Xử Lý Màu Nước Thải Rỉ Mật & Cồn Rượu: Quy Trình Fenton 2025

Trong suốt 20 năm lăn lộn tại các trạm xử lý nước thải (XLNT) từ Bắc vào Nam, tôi đã chứng kiến không ít kỹ sư môi trường phải “vò đầu bứt tai” trước một đối thủ cứng đầu: Nước thải rỉ mật và cồn rượu.

Bạn đã bao giờ rơi vào tình cảnh này chưa: Hệ thống xử lý sinh học (như Biogas, Aerotank) hoạt động rất tốt, các chỉ số BOD/COD giảm đáng kể, nhưng dòng nước đầu ra vẫn mang một màu nâu sẫm, đỏ quạch hoặc đen kịt như cà phê? Bạn đã thử đủ mọi cách, từ tăng liều lượng Poly Aluminium Chloride (PAC) đến châm thêm Chlorine nhưng màu vẫn “trơ” ra đó, không chịu lắng?

Nếu câu trả lời là “Có”, thì bạn không đơn độc. Xử lý màu nước thải rỉ đường và sau lên men cồn luôn là bài toán “xương xẩu” nhất. Nếu không giải quyết triệt để, doanh nghiệp không chỉ đối mặt với nguy cơ bị phạt mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến đa dạng sinh học của nguồn tiếp nhận.

Bài viết chuyên sâu này của Hóa Chất Doanh Tín sẽ không nói lý thuyết suông. Chúng tôi sẽ đi sâu vào bản chất hóa học, phân tích công nghệ Fenton, Ozone và bài toán kinh tế giúp bạn vừa đạt chuẩn xả thải, vừa tối ưu chi phí vận hành.

1. Tại Sao Màu Nước Thải Rỉ Mật Lại “Cứng Đầu” Đến Vậy?

Để trị được bệnh, chúng ta phải hiểu rõ nguyên nhân. Tại sao nước thải sinh hoạt hay dệt nhuộm có thể xử lý màu tương đối dễ dàng, nhưng nước thải từ nhà máy đường, cồn rượu, sản xuất nấm men lại khó khăn đến thế? Câu trả lời nằm ở bản chất của nguyên liệu đầu vào là mật rỉ đường.

1.1. Sát thủ giấu mặt: Hợp chất Melanoidin

Trong quá trình sản xuất đường và lên men cồn, nhiệt độ cao làm xảy ra phản ứng Maillard giữa đường (nhóm Carbohydrate) và các axit amin. Sản phẩm của phản ứng này là Melanoidin – một hợp chất cao phân tử có màu từ vàng sậm đến nâu đen.

Điều đáng sợ của Melanoidin là:

• Cấu trúc bền vững: Nó là một polymer rối rắm, rất khó bị bẻ gãy bởi các tác nhân thông thường.
• Kháng vi sinh vật: Các chủng vi sinh vật trong bể hiếu khí (Aerotank) gần như “bó tay”. Chúng ăn hết chất hữu cơ dễ phân hủy (BOD), nhưng để lại Melanoidin nguyên vẹn. Đó là lý do nước sau Biogas vẫn đen.
• Tính chất chống oxy hóa: Bản thân nó có khả năng kháng lại các tác nhân oxy hóa nhẹ.

1.2. Các tác nhân cộng hưởng khác

Ngoài Melanoidin, nước thải loại này còn chứa:

• Polyphenol: Một hợp chất vòng thơm rất bền.
• Caramel: Đường cháy tạo màu.
• Hợp chất Sulfat: Do quá trình sử dụng Axit Sunfuric (H2SO4) để điều chỉnh pH trong quá trình lên men.

2. Chiến Lược Xử Lý Đa Bước & Lưu Ý Về Cồn

Để đạt hiệu quả tối ưu, không thể chỉ dựa vào một phương pháp đơn lẻ. Dưới đây là chiến lược kết hợp được khuyến nghị:

2.1. Tiền xử lý bằng Keo tụ (Giảm tải lượng ban đầu)

Đây là bước quan trọng để làm sạch nước thải từ sản xuất cồn rỉ đường. Sử dụng các hóa chất keo tụ như Phèn sắt (FeSO4) hoặc Nhôm sunfat (Al2(SO4)3) giúp xử lý sơ bộ, giảm đáng kể hàm lượng COD, độ màu và độ đục. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho các bước vi sinh phía sau.

2.2. Xử lý Sinh học & Vai trò của Methanol

Nước thải sản xuất cồn chứa nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp như glixerin, axit amin, axit hữu cơ. Sử dụng hệ vi sinh vật là phương pháp hiệu quả để loại bỏ chúng.

Lưu ý kỹ thuật: Trong một số trường hợp, Methanol (cồn công nghiệp) được thêm vào như một nguồn carbon bổ sung (External Carbon Source) để thúc đẩy vi sinh vật phát triển, đặc biệt quan trọng trong quá trình khử Nitrat (Denitrification).

2.3. Phân biệt quan trọng về Cồn

Cần phân biệt rõ ràng giữa Ethanol (rượu thực phẩm) và Methanol (cồn công nghiệp). Methanol cực độc và tuyệt đối không được sử dụng làm đồ uống, nhưng lại là hóa chất hữu ích trong quy trình xử lý nước thải.

3. Chi Tiết Công Nghệ Xử Lý Hóa Học (Fenton & Ozone)

3.1. Công Nghệ Oxy Hóa Nâng Cao – FENTON (Khuyên Dùng)

Đây là phương pháp “quốc dân” được 80% các nhà máy tin dùng.

Cơ chế hoạt động:
Phương pháp Fenton sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh là Oxy già công nghiệp (H2O2) dưới sự xúc tác của muối sắt 2 (FeSO4.7H2O). Phản ứng này sinh ra gốc tự do Hydroxyl (OH•) có khả năng bẻ gãy liên kết đôi của Melanoidin.

Quy trình thực hiện chuẩn:

1. Chỉnh pH: Dùng Axit H2SO4 98% hoặc HCL 32% để hạ pH xuống 3.0 – 4.0.
2. Phản ứng oxy hóa: Châm Phèn sắt FeSO4 và H2O2 theo tỷ lệ Jar-test.
3. Trung hòa & Tạo bông: Nâng pH lên 7-8 bằng Xút vảy (NaOH), sau đó bổ sung Polymer Anion.

3.2. Công Nghệ OZONE Hóa

Sử dụng khí Ozone (O3) sục trực tiếp. Phương pháp này sạch, không bùn thải nhưng chi phí đầu tư máy móc cao và tốn điện năng.

3.3. Keo Tụ Hóa Chất Chuyên Dụng

Sử dụng các loại chất khử màu chuyên dụng (Decolouring Agent) kết hợp với PAC vàng chanh để xử lý tinh cho nước có độ màu trung bình.

4. Bảng So Sánh & Bài Toán Kinh Tế

5. Quy Trình Công Nghệ Đề Xuất (Flowchart Tối Ưu)

Dựa trên kiến thức chuyên môn và thực tế vận hành, Doanh Tín đề xuất sơ đồ xử lý chuẩn đạt QCVN 40:2011/BTNMT như sau:

1. Tiếp nhận & Keo tụ sơ bộ: Sử dụng FeSO4/Al2(SO4)3.
2. Xử lý Kỵ khí (UASB) & Hiếu khí (Aerotank): Bổ sung Methanol nếu thiếu Carbon. Sử dụng chất phá bọt Antifoam để kiểm soát bọt.
3. BỂ FENTON (Key): Hạ pH -> Châm FeSO4 + H2O2 -> Phản ứng.
4. Bể Keo tụ & Tạo bông: Trung hòa pH 7.5 -> Châm PAC và Polymer Anion.
5. Bể Khử trùng: Dùng Chlorine hoặc TCCA.

6. Những Sai Lầm “Chết Người” Khi Xử Lý Màu Rỉ Mật

• Sai lầm về pH: Nếu pH > 5 khi chạy Fenton, H2O2 sẽ phân hủy vô ích. Cần dùng công thức tính pH chuẩn xác.
• Chọn sai loại Polymer: Bắt buộc dùng Polymer Anion cho bùn Fenton (bùn sắt mang điện dương).
• Lưu ý Methanol: Cần tính toán liều lượng Methanol chính xác, dư thừa sẽ làm tăng COD đầu ra.

7. Tại Sao Nên Chọn Hóa Chất Doanh Tín?

Giữa ma trận hàng ngàn đơn vị cung cấp, Công Ty Cổ Phần Hóa Chất Doanh Tín tự định vị mình là một “Bác sĩ Môi trường” chứ không chỉ là người bán hàng.

Thế mạnh của chúng tôi:

1. Kho tàng kiến thức: Từ cân bằng phương trình hóa học đến quy trình vận hành thực tế.
2. Dải sản phẩm rộng khắp: Hóa chất xử lý chính (PAC, H2O2, Polymer, Chất khử màu), Vi sinh, DAP, Urea.
3. Hỗ trợ kỹ thuật 24/7: Test mẫu và chạy Jar-test miễn phí.
4. An toàn & Pháp lý: Tuân thủ quy định về bảo quản hóa chất và GHS.