Đề nghị công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy đường sao cho vừa đạt hiệu quả kinh tế, vừa đạt tiêu chuẩn loại b thải ra nguồn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM –{&{— BÁO CÁO BAO BÌ THỰC PHẨM – NN16701 CHUYÊN ĐỀ Đề nghị công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy đường cho vừa đạt hiệu kinh tế, vừa đạt tiêu chuẩn loại B thải nguồn, biết lưu lượng nước thải nhà máy khoảng 1700 m3/ ngày đêm Nồng độ chất nhiễm bẩn nước thải BOD:COD = 250 - 400 mg/l, tỉ lệ BOD:COD sau lắng khoảng 0,42; PH = - 10, nhiệt độ có dao động lớn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực (Nhóm 3) PGs.Ts Phan Thị Thanh Quế Trần Minh Nguyễn B1900527 Tạ Văn Nhu B1900543 Võ Thị Hồng Oanh B1900557 Hồ Chí Thanh B1900583 Võ Minh Thành B1900586 Phan Tấn Tài B1900849 Cần thơ, tháng năm 2022 MỤC LỤC I.Giới thiệu II.Quy trình cơng nghệ sẩn xuất đường trắng từ mía .1 1.Khai thác 2.Làm 3.Làm sôi 4.Kết tinh 5.Ly tâm III.Quy trình xử lý nước thải: 3.1.Nguồn gốc phát sinh nước thải thải: .3 3.2.Ảnh hưởng nước thải nhà máy đường người môi trường: 3.2.1.Đối với môi trường: 3.2.2 Đối với người: 3.3 Xử lý nước thải: .5 3.3.1 Thành phần tính chất nước thải đầu vào: .5 3.3.2 Cơ sở lựa chọn: .5 3.3.4 Thuyết minh quy trình: IV.Kết luận: 11 V.Tài liệu tham khảo: .11 I.Giới thiệu Ngày nay, ngành cơng nghiệp mía đường ngành công nghiệp sản xuất chiếm vị trí quan trọng kinh tế nước ta Sản lượng sản xuất đường mía nước ta ngày tăng, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng người tiêu thụ nước Trước đây, trang thiết bị, máy móc, dây chuyền cơng nghệ nhà máy cũ kĩ, lạc hậu Nhưng năm gần nhà máy mía đường khơng ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm có đầu tư cơng nghệ sản xuất Bên cạnh thách thức đặt phải xử lý nước thải mía đường với khối lượng lớn từ nhà máy, bới không xử lý cách triệt để nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất, sinh hoạt nhà máy ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường xung quanh sức khỏe người dân sống gần khu vực nguồn xả thải Vì hệ thống xử lý nước thải nhà máy mía đường thực cần thiết II.Quy trình cơng nghệ sẩn xuất đường trắng từ mía Giới thiệu chung Tại nhà máy sở sản xuất đường, mía trải qua các giai đoạn của quá trình chế biến. Kết cuối đường thô, hay đường tinh khiết với số thành phần mật đường sót lại. Mật đường sản phẩm phụ đường, thứ giải thích tại đường thô lại có màu nâu. Q trình chế biến mía nhà máy địi hỏi số cơng đoạn để lấy đường từ mía, tìm hiểu chi tiết các quá trình sản xuất sau đây: 1.Khai thác Sau mía được phân loại, rửa để loại bỏ hết tạp chất trước chế biến Việc làm mía thực ướt khô. Giặt khô phương pháp ưa chuộng thân thiện với mơi trường không ảnh hưởng đến hàm lượng TRS Sau mía làm khơ, cắt nhỏ trước nghiền. Q trình thu được nước mía. Nước mía sau ép xong chất chiết xuất sử dụng để sản xuất đường etanol. Chất thải mía đường, gọi 'bã mía', sau sử dụng làm nhiên liệu để sản xuất điện nhà máy điện → Nước thải quá trình này chủ yếu là các chất hữu từ việc rửa, nghiền và dầu mỡ từ các thiết bị và máy móc 2.Làm Nước mía vừa ép xong sau đó được đưa đến công đoạn làm trong, cụ thể nó sẽ qua công đoạn đông tụ và lắng để loại bỏ kết tủa (cát, đất và các chất khác,…) Được biết, một mía chứa khoảng 90% là nước mía, đó 17% là đường sucrose cùng với một lượng nhỏ dextrose và fructose Để tránh sự phân hủy sucrose đường mía, ta sẽ điều chình độ pH nhiều lần để sau quá trình này ta có hỗn hợp gồm nước, muối khoáng và đường → Với công đoạn làm cũng có nước thải 3.Làm sôi Trong quá trình làm sôi, khoảng 75% nước sẽ được loại bỏ làm cho dung dịch đặc để chuẩn bị cho quá trình kết tinh đường 4.Kết tinh Ở bước này, ta thực hiện tách các chất rắn hòa tan dung dịch theo nguyên lí sau:  Giữ nguyên nhiệt độ, tăng nồng độ kết tính gọi là kết tinh nóng  Giảm nhiệt độ, giảm nồng độ kết tính là kết tinh lạnh → Nước thải từ quá trình kết tinh chủ yếu là rò rỉ từ các thiết bị làm lạnh, hoặc từ rỉ mật 5.Ly tâm Tiếp đến trình ly tâm diễn ra, nhằm tách riêng mật đường hạt, sau đó sấy đường hạt thu để tách lớp nước mật bám bề mặt đường Lượng mật đường, dung dịch cịn sót lại từ q trình chế biến đường, để lại tinh thể thêm trở lại tùy vào loại đường ḿn sản x́t Ngồi đường cát trắng, cịn có các loại đường màu nâu nhạt màu nâu sẫm có hàm lượng mật đường cao thường sản xuất → Ngoài nước thải còn đến từ việc sinh hoạt của công nhân, rửa các thiết bị cũng sàn nhà máy,… III.Quy trình xử lý nước thải: 3.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải thải: - Trong quy trình quy trình cơng nghệ sản xuất đường mía, nước thải phát sinh nhiều khâu mức độ nhiễm bẩn loại nước thải không giống Các nguồn phát sinh chủ yếu là: + Nước thải phát sinh từ cơng đoạn băm, ép hịa tan: nước dùng để ngâm ép đường mía làm mát ổ trục nên nước thải có chứa lượng chất hữu cao lượng đường thất thoát làm mát ổ trục nên nước thải bị ô nhiễm dầu nhớt + Nước thải phát sinh từ giai đoạn làm làm sạch: từ việc sử dụng nước làm mát lò ngưng tụ sau cấp nhiệt có thiết bị gia nhiệt, cô đặc, nấu đường, làm nguội máy, làm nguội đường thường dùng với số lượng lớn, công đoạn thường phát sinh số lượng lớn + Nước thải phát sinh cơng đoạn kết tinh hồn tất: nước thải dùng làm lạnh thiết bị, rò rỉ mật + Nước thải nhu cầu khác: nước thải từ khu sinh hoạt cơng nhân viên, phịng thí nghiệm vệ sinh trang thiết bị, nhà máy, rửa sàn,… 3.2 Ảnh hưởng nước thải nhà máy đường người môi trường: Nước thải nhà máy sản xuất mía đường chứa lượng lớn chất hữu có đường, sơ, vụn bã mía Sau phân tích chi tiết thành phần số nhà máy, đưa kết luận:  Nước thải mía đường chứa lượng lớn hợp chất nito, phosphor hữu  Giá trị BOD5 cao có biến động lớn  Chứa thành phần mang màu axit hữu muối kim loại vô (Na+, Si4+, Ca2+, K+)  Chứa lượng lớn chất rắn lơ lửng dạng vô  Nước thải nhà máy mía đường chứa chất hữu dễ phân hủy nên thường có mùi thối khó chịu  Nước thải từ q trình làm mát có nhiệt độ cao ức chế hoạt động vi sinh vật động thực vật thủy sinh  Nước thải mía đường thường có tính axit Trong số trường hợp đặc biệt có độ pH tăng cao chứa lượng lớn CaCO3 3.2.1 Đối với môi trường:  Với lưu lượng lớn, làm lượng chất hữu cao chất dinh dưỡng cao Đường nước thải chủ yếu Sucroza loại đường khử Glucose, Fructoze Các loại đường dễ bị phân hủy nước, chúng có khả gây cạn kiệt oxi nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động quần thể vi sinh vật nước  Các chất lơ lửng có nước thải có khả lắng xuống đáy nguồn nước gây tượng phân hủy kỵ khí làm cho nước có mùi có màu đen  Nước thải có nhiệt độ cao gây ức chế hoạt động sinh trưởng sinh vật thủy sinh  Trong nước thải có chứa dầu mỡ bôi trơn máy vệ sinh, tẩy rửa thiết bị Dầu mỡ đóng váng mặt nước khiến nguồn nước giảm khả tự làm nguồn nước, khiến số loài thủy sinh bị chết 3.2.2 Đối với người:  Khi nước thải từ nhà máy xả thải môi trường mà không qua xử lý xử lý không đạt yêu cầu chất độc hại, vi sinh vật gây bệnh nước thải xâm nhập vào môi trường theo chuỗi thức ăn vào thể người gây bệnh nguy hiểm Ngồi ra, người dân sử dụng nước bị nhiễm nước thải mắc bệnh ngồi sa, tiếp xúc lâu có nguy mắc bệnh hiểm nghèo 3.3 Xử lý nước thải: 3.3.1 Thành phần tính chất nước thải đầu vào: Nhà máy sản xuất đường 1700 m3/ ngày đêm Nồng độ chất nhiễm bẩn nước thải: BOD =250-400mg/l, tỉ lệ BOD/COD sau lắng khoảng 0.42, pH=5-10 Bảng tóm tắt thành phần tính chất nước thải đầu vào STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết QCVN 40:2011 Loại B - Nhiệt độ pH BOD C 40 o - 5-10 5.5-9 mg/L 250-400 50 COD mg/L 595-952 150 BOD/COD mg/L 0.42 0.34 So với QCVN 40:2011/BTNMT thơng số nhiễm gồm có: BOD, COD, pH vượt so với quy chuẩn Do nên cần phải xử lý nước thải trước thải bỏ 3.3.2 Cơ sở lựa chọn: Các phương án lựa chọn xử lý nước thải nhà máy mía đường Q= 1700m3/ ngày đêm - Để loại bỏ loại rác lớn cần đặt song chắn rác trước hệ thống Cần xây dựng hố thu gom chất thái mang xử lý Cần xây dựng bể điều hịa để nhằm mục đích điều hòa lưu lượng nồng độ nước thải - - Ta có tỷ lệ BOD/COD – 0.42< 0.46 (tỷ lệ BOD/COD sử dụng để mức độ phân hủy sinh học nước thải Tỷ lệ BOD/COD cao dễ phân hủy sinh học, BOD/COD thấp cho thấy nước thải chứa nhiều chất hữu khó phân hủy sinh học chất độc hại làm ức chế hoạt động vi sinh vật)  Nếu áp dụng xử lý sinh học không hiệu Cần có biện pháp xử lý khác phương pháp hóa lý để phân hủy hợp chất hữu khó phân hủy nâng tỷ lệ đến mức áp dụng xử lý sinh học cho hệ thống (vì ngưỡng vi sinh vật hoạt động tốt) Xây dựng bể lắng để lắng bùn Cần xây dượng bể chứa bùn để thu gom lượng bùn sử dụng lại tiết kiệm phần chi phí cho hệ thống xử lý 3.3.3 Đề xuất phương án: Phương án1:  Phương án 2:  So sánh phương án ta thấy:  Điểm giống nhau: Cả quy trình thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường có giai đoạn : Khối xử lý học, khối xử lý hóa lý, khối xử lý sinh học, khối xử lý cặn  Ưu nhược điểm phương án: 10 Phương án 1: Phương pháp kỵ khi, hiếu khí kết hợp Ưu điểm Nhược điểm  Xử lý đạt hiệu cao triệt để  Phải kiểm sốt đượng lượng oxi chất nhiễm bể kỵ khí hiếu khí  Sử dụng bể sinh học kỵ khí nên  Q trình phân hủy kỵ khí cần kiểm lượng bùn sinh sốt chặt chẽ  Hệ thống dễ vận hành, thiết bị dễ  Cần kiểm sốt mùi phát thay sinh hệ thống xử lý nước thải  Khơng tốn hóa chất điện vận hành hệ thống Phương án 2: Ưu điểm  Giữ lại tất tạp vật lớn Nhược điểm  Không xử lý, giữ lại tạm thời tạp vật lớn  Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian  Phải xử lý rác thứ cấp  Lắp đặt q nhiều cơng trình đơn vị làm cho chí phí tăng cao →Từ so sánh phương án, nhóm chúng em lựa chọn phương án để áp dụng cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy đường với công suất 1700 m3/ ngày đêm Nồng độ chất nhiễm bẩn nước thải: BOD =250-400mg/l, tỉ lệ BOD/COD sau lắng khoảng 0.42, pH=5-10 Vì phương án có nhược điểm phương án nhược điểm phương án dễ dàng kiểm sốt được, mặt khác chi phí đầu tư cho phương án rẻ nhiều đảm bảo nước thải đầu đạt loại tiêu chuẩn loại B thải nguồn 3.3.4 Thuyết minh quy trình:  Song chắn rác 11 Nước thải thu gom qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất thơ có kích thước lớn để tránh gây tắc cơng trình, thiết bị phía sau  Bể lắng cát Nước thải mía đường chứa nhiều đất, cát từ trình rửa nguyên liệu, chất giữ lại bể lắng cát Cát bể lắng chuyển đến sân phơi cát  Hố thu gom Sau qua bể lắng cát, nước thải tập trung chuyển đến hố thu gom Đây nơi tập trung nước thải để chuyển vào hệ thống xử lý phía sau  Bể điều hịa Nước thải từ hố thu gom chuyển đến bể điều hịa Bể điều hịa có chức ổn định nồng độ lưu lượng nước thải Tại lắp đặt máy thổi khí để tránh q trình phân hủy kỵ khí xảy chất lơ lửng lắng xuống đáy bể Tại bổ sung thêm NaOH (0,799 mg/l) HCL(0,72 mg/l) để điều chỉnh PH nước thải khoảng 6,5 - 8,5 (do nước thải có tính acid yếu, số trường hợp đặc biệt có tính kiềm) Nhiệt độ nước thải điều chỉnh bể điều hòa đến < 40 0C chuyển sang công đoạn xử lý sau  Bể lắng Nước thải từ bể điều hòa bơm sang bể lắng Tại loại bỏ phần chất rắn lơ lửng nhằm giảm thể tích xử lý phía sau, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho trình xử lý sinh học  Bể UASB Đây bể sinh học kỵ khí dịng chảy ngược Tại bể UASB xảy q trình phân hủy kỵ khí tác dụng vi sinh vật kỵ khí điều kiện khơng có oxi Quá trình xử lý kị khí bể được chia thành bốn giai đoạn: Thủy phân polyme, lên men các aminoaxit và đường (Axit hóa) , phân hủy kị khí (Axetic hóa) và hình thành khí metan (Metan hóa)  Bể Aerotank Nước thải sau xử lý bể UASB chuyển vào bể Aerotank Tại bể Aerotank vi sinh vật hiếu khí hoạt động giúp phân hủy chất hữu lại  Bể lắng Giúp lắng lại phần cặn từ trình sinh học làm nước Một phần bùn cặn tuần hồn bể Aerotank, phần cịn lại xả bể chứa bùn  Thiết bị lọc áp lực Nhiệm vụ thiết bị lọc áp lực loại bỏ cặn nhỏ, mùi, màu sót lại 12 Nước thải mía đường sau xử lý đạt cột B, QCVN 40:2011/BTNMT xả thải nguồn tiếp nhận IV.Kết luận: - Nước thải từ nhà máy sản xuất đường loại nước thải chứa nhiều chất gây ô nhiễm nguy hại cho người môi trường: Phương án xử lý nước thải đề xuất dựa theo tính chất nước thải điều kiện kinh tế,…Nước thải đầu đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT V.Tài liệu tham khảo: http://moitruongsaigon.com.vn/cong-nghe-xu-ly-nuoc-thai-mia-duong.html https://xulymoitruong360.com/xu-ly-nuoc-thai-mia-duong https://agri.vn/cong-nghe-san-xuat-duong-mia/ https://www.czarnikow.com/blog/the-sugar-series-sugar-cane-production-growing harvesting-processing-and-refinement https://www.researchgate.net/figure/Process-schematic-for-the-production-of-rawsugar-from-sugarcane_fig1_283031841 13 14