Chöông 1 Toång quan veà coâng ngheä saûn xuaát kem vaø nguoàn nöôùc thaûi caàn xöû lyù Ñoà aùn moân hoïc Nöôùc thaûi GVHD Leâ Ngoïc Thö ĐAMH xử lý nước thải nhà máy kem CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ[.]
Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư - ĐAMH xử lý nước thải nhà máy kem CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KEM VÀ NGUỒN NƯỚC THẢI CẦN XỬ LÝ CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN Q TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất kem nguồn nước thải cần xử lý Giới thiệu chung Ngày nay, kem trở thành sản phẩm quen thuộc với người tiêu dùng yêu thích lứa tuổi khác Có nhiều loại kem Bylund Gosta (1995) đề nghị phân loại kem bốn nhóm sau: - Kem sản xuất từ sữa - Kem sản xuất từ chất khô không béo sữa dầu thực vật - Kem sản xuất từ nước ép trái có bổ sung thêm thành phần chất béo chất khô không béo sữa - Kem sản xuất từ nước ép trái đường Hai nhóm sản xuất phổ biến chiếm khoảng 80÷90% tổng sản lượng kem toàn giới Nguyên liệu sản xuất kem Sữa sản phẩm từ sữa Trong sản xuất kem người ta sử dụng dạng nguyên liệu sữa tươi, sữa cô đặc, sữa bột nguyên cream, sữa bột gầy, chất béo từ sữa cream, bơ hay chất béo khan…Việc lựa chọn dạng nguyên liệu thích hợp cho sản xuất phụ thuộc vào dạng sản phẩm kem, giá thành nguyên liệu nguồn cung ứng Mỗi loại nguyên liệu dược bảo quản điều kiện thích hợp tương ứng SVTH: Hồ Thị Minh Đào MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư Dầu thực vật Người ta sử dụng dầu đậu nành, dầu dừa, dầu hướng dương dầu cải làm nguyên liệu sản xuất số loại kem Các tiêu hóa lý quan trọng dầu thực vật: số acid, số peroxude, số iod Hàm lượng dầu thực vật chiếm từ – 10% khối lượng kem thành phẩm Dầu thực vật cần bảo quản điều kiện thích hợp Đường Đường dùng để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô vị sản phẩm, số loại đường sử dụng đường latose, đường saccharose, đường nghịch đảo, glucose siro glucose-fructose Chỉ tiêu hóa lý quan trọng đường độ ẩm, hàm lượng saccharose, độ tro độ màu Chất nhũ hóa Các chất nhũ hóa thường phân tử có nhóm ahức ưa nước ưa béo Trong sữa có chứa số chất nhũ hóa (lecithine, protein, phasphate…) với hàm lượng thấp Trong sản xuất kem, lòng đỏ trứng chất nhũ hóa thông dụng có giá thành cao Chất ổn định Trong sản xuất kem, chất ổn định hợp chất ưa nước Nhờ rong trình lạnh đông hỗn hợp nguyên liệu sản xuất kem, tinh thể đá xuất có kích thước nhỏ kem trở nên đồng Chất ổn định thường có chất protein carbohydrate Chất tạo hương Người ta sử dụng chất mùi khác vanilla, mùi cam, sầu riêng, dâu, mùi chocolate…hoặc loại trái cây, số loại hạt (đậu phộng, điều…),dịch chocolate, bột ca cao Chất màu Chất màu có chức tạo màu sắc hấp dẫn cho kem Có hai nhóm chất màu: chất màu tự nhiên chất màu tổng hợp Những nguyên liệu khác Người ta sử dụng acid hữu (acid citric, acid tatric) để tạo độ chua thích hợp cho kem ức chế phát triển số vi sinh vật có sản phẩm Quy trình công nghệ sản xuất kem Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất kem SVTH: Hồ Thị Minh Đào MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư - SVTH: Hồ Thị Minh Đào MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư Thuyết minh quy trình sản xuất Chuẩn bị nguyên liệu Các nguyên liệu định lượng theo công thức phối trộn cho loại kem Các chất béo cream, bơ, dầu thực vật…phải gia nhiệt lên 35-50oC Phối trộn Các nguyên liệu cho vào thiết bị khuấy trộn theo trật tự định Mục đích làm cho hỗn hợp nguyên liệu trở nên đồng Nhiệt độ 50-65oC Đồng hóa Do hỗn hợp nguyên liệu có chứa chất béo với hàm lượng cao, trình đồng hóa làm giảm kích thước hạt béo phân bố chúng hỗn hợp p lực giai đoạn đầu thường chọn 200bar Hỗn hợp gia nhiệt lên 65-75oC trước vào thiết bị đồng hóa Thanh trùng Quá trình trùng nhằm tiêu diệt ức chế hệ vi sinh vật enzym nguyên liệu Nhiệt độ 8385oC thời gian 15 giây Trong thực tế sản xuất, trình đồng trùng tiến hành xen kẽ Đầu tiên hỗn hợp nguyên liệu đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt để hiệu chỉnh nhiệt độ, sau dẫn vào thiết bị đồng hóa Tiếp theo, hỗn hợp nguyên liệu quay trở thiết bị trao đổi nhiệt để trùng làm nguội chín Các biến đổi quan trọng diễn trình ủ chín bao gồm: - Các chất ổn định protein hydrate hóa hoàn toàn - Một phần chất béo kết tinh - Một số phân tử protein hấp thụ lên bề mặt tiếp xúc hạt béo pha liên tục hỗn hợp Kết kem thu sau trình lạnh đông có cấu trúc mịn đồng Nhiệt độ từ 2-4oC thời gian từ 4-24 Hỗn hợp nguyên liệu phải làm lạnh 2-4oC trước đưa vào thiết bị ủ chín Lạnh đông sơ Quá trình lạnh đông sơ có mục đích quan trọng sau đây: SVTH: Hồ Thị Minh Ñaøo MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư - Thổi lượng không khí vào hỗn hợp nguyên liệu để làm tăng thể tích chúng - Lạnh đông phần nước hỗn hợp tạo tinh thể đá với kích thước thật nhỏ đồng nhất, đồng thời phân bố tinh thể đá hỗn hợp Sau trình lạnh đông sơ ta thu kem bán thành phẩm với cấu trúc mềm xốp Tiếp theo, tùy thuộc vào dạng sản phẩm mà trình tạo hình thực theo phương pháp khác Sản xuất kem que Kem bán thành phẩm với nhiệt độ từ -2oC đến o C đem đổ khuôn Trong giai đoạn này, que kem cho vào khuôn Kem đem nhúng dung dịch chocolate (40oC), đưa vào thiết bị bao gói Kem que bao gói xếp vào thùng carton đem bảo quản, nhiệt độ -28oC Các khuôn sau tháo kem vệ sinh chất tẩy rữa công nghiệp, nước nóng nước lạnh theo băng tải quay vị trí gót kem bán thành phẩm để chuẩn bị cho chu trình Sản xuất kem hộp Kem bán thành phẩm thiết bị định lượng theo phương pháp thể tích cho vào hộp chứa Tiếp theo hộp kem đóng nắp đưa vào thiết bị lạnh đông Ngoài phương pháp lạnh đông cách nhúng hộp kem bồn chứa tác nhân lạnh, người ta thực thiện trình phòng lạnh đông sử dụng phương pháp lạnh đông tiếp xúc Kem thành phẩm Kem thành bảo quản phòng lạnh -30oC sản phẩm kem phải bảo quản điều kiện qui địmh để tránh biến đổi hư hỏng mặt chất lượng Tại sở sản xuất, nhiệt độ bảo quản kem tốt -30oC Trong trình vận chuyển sản phẩm từ nhà máy đến đại lý bán hàng siêu thị, người ta cần sử dụng xe lạnh có nhiệt độ -25oC Riêng người tiêu dùng nên trữ kem tủ đông có nhiệt độ không lớn 18oC Người ta đánh giá chất lượng kem thông qua tiêu cảm quan, vi sinh hóa lý Các nguồn phát sinh nước thải Các nguồn gây ô nhiễm gồm nước thải sản xuất nước thải sinh hoạt trộn lẫn vào SVTH: Hồ Thị Minh Đào MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư Lưu lượng nước thải: 500 m3/ngày đêm Bảng I.1: Tính chất thành phần nước thải PH SS BOD COD Dầu mỡ TKN Tổng P Nồng độ (mg/l) 5,5 – 10,5 450 1250 1800 150 40 Sự cần thiết phải xử lý nước thải Nước thải sản xuất kem ô nhiễm hữu cao (BOD COD cao) Hàm lượng N P nước thải gây nên tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải, làm thiếu oxy nước, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật, xảy trình phân hủy kị khí chất hữu nước, gây mùi hôi thối Các chất lơ lững nước gây độ đục cho nguồn nước tiếp nhận Các chất béo tạo lớp váng mặt nước, gây thiếu oxy nước gây mùi khó chịu Ngoài nước thải chứa số chất tẩy rữa từ trình vệ sinh nhà, máy móc, thiết bị… Vì cần có biện pháp kiễm soát ô nhiễm nước thải, xử lý nước thải yêu cầu cần thiết Yêu cầu xử lý Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 5945 – 1995 Bảng I.2: Yêu cầu nồng độ chất sau xử lý Nồng độ (mg/l) SVTH: Hồ Thị Minh Đào MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư PH 5,5 – SS 100 BOD 50 COD 100 Daàu mỡ 10 TKN 60 Tổng P Chương 2: Tổng quan phương pháp xử lý nước thải Để xử lý nước thải thường ứng dụng phương pháp xử lý sau: xử lý học, hóa học, hóa – lý sinh học Nếu việc xả nước thải vào nguồn nước với yêu cầu xử lý cao tiến hành bước xử lý bổ sung sau xử lý sinh học Trong trình xử nước thải công xử lý khác có tạo lượng lớn loại cặn: rác song chắn rác, cát bể lắng cát, cặn tươi bể lắng đợt 1, bùn hoạt tính dư (hoặc màng sinh vật) bể lắng đợt 2, cặn bể tiếp xúc… cặn cần xử lý hợp lý để không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường Xử lý nước thải phương pháp học Xử lý học nhằm loại bỏ tạp chất không hòa tan chứa nước thải Xử lý họa nhằm nâng cao chất lượng hiệu bước xử lý Các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc loại Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại chất bẩn kích thước lớn có nguồn gốc hữu Bể lắng cát nhằm loại bỏ tạp chất vô cơ, chủ yếu cát có nước thải Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại tạp chất lắng tạp chất chứa nước thải Để xử lý nước thải vài dạng công nghiệp, sử dụng số công trình đặc biệt như: bể vớt mỡ, bể vớt dầu,… Khi cần xử lý nước thải mức độ cao (xử lý bổ sung) ứng dụng bể lọc, lọc cát… Giai đoạn xử lý học nước thải công nghiệp, thông thường có bể điều hòa để điều hòa lưu lượng nồng độ bẩn nước thải SVTH: Hồ Thị Minh Đào MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư Xử lý nước thải phương pháp hóa học hóa – lý Phương pháp ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp Các phương pháp xử lý hóa học hóa – lý bao gồm: trung hòa – kết tủa cặn, oxy hóa khử, keo tụ phèn nhôm, phèn sắt, tuyển hấp phụ… Xử lý nước thải phương pháp sinh học Cơ sở phương sinh học nước thải dựa vào khả oxy hóa liên kết hữu dạng hòa tan không hòa tan vi sinh vật -chúng sử dụng liên kết nguồn thức ăn Các công trình xử lý sinh học điều kiện tự nhiên gồm có: Hồ sinh vật; hệ thống xử lý thực vật nước (lục bình, lau, rong tảo…); cánh đồng tưới; cánh đồng lọc; đất ngập nước Các công trình xử lý sinh học điều kiện nhân tạo gồm có: Bể lọc sinh học loại; trình bùn hoạt tính (aerotank); lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay (RBC); hồ sinh học thổi khí; mương oxy hóa,… Xử lý nước thải mức độ cao (xử lý bổ sung) Xử lý nước thải mức độ cao ứng dụng trường hợp yêu cầu giảm thấp nồng độ bẩn (theo chất lơ lững, BOD, COD, nitơ, photpho, chất khác…) sau xử lý sinh học, trước xả vào nguồn nước Nước thải sau xử lý mức độ cao ứng dụng lại trình công nghệ nhà máy giảm lượng nước thải xả vào nguồn nước, giảm nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất Các phương pháp xử lý gồm có: Lọc, tuyển nổi, keo tụ, hấp phụ than hoạt tính, phương pháp sinh học (quá trình nitrat hóa khử nitrat), trao đổi ion, phương pháp hóa học (dùng vôi, sunfat nhôm, sufat sắt) Khử trùng nước thải Khử trùng nước thải giai đoạn cuối công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ vi trùng virus gây bệnh trước xả vào nguồn nước Để khử trùng dùng clo hợp chất chứa clo, tiến hành khử trùng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc,…nhưng cần phải cân nhắc kỹ mặt kinh tế SVTH: Hồ Thị Minh Đào MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư Xử lý cặn nước thải Nhiệm vụ xử lý cặn là: Làm giảm thể tích độ ẩm cặn; ổn định cặn; khử trùng sử dụng lại cặn cho mục đích khác Tất loại cặn có công trình xử lý gần dẫn đến bể mêtan Cặn khỏi bể mêtan có độ ẩm 96% đến 97% Để giảm thể tích cặn làm nước ứng dụng công trình xử lý điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, điều kiện nhân tạo: thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép, thiết bị ly tâm cặn… Độ ẩm cặn sau xử lý đạt 55% đến 75% Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn thực sấy nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng khí nén, băng tải… Sau sấy, độ ẩm 25% đến 30% cặn dạng hạt dễ dàng vận chuyển Đối với trạm xử lý nước thải công suất nhỏ, việc xử lý cặn tiến hành đơn giản hơn: nén sau làm nước sân phơi cặn cát SVTH: Hồ Thị Minh Ñaøo MSSV: 90100551 Đồ án môn học Nước thải GVHD: Lê Ngọc Thư - Chương 3: Lựa chọn trình công nghệ xử lý nước thải I Cơ sở lựa chọn phương án xử lý Cơ sở lựa chọn bể tuyển nổi: Trong nước thải ngành sản xuất kem, hạt cặn lơ lững hạt chất lỏng (dầu, mỡ) có hàm lượng cao Nếu không xử lý, ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận, lượng dầu mỡ nước thải gây ức chế trình hoạt động vi sinh vật, làm giảm hiệu trình xử lý bể sinh học Thiết bị tuyển dùng để tách cặn dầu mỡ khỏi nước Đặc điễm nước thải sản xuất kem có nhiều cặn nhẹ (hữu cơ) khó lắng; ưu điểm phương pháp tuyển so với phương pháp lắng khử hoàn toàn hạt nhẹ, lắng chậm đồng thời giảm thời gian lắng dung tích bể Theo kết thực nghiệm cho mô hình tuyển không tuần hoàn (theo tài liệu XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH – LÂM MINH TRIẾT, NGUYỄN THANH HÙNG, NGUYỄN PHƯỚC DÂN) thì: Hiệu khử cặn lơ lững 90% Khử dầu mỡ 85% Hàm lượng COD qua lưới chắn rác bể tuyển giảm 50% BOD giảm 36% Vì để hệ thống hoạt động có hiệu cần thiết phải thiết kế bể tuyển đồng thời giảm tải trọng cho công trình xử lý sau Cơ sở lựa chọn xử lý kỵ khí UASB Đặc điểm nước thải sản xuất kem có nồng độ chất hữu dễ phân hủy cao Nguyên lý phương pháp xử lý kỵ khí Quá trình phân hủy kỵ khí trình phân hủy sinh học chất hữu có nước thải điều kiện oxy để tạo sản phẩm cuối khí CH4 CO2 (trường hợp nước thải không chứa NO3- SO42-) So sánh UASB công nghệ xử lý kỵ khí khác Trong phương pháp xử lý kỵ khí có công nghệ như: hồ sinh họa kỵ khí, lọc sinh học kỵ khí, bể với lớp vật liệu trương nở, bể với lớp bùn lơ lững dòng hướng lên UASB… đạt hiệu cao Mỗi thiết bị có ưu nhược điểm riêng SVTH: Hồ Thị Minh Đào 10 MSSV: 90100551 ... pháp xử lý nước thải Để xử lý nước thải thường ứng dụng phương pháp xử lý sau: xử lý học, hóa học, hóa – lý sinh học Nếu việc xả nước thải vào nguồn nước với yêu cầu xử lý cao tiến hành bước xử lý. .. bể tiếp xúc… cặn cần xử lý hợp lý để không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường Xử lý nước thải phương pháp học Xử lý học nhằm loại bỏ tạp chất không hòa tan chứa nước thải Xử lý họa nhằm nâng cao... vào nguồn nước Nước thải sau xử lý mức độ cao ứng dụng lại trình công nghệ nhà máy giảm lượng nước thải xả vào nguồn nước, giảm nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất Các phương pháp xử lý gồm có: