ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc nhƣ hiện nay, môi trƣờng là vấn đề bất cập không chỉ riêng quốc gia nào mà là vấn đề của toàn cầu. Phát triển kinh tế xã hội là nhu cầu của mỗi quốc gia nhƣng cần phải có sự phát triển bền vững, phát triển luôn cân bằng giữa ba yếu tố: Kinh tế - môi trƣờng – xã hội. Trong các ngành công nghiệp trọng điểm của nƣớc ta thì sản xuất tinh bột sắn là ngành kinh tế đƣợc thu hút và chú trọng đầu tƣ của các nhà sản xuất. Tinh bột sắn là một thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dƣỡng của loài ngƣời cũng nhƣ các động vật khác.
Ngoài sử dụng làm thực phẩm, tinh bột sắn còn là nguyên liệu sản xuất cho nhiều sản phẩm khác nhƣ trong công nghệ mỹ phẩm, sản xuất giấy, rƣợu, băng bó xƣơng… do vậy các nhà máy và các cơ sở sản xuất tinh bột sắn đƣợc mở rộng và phát triển. Nhu cầu sử dụng nƣớc trong sản xuất tinh bột sắn là rất lớn nên sau khi sử dụng cũng thải ra môi trƣờng một lƣợng nƣớc thải tƣơng đƣơng. Nếu không có biện pháp xử lý trƣớc khi thải bỏ, hàm lƣợng chất hữu cơ trong nƣớc thải sẽ gây ô nhiễm đến nguồn nƣớc mặt và diện tích đất đai xung quanh vùng xả thải. Nghiêm trọng hơn nếu chất hữu cơ ngấm xuống mạch nƣớc ngầm, chúng sẽ phá hủy chất lƣợng nguồn nƣớc ảnh hƣởng đến chất lƣợng sống của ngƣời dân trong khu vực.
Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững của xã hội thì việc nghiên cứu biện pháp xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn là vô cùng cần thiết. Công nghệ xử lý nƣớc thải nói chung và nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn nói riêng đang càng ngày đi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học. Hơn nữa đặc trƣng nƣớc thải tinh bột sắn có hàm lƣợng chất hữu cơ cao dễ phân hủy, giá trị BOD, COD cao thì việc áp dụng phƣơng pháp sinh học là một giai đoạn không thể thiếu trong hệ thống xử lý. Hiện nay phƣơng pháp lọc sinh học kỵ khí kết hợp hiếu khí và thực vật thủy sinh cũng là một lựa chọn chiếm ƣu thế trong việc xử lý nƣớc thải do hiệu quả cao.
Xuất phát từ nhu cầu trên, đề tài tôi chọn trong khóa luận này là “Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn bằng phương pháp sinh học” với mong muốn sẽ góp phần trong công đoạn xử lý nƣớc thải trƣớc khi xả ra nguồn tiếp nhận nhằm nâng cao chất lƣợng nguồn nƣớc, hạn chế tác động của nƣớc thải đến cuộc sống con ngƣời và môi trƣờng. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn 1. Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn trên thế giới Sắn là loại cây lƣơng thực quan trọng ở nhiều nƣớc trên thế giới.
Sắn có xuất xứ từ Trung – Nam Mỹ. Sau đó phát triển sang Châu Phi, Châu Á cùng với sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp cây sắn ngày càng trở nên có giá trị kinh tế cao. Hiện nay, sắn đƣợc trồng ở hơn 100 quốc gia trên thế giới với diện tích khoảng 18,96 triệu ha, sản lƣợng sắn toàn thế giới trong nhiều năm trở lại đây duy trì tƣơng đối ổn định ở mức sản lƣợng 230 triệu tấn sắn.1: Diễn biến sản lƣợng sắn thế giới giai đoạn 2005 – 2010 (Nguồn: FAO, năm 2011) Năm 2006 sản lƣợng sắn thế giới đạt 211,26 triệu tấn củ tƣơi, nhƣng đến năm 2007 sản lƣợng sắn trên thế giới đạt 226,34 triệu tấn. Nhƣ vậy sản lƣợng sắn trên thế giới tăng 15,08 triệu tấn.
Năm 2011, tổng sản lƣợng sắn thế giới đạt 250,2 triệu tấn củ tƣơi, tăng 6% so với năm trƣớc. Sự gia tăng sản lƣợng mạnh mẽ này bởi ngành chế biến công nghiệp nhiên liệu sinh học ethanol sử dụng sắn làm nguyên liệu đầu vào tại các quốc gia Đông Nam Á cùng với nhu cầu lƣơng thực tăng tại Châu Phi. Trong đó, Nigeria là quốc gia sản xuất sắn hàng đầu thế giới với sản lƣợng hai năm gần đây (2009 - 2010) có xu hƣớng giảm xuống đạt khoảng 37 triệu tấn so với giai đoạn 2006 - 2008 liên tục đạt trên dƣới 45 triệu tấn. Năm 2011, sản lƣợng sắn của Nigeria cũng đã 2 hồi phục lên xấp xỉ 40 triệu tấn, tăng 4% so với năm trƣớc.
Quốc gia có sản lƣợng sắn lớn thứ hai thế giới là Brazil với sản lƣợng thƣờng niên trong giai đoạn 2009 - 2010 vào khoảng 24 triệu tấn sắn củ tƣơi, giảm khoảng 8% so với giai đoạn 2 năm trƣớc đó. Năm 2011, sản lƣợng sắn của quốc gia này cũng đã hồi phục trở lại lên mức trên 26 triệu tấn, tăng 8% so với năm trƣớc đó. Indonesia, Cộng hòa Công gô và Thái Lan là ba quốc gia có sản lƣợng sắn lớn tiếp theo trên thế giới, với sản lƣợng hàng năm trong giai đoạn 2009 - 2011 vào khoảng 22 triệu tấn củ. Các nƣớc còn lại trong nhóm 10 quốc gia có sản lƣợng sắn hàng đầu thế giới bao gồm Angola, Ghana, Việt Nam, Ấn Độ, Mozambic.
Mƣời quốc gia sản xuất sắn hàng đầu chiếm 75% tổng sản lƣợng sắn toàn thế giới. Tại Thái Lan, Việt Nam và Indonesia, sắn trở thành một loại cây công nghiệp hàng năm quan trọng và đƣợc thu mua để chế biến thành các sản phẩm xuất khẩu [30].2: Diện tích và sản lƣợng sắn năm 2011 tại một số quốc gia (Nguồn: FAO, năm 2011) Trung Quốc hiện là nƣớc nhập khẩu sắn nhiều nhất thế giới để làm cồn sinh học (bio ethanol), tinh bột biến tính (modify starch), thức ăn gia súc và dùng trong công nghiệp thực phẩm dƣợc liệu. Địa điểm chính tại tỉnh Quảng Tây. Năm 2005, Trung Quốc đã nhập khẩu 1,03 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,03 triệu tấn sắn lát, sắn viên.
Năm 2006, Trung Quốc đã nhập khẩu 1,15 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,40 triệu tấn sắn lát và sắn viên. 3 Thái Lan là nƣớc mà toàn bộ sắn thu hoạch đều đƣợc sử dụng trong công nghiệp với các sản phẩm chính là sắn lát, sắn viên và tinh bột sắn. Trên 55% sản lƣợng sắn của Thái Lan đƣợc sử dụng dƣới dạng sắn lát phơi khô làm thức ăn cho gia súc. Trong đó 99% trực tiếp đƣợc xuất khẩu vào các nƣớc châu Á, chỉ có 10% tiêu thụ trong nội địa, mặc dù sản lƣợng sắn củ tƣơi chiếm khoảng 18 triệu tấn trên sản lƣợng toàn cầu là 175 triệu tấn.
Hiện nay, thế giới đang trong tình trạng thiếu lƣơng thực nghiêm trọng thì các ngành sản xuất lƣơng thực - thực phẩm của các nƣớc, nhất là ngành sản xuất tinh bột sắn sẽ đem hiệu quả kinh tế cao cũng nhƣ giải quyết đƣợc vấn đề thiếu lƣơng thực của thế giới. Nhu cầu tiêu thụ tăng cao sẽ thúc đẩy sự phát triển của ngành sản xuất tinh bột sắn trên thế giới phát triển. Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam Ở Việt Nam, sắn là cây lƣơng thực quan trọng đứng hàng thứ ba sau lúa và ngô. Năm 2005, cây sắn có diện tích thu hoạch 432 nghìn ha, năng suất 15,35 tấn/ha, sản lƣợng 6,6 triệu tấn, so với cây lúa có diện tích 7.326 ha, năng suất 4,88 tấn/ha, sản lƣợng 35,8 triệu tấn, cây ngô có diện tích 995 ha, năng suất 3,51 tấn/ha, sản lƣợng gần một triệu tấn (FAO, 2007).
Cây sắn hiện nay đã chuyển đổi vai trò từ cây lƣơng thực - thực phẩm truyền thống thành cây công nghiệp hàng hóa có lợi thế cạnh tranh cao, quá trình hội nhập đang mở rộng thị trƣờng sắn tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột và các sản phẩm từ tinh bột khác góp phần vào sự phát triển của đất nƣớc. Cây lƣơng thực sắn đƣợc canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh của các vùng sinh thái nông nghiệp. Các vùng trồng sắn chủ yếu là Bắc Trung Bộ, Duyên Hải miền Trung, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Trung du vùng núi phía Bắc. Diện tích trồng sắn của 5 vùng này sinh thái này chiếm 97% diện tích sắn cả nƣớc.
Trong đó diện tích sắn trồng nhiều nhất ở vùng Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung (168,80 ngàn ha). Tây Nguyên là vùng sản xuất lớn thứ hai của cả nƣớc, tập trung chủ yếu ở bốn tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk và Đăk Nông. Năm 2008, diện tích sắn của Tây Nguyên là 150,100 ha, năng suất bình quân đạt 15,7 tấn/ha, tổng sản lƣợng 2,35 triệu tấn thấp hơn nhiều so với năng suất và sản lƣợng sắn của vùng Đông Nam Bộ với năng suất là 23,74 tấn/ha, tổng sản lƣợng là 2,60 triệu tấn (Tổng cục thống kê, 2009). Sản xuất sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tƣ, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông hộ.
Sắn 4 chủ yếu dùng để bán (48,6%), dùng làm thức ăn gia súc (22,4%), chế biến thủ công (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tƣơi. Việt Nam đang sản xuất hằng năm hơn 2 triệu tấn củ tƣơi, đứng thứ 11 trên thế giới về sản lƣợng sắn, nhƣng lại là nƣớc xuất khẩu đứng thứ ba trên thế giới sau Thái Lan và Indonesia (Bộ NN & PTNT, 2002). Hiện nay cả nƣớc có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn ở quy mô lớn, công suất 50 – 200 tấn tinh bột sắn/ngày và trên 4000 cơ sở chế biến thủ công. Việt Nam hiện sản xuất mỗi năm khoảng 800.000 tấn tinh bột sắn, trong đó trên 70% xuất khẩu và gần 30% tiêu thụ trong nƣớc.
Tính cho đến hết tháng 11/2009 có khoảng 3 triệu tấn sắn và tinh bột đƣợc xuất khẩu với tổng trị giá gần 500 triệu USD. Năm 2009, trong khi nhiều loại hàng hóa xuất khẩu chậm và giảm mạnh về giá trị thì tinh bột sắn lên ngôi với mức xuất khẩu tăng hơn 4 lần về sản lƣợng và tăng 3 lần về kim ngạch. Bảy tháng đầu năm, cả nƣớc xuất khẩu đƣợc 2,66 triệu tấn sắn lát khô và tinh bột sắn, kim ngạch đạt 406 triệu USD, tăn 4,4 lần về sản lƣợng, 2,8 lần về kim ngạch so với cùng kỳ năm trƣớc. Với kết quả trên Bộ Công thƣơng vào mặt hàng xuất khẩu chủ lực năm 2009.
Theo số liệu của Tổng cục Hải quan, năm 2010 Việt Nam xuất khẩu đƣợc 1,677 nghìn tấn sắn và các sản phẩm từ sắn, thu về 556 triệu USD. Đến năm 2012, Việt Nam xuất khẩu hơn 4,2 triệu tấn sản phẩm sắn các loại trị giá 1,35 tỷ USD, tăng hơn 57% về lƣợng và gần 41% về giá trị so với năm 2011.