu, mùi đạt tiêu chuẩn thải loại B.
1. Đặt vấn đề
Làng nghề Hoài Hảo thuộc huyện Hoài Nhơn tỉnh Bình Định sinh sống chủ yếu từ hoạt động sản xuất chế
biến tinh bột mì kết hợp với chăn nuôi. Trước đây, khi quy mô sản xuất còn chưa phát triển, phần lớn nước
thải sản xuất tinh bột được xả thẳng xuống hệ thống kênh rạch hoặc các khu đất trống tự thấm nước, nhưng
trong nhiều năm gần đây môi trường sống ở làng nghề đã có những chuyển biến theo chiều hướng đáng lo
ngại bởi nước thải tinh bột khoai mì với lưu lượng thải lớn, CN và hàm lượng chất hữu cơ quá cao khi chảy
ra kênh rạch bốc mùi chua nồng, nước đỏ hồng do phản ứng chuyển hoá của CN. Nước ngấm xuống đất
gây ô nhiễm nước ngầm. Nước chảy tràn vào đồng ruộng gây ô nhiễm môi trường đất làm thay đổi đặc tính
đất và năng suất cây trồng.
Xã Hoài Hảo hiện có khoảng 694 cơ sở sản xuất chế biến tinh bột mì và tập trung thành 258 cụm hộ sản
xuất lớn. Đây là xã cósố hộ sản xuất tinh bột mì nhiều nhất tại huyện Hoài Nhơn. Đặc điểm của loại hình
sản xuất này là lượng nước thải sinhra khá lớn từ 8-12 m3 nước thải cho một tấn sản phẩm và nguồn nước
thải gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường.
Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì bằng phương pháp lọc sinh học kị khí kết hợp lọc sinh học hiếu khí
hoàn toàn khả thi, phù hợp với điều kiện làng nghề: đất rộng, công nghệ đơn giản, chi phí quản lý và vận
hành thấp, không đòi hỏi trình độ vận hành, hệ thống có thể hoạt động gián đoạn. chịu biến động về nhiệt
độ và tải lượng ô nhiễm.
Mô hình có khả năng áp dụng thực nghiệm trên quy mô hộ gia đình, và cụm gia đình do vậy các thông số
nghiên cứu có khả năng áp dụng thực tiển.

2. Mô hình và phương pháp nghiên cứu
Công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì bao gồm: Xử lý kị khí hai giai đoạn trong đó giai đoạn 1: xử lý tại bể
acid hóa. Tại đây, COD không giảm đáng kể mà phần lớn các chất hữu cơ phức tạp như Protein, chất béo,
đường chuyển hoá thành acid hoặc các hợp chất hữu cơ đơn giản, đồng thời các vi khuẩn đã tham gia vào
quá trình khử CN. Sau khi qua giai đoạn acid hóa nước thải được tiếp tục xử lý tại bể lọc sinh học kị khí
với mục đích chính là chuyển hoá acid thành CO2 và CH4.
Sau cùng, nước thải được xử lý bằng phương pháp lọc sinh học hiếu khí nhằm xử lý triệt để các hợp chất
hữu cơ còn lại có khả năng phân hủy sinh học.
Mô hình hệ thống xử lý nước thải được trình bày ở hình 1:
Hình 1: Mô hình hệ thống xử lý nước thải tinh bột mì
Mô hình acid hóa được thực hiện trong thùng nhựa dung tích 25 lít, dung tích làm việc 20 lít. Lượng mầm
vi sinh đưa vào trong bể là bùn đặc (bùn hầm ủ biogas), thể tích bùn cho vào: 2 lít
Đặc tính bùn Biogas: Độ ẩm của bùn: 85%, VSS/TS = 0,62
Mô hình lọc sinh học kị khí : là thùng nhựa tròn dung tích 20 lít. Bên trong mô hình có chứa vật liệu lọc
bao gồm các ống nhựa PVC, đường kính:27,5 mm , chiều dài ống: 45 mm. Vật liệu lọc chiếm thể tích 13
lít. Tổng diện tích bề mặt lớp vật liệu đệm: 3,1 m 2 . Diện tích riêng bề mặt = 238 m2/ m3. Nước thải từ bể
acid hoá được bơm vào đáy bể lọc, sau khi tiếp xúc qua lớp vật liệu lọc, nước chảy lên trên mặt theo ống
dẫn vào bể lọc hiếu khí.
Mô hình hiếu khí : Mô hình lọc sinh học hiếu khí, vật liệu đệm là các ống nhựa PVC f24, chiều dài 25mm,
xếp khít lên nhau. Tổng diện tích bề mặt lớp vật liệu đệm: 1,6 m2, Diện tích riêng bề mặt= 288 m2/m3. Khí
được cấp liên tục nhờ máy thổi khí và được khếch tán vào nước nhờ hệ thống đá bọt.
Tiến hành thí nghiệm:
· Nước thải tinh bột mì được lấy khoảng 3 ngày một lần từ các hộ gia đình sản xuất tinh bột tại Thủ Đức.
Trước tiên nước thải được bơm trực tiếp vào bể acid hoá,sau thời gian lưu nước 2 ngày, nước thải chảy
vào bể lọc kị khí và cuối cùng là bể lọc sinh học hiếu khí.
· Các chỉ tiêu được phân tích để đánh giá kết quả nghiên cứu là:
- Mô hình bể phân hủy kị khí: COD, pH, CN, VFA, N-NH3.
- Mô hình bể lọc sinh học kị khí: pH, COD
- Mô hình sinh học hiếu khí: pH, COD
3. Kết quả nghiên cứu

Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả
PH
4,2-5,1
COD
mg/l
2500-12000
BOD
mg/l
2120 – 9750
SS
mg/l
120-3000
N-NH3
mg/l
136-300
N tổng
mg/l
250-450
P tổng
mg/l
0,6 – 45
CN-
mg/l
2-75
Bảng 1: Chất lượng nước khoai mì
Nước thải khoai mì gây ô nhiễm đáng kể cho môi trường. Hầu hết các chỉ tiêu đều vượt tiêu chuẩn thải
cho phép. Trong đó ô nhiễm hữu cơ, SS, N tổng và CN đặc biệt nghiêm trọng.
3.1. Kết quả nghiên cứu khử CN trong nước thải tinh bột mì trên mô hình acid hóa

Hàm lượng CN trong nước thải khoai mì trung bình khoảng 5 – 25 mg/l. Tuy nhiên trong một số trường
hợp đặc biệt (nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao), do nguồn nguyên liệu ban đầu là khoai mì đã trồng
lâu năm hoặc khoai mì đắng (gốc M.Utilissima) nên hàm lượng CN trong nước thải khoai mì có thể lên đến
75 mg/l. Chính hàm lượng CN cao là một trong những nguyên nhân gây ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động
của các công trình xử lý sinh học sau này. Trong công nghệ để đảm bảo tính ổn định của hệ thống cần có
công nghệ khử CN.
Trong điều kiện tự nhiên,ở pH thấp, CN cũng có thể tự phân hủy nhưng không triệt để và đòi hỏi thời gian
phân hủy dài. Điển hình là sau 5 – 7 ngày chỉ 30% CN được phân hủy.
Tại bể acid hoá, hàm lượng CN được khử nhanh hơn so với tồn trử tự nhiên đồng thời tốc độ khử CN
phụ thuộc vào hàm lượng CN ban đầu trong nước thải. Khi hàm lượng CN nhỏ hơn 12 mg/l, chỉ cần 2-4
ngày khoảng 90-100% CN đã được xử lý và khi hàm lượng CN cao hơn khoảng 16 – 35 mg/l cần khoảng
5 ngày mới có khả năng xử lý 70% CN.
Trong nước thải tinh bột mì, CN tồn tại dưới dạng linamarin, dưới tác dụng của enzim trong môi trường
acid, linamarin bị phân hủy tạo thành glucose, aceton và acid cyanhydric theo phản ứng:
Trong điều kiện tự nhiên, linamarin dưới tác dụng của enzim sẽ chuyển hoá theo cơ chế:
CN- + ½ O2 + enzyme à CNO-
CNO- + H2O à NH3 + CO2
Hoặc:
HCN + 2H2O à NH4COOH
Tại bể acid, dưới điều kiện kị khí sẽ diễn ra các phản ứng sau:
CN- + H2S à HSCN + H+
HSCN + 2H2O à NH3 + H2S + CO2
Nhìn chung các phản ứng khử CN đều cho sản phẩm phụ NH3.
Hình 3: Sự thay đổi hàm lượng N-NH3 trong bể acid hóa
Kết quả khảo sát tại bể acid hóa cho thấy: Hàm lượng chất hữu cơ giảm không đáng kể thể hiện qua hiệu
quả xử lý COD trong 4 ngày đầu rất thấp, chỉ đạt 5% - 10%. Trong khi đó N-NH3 lại có chiều hướng tăng
(Ở mô hình 1,2,3,4; N-NH3 tăng 30 mg/l; 50 mg/l; 60 mg/l) sau 2-6 ngày vận hành. Kết quả này chứng tỏ
rằng ở giai đoạn acid hóa phần lớn các hợp chất hữu cơ chỉ bị thủy phân và chuyển hoá thành các hợp chất
đơn giản , HCN, acid béo, các hợp chất acetate…, tương tự N-NH3 tăng do các hợp chất nitơ dưới dạng
hữu cơ và CN bị phân hủy chuyển hóa thành N-NH3.

Giá trị pH và VFA thể hiện rõ nét giai đoạn chuyển hoá acid. Khi COD ban đầu : 3390 mg/l; 5426 mg/l;
8900 mg/l, sau 2 ngày pH giảm thấp nhất khoảng 0,2-0,6 đơn vị đồng thời VFA cũng tăng cao nhất 3,5 – 7
mg/l. . Sau đó ở các ngày kế tiếp, pH bắt đầu tăng lên tưông ứng VFA lại giảm . Căn cứ vào các số liệu pH,
VFA, N-NH3; CN- ta chọn thời gian cần thiết để acid hóa là 2 ngày.
3.2. Nghiên cứu quá trình trung hòa
Trung hòa là công đoạn cần thiết để nâng pH đạt giá trị thích hợp (pH = 6- 7,5) trước khi xử lý tiếp bằng
phương pháp sinh học. Quá trình trung hòa được thực hiện bằng hoá chất dưới dạng bột đá tự nhiên khai
thác từ san hô ở biển. Nước thải sau giai đoạn acid hóa có pH thấp khoảng 4,5 5-5,5 sau khi trung hòa với
thời gian lớn hơn 20 phút, pH tăng lên 6,2.
Do trong nước thải có chứa một lượng đáng kể CO2 được sinh ra trong giai đoạn acid hóa nên phản ứng
trung hòa sẽ diễn ra theo cơ chế:
CaCO3 + CO2 + H2O à Ca2+ + 2HCO3-
Hình 6: Khảo sát đường cong thay đổi pH
theo thời gian và số lần trung hòa