Nguồn gốc mật rỉ đường xử lý nước thải và ứng dụng

Xử lý nước thải là một trong những thách thức lớn của nhiều ngành công nghiệp hiện nay. Để hỗ trợ quá trình này, mật rỉ đường xử lý nước thải đã trở thành giải pháp phổ biến, giúp cung cấp nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật, từ đó cải thiện hiệu suất làm sạch. Hãy cùng Môi Trường Song Phụng tìm hiểu chi tiết ngay sau đây.

Mật rỉ đường là gì? 

Mật rỉ đường là một chất lỏng đặc sánh, có màu nâu đen, vị ngọt đậm, được tạo ra trong quá trình sản xuất đường từ cây mía hoặc củ cải đường. Đây là phần còn lại sau khi đã chiết xuất và kết tinh đường từ nước mía, chứa chủ yếu các loại đường như sucrose, glucose và fructose cùng với các chất khoáng và hữu cơ khác.

Tại Việt Nam, từ 100 tấn mía nguyên liệu sẽ thu được khoảng 3–4 tấn mật rỉ (molasses) – một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất đường. Ngoài việc được sử dụng trong chăn nuôi và nông nghiệp, mật rỉ đường xử lý nước thải cũng mang lại nhiều lợi ích. Nhờ đặc tính dễ phân hủy, giàu carbon, hợp chất này hỗ trợ vi sinh vật phát triển, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước bẩn một cách hiệu quả.

Nguồn gốc của mật rỉ đường

Mật rỉ đường có nguồn gốc từ quá trình sản xuất đường từ cây mía. Cụ thể, sau khi thu hoạch, thân mía được làm sạch, cắt nhỏ hoặc nghiền rồi ép lấy nước mía. Nước mía này được đun sôi và cô đặc nhiều lần để tạo ra tinh thể đường. Sau khi tách các tinh thể đường ra, phần chất lỏng đặc sánh còn lại, không thể kết tinh thêm đường nữa, chính là mật rỉ đường.

Tỷ lệ mật rỉ đường thu được thường chiếm khoảng 3-4% so với khối lượng mía ban đầu được ép. Ngoài mía, mật rỉ đường cũng có thể được sản xuất từ củ cải đường, tuy nhiên ở Việt Nam, mía vẫn là nguyên liệu chính phổ biến nhất.

Thành phần có trong mật rỉ đường

Thành phần chính có trong mật rỉ đường gồm ba nhóm chính: đường, chất hữu cơ không đường và chất khoáng.

• Đường: Chiếm khoảng 75% thành phần, gồm các loại đường đơn và đường đôi như sucrose (khoảng 44%), fructose (13%) và glucose (10%). Đây là nguồn dinh dưỡng chính trong mật rỉ đường.
• Chất hữu cơ không đường: Bao gồm các loại gluxit như tinh bột, axit hữu cơ (chủ yếu là axit acotinic), các hợp chất chứa nitơ và một lượng nhỏ axit béo bay hơi (khoảng 1,3%). Tỷ lệ protein rất thấp, chỉ chiếm khoảng 3-5%. Các chất hữu cơ này ảnh hưởng đến tính chất vật lý như độ nhớt của mật rỉ.
• Chất khoáng: Mật rỉ đường giàu các khoáng chất như canxi (lên tới 1%), kali, magiê, natri, lưu huỳnh và các nguyên tố vi lượng như mangan, sắt, đồng, kẽm. Hàm lượng photpho trong mật rỉ thường thấp.
• Nước: Chiếm khoảng 22% thành phần, tạo độ sánh đặc cho mật rỉ đường

Nhờ những thành phần này, mật rỉ đường xử lý nước thải hiệu quả bằng cách cung cấp nguồn carbon cần thiết cho hệ vi sinh vật.

Thông số kỹ thuật

Thông số kỹ thuật của mật rỉ đường thường bao gồm các chỉ tiêu sau:

• Độ Brix: 75-85 (ºBx), thể hiện nồng độ tổng chất rắn hòa tan trong mật rỉ đường, cho thấy mật rỉ có độ ngọt và độ đặc cao.
• Hàm lượng đường tổng: 50-65%, trong đó bao gồm các loại đường chính như:
• Sucrose: khoảng 15%
• Fructose: khoảng 16%
• Glucose: khoảng 8%.
• Tỷ trọng: Khoảng 1.4 ± 0.05 g/ml, mật rỉ đường có dạng lỏng đặc, hơi sánh, màu nâu đen.
• Chất khoáng: Chứa nhiều nguyên tố đa vi lượng như P (phốt pho), K (kali), Mg (magiê), Ca (canxi), Cu (đồng), Fe (sắt), Na (natri),… giúp bổ sung dinh dưỡng cho vi sinh vật và cây trồng.
• Chất hữu cơ không đường: Bao gồm các gluxit như tinh bột, các hợp chất chứa nitơ và axit hữu cơ, góp phần tạo độ nhớt và đặc tính vật lý của mật rỉ đường.

Ngoài ra, mật rỉ đường có đặc tính:

• Dạng lỏng sệt, màu nâu đen đặc trưng.
• Khả năng hòa tan tốt trong nước.
• Độ sánh và màu sắc có thể thay đổi tùy theo nguồn nguyên liệu và quy trình sản xuất

Thông số này có thể thay đổi đôi chút tùy thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu (mía hoặc củ cải đường), điều kiện sản xuất và nhà cung cấp.

Công dụng của mật rỉ đường trong xử lý nước thải

Mật rỉ đường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải nhờ khả năng cung cấp nguồn carbon hữu cơ và các chất dinh dưỡng thiết yếu cho vi sinh vật trong hệ thống xử lý sinh học.

• Cung cấp nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật: Mật rỉ đường giàu carbon, khoáng chất, protein và các nguyên tố vi lượng, giúp vi sinh vật phát triển mạnh, tăng cường khả năng phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải.
• Bổ sung carbon cho nước thải nghèo dinh dưỡng: Nhiều loại nước thải công nghiệp như dệt nhuộm, giấy, sinh hoạt thường thiếu nguồn carbon cần thiết cho vi sinh vật. Mật rỉ đường được pha loãng và bổ sung định kỳ vào bể sinh học để cân bằng tỷ lệ C:N:P, nâng cao hiệu quả xử lý.
• Hỗ trợ xử lý nước thải hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí: Mật rỉ đường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải đa dạng, giúp vi sinh vật hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí hoạt động hiệu quả hơn, tăng tốc quá trình phân hủy chất hữu cơ và khử nitrat.
• Giảm hàm lượng amoni và nitrat: Mật rỉ đường giúp vi sinh vật sử dụng amoni và nitrat trong quá trình chuyển hóa, giảm ô nhiễm nitơ trong nước thải.
• Tăng hiệu quả quá trình kỵ khí: Trong xử lý kỵ khí, mật rỉ đường cải thiện khả năng phân hủy chất hữu cơ, giảm BOD và COD, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật sinh khí methane, giúp giảm tải ô nhiễm và có thể tận dụng biogas.

>>> Tìm hiểu thêm: Phương pháp xử lý nước thải cao su đáp ứng tiêu chuẩn

Ứng dụng của mật rỉ đường trong công nghệ xử lý nước thải

Tùy vào đặc tính nước ô nhiễm, mật rỉ đường xử lý nước thải có thể áp dụng trong nhiều phương pháp khác nhau để tăng hiệu quả làm sạch và tối ưu hóa hệ thống vận hành.

Xử lý nước thải hiếu khí

Trong hệ thống xử lý nước thải hiếu khí, mật rỉ đường (molasses) được sử dụng như một nguồn carbon dễ phân hủy, giúp cân bằng dinh dưỡng cho vi sinh vật. Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống có tải lượng BOD thấp hoặc thiếu hụt carbon, giúp:

• Tăng cường hoạt động của vi sinh vật: Vi sinh vật hiếu khí cần nguồn carbon để phát triển và phân hủy chất hữu cơ hiệu quả hơn.
• Cải thiện hiệu suất xử lý: Mật rỉ giúp tăng sinh khối vi sinh, đẩy nhanh quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải.
• Ổn định hệ vi sinh: Việc bổ sung mật rỉ định kỳ giúp duy trì mật độ và hoạt động của vi sinh vật, tránh tình trạng suy giảm hiệu suất xử lý.
• Giảm ô nhiễm: Quá trình xử lý hiệu quả hơn giúp giảm tải các chất ô nhiễm trong nước thải đầu ra, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường.

Xử lý nước bẩn thiếu khí

Trong hệ thống xử lý nước thải thiếu khí, mật rỉ đóng vai trò là nguồn carbon giúp vi sinh vật thực hiện quá trình khử nitrat (denitrification). Quá trình này chuyển hóa nitrat (NO₃⁻) thành khí nitơ (N₂), giải phóng vào khí quyển, từ đó giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước.

Lợi ích của việc bổ sung mật rỉ trong xử lý thiếu khí:

• Hỗ trợ vi sinh vật khử nitrat: Mật rỉ cung cấp nguồn carbon cần thiết để vi khuẩn khử nitrat hoạt động hiệu quả.
• Giảm nồng độ nitrat trong nước thải: Hạn chế tình trạng phú dưỡng hóa khi nước thải được xả ra môi trường.
• Tối ưu hóa hiệu suất hệ thống xử lý: Duy trì hoạt động ổn định của vi sinh vật thiếu khí, cải thiện hiệu quả khử nitrat.
• Thân thiện với môi trường: Chuyển hóa nitrat thành khí nitơ không gây hại, góp phần bảo vệ hệ sinh thái nước.

>>> Tìm đọc thêm: Xử lý nước thải nhà hàng các tiêu chuẩn và quy định hiện hành

Giải quyết nước thải kỵ khí

Trong hệ thống kỵ khí, mật rỉ đường xử lý nước thải là nguồn năng lượng giúp vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ, tạo ra khí sinh học (biogas). Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc giải quyết nước bẩn ngành thực phẩm, chế biến nông sản.

Giảm amoni và cân bằng pH trong ao nuôi thủy sản

Bên cạnh xử lý nước thải công nghiệp, mật rỉ còn giúp kiểm soát hàm lượng amoni và duy trì pH ổn định trong ao nuôi tôm, cá. Điều này góp phần bảo vệ môi trường sống của thủy sản và nâng cao hiệu suất nuôi trồng.

>> Xem ngay: Hướng dẫn cách sử dụng bột xử lý nước sinh hoạt

Hướng dẫn sử dụng mật rỉ đường đúng cách

• Liều lượng sử dụng: Lượng mật rỉ cần sử dụng nên được xác định dựa trên tải lượng BOD, COD của nước thải, tỉ lệ dinh dưỡng BOD:N:P, cũng như mật độ vi sinh trong bể sinh học. Thông thường, lượng khuyến nghị là 1–2 kg mật rỉ cho mỗi 100 m³ nước thải.
• Phương pháp sử dụng: Hòa tan mật rỉ với nước sạch theo tỷ lệ từ 1:20 đến 1:30, sau đó bơm vào hệ thống bằng bơm định lượng để đảm bảo phân bố đều và kiểm soát lưu lượng chính xác.
• Tần suất bổ sung: Nên cấp mật rỉ 2 đến 3 lần mỗi tuần nhằm duy trì ổn định nguồn carbon cho vi sinh vật hoạt động, giúp tối ưu quá trình phân hủy chất hữu cơ.
• Lưu ý quan trọng: Tránh bổ sung vượt mức cần thiết vì sẽ gây dư thừa chất hữu cơ, tạo điều kiện cho vi sinh có hại phát triển, tăng lượng bùn thải và có thể làm giảm hiệu quả xử lý chung của hệ thống.

Lưu ý khi sử dụng mật rỉ đường xử lý nước thải đảm bảo hiệu quả

Mặc dù mật rỉ đường xử lý nước thải mang lại nhiều lợi ích, nhưng để đạt hiệu quả cao nhất, cần lưu ý một số điểm quan trọng sau đây:

• Châm theo liều lượng thích hợp: Nên bổ sung từ từ thay vì đổ vào hệ thống cùng lúc với số lượng lớn, giúp vi sinh vật hấp thụ hiệu quả và tránh sốc tải.
• Kiểm soát nồng độ COD: Nếu sử dụng quá mức, mật rỉ có thể làm tăng COD đầu ra, ảnh hưởng đến chất lượng nước thải và gây khó khăn cho quá trình xử lý tiếp theo.
• Theo dõi màu nước: Việc sử dụng mật rỉ có thể làm nước có màu vàng nhạt, cần kết hợp các biện pháp bổ sung để kiểm soát màu nước trước khi xả thải.
• Bảo quản đúng cách: Mật rỉ dễ bị nhiễm khuẩn, nên lưu trữ trong thùng kín, đặt nơi khô ráo, thoáng mát và vệ sinh định kỳ để đảm bảo chất lượng ổn định.

Nhờ vào thành phần dinh dưỡng đa dạng, mật rỉ đường xử lý nước thải là một giải pháp hiệu quả giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống. Nếu bạn quan tâm đến giải pháp này, hãy liên hệ ngay với Môi Trường Song Phụng để được tư vấn kỹ hơn về hệ thống xử lý nước thải của mình trước khi áp dụng.

>>> Tham khảo thêm: Dịch vụ rửa màng RO lưu động giúp tối ưu hiệu quả lọc