Các ký hiệu viết tắt BOD, BOB5 Nhu cầu ôxy sinh hoá COD Nhu cầu ôxy hoá học DO Ôxy hoà tan nớc TS Tổng chất sắt SS Chất rắn lơ lửng BX Nồng độ phần trăm chất khí dung dịch t0 Nhiệt độ DE Độ tinh khiết đờng dịch hoá CCS Trữ đờng AP Độ tinh khiết biểu kiến mía: Tỉ lệ lợng đờng Saccaroza Nm3 Thể tích 1m3 thể đầu tiêu chuẩn Q Lu lợng CC cm3 TCCPTiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TMN Tấn mía/ngày TAGS Thức ¨n gia sóc VSCN VƯ sinh c«ng nghiƯp Lêi nãi đầu Công ty đờng Lam Sơn thuộc tỉnh Thanh Hoá đà trải qua 20 năm hoạt động Qua 20 năm hoạt động công ty đà có nhiều sở sản xuất mặt hàng khác nhau, có Nhà máy đờng Lam Sơn-một nhà máy sản xuất đờng lớn khu vực miền Trung Năm 1997, nhà máy mở rộng quy mô sản xuất, suất từ 2000 TMN lên 6000 TMN Việc mở rộng quy mô sản xuất bớc tiến quan trọng thể lớn mạnh nhà máy, nhng bên cạnh áp lực không nhỏ mặt môi trờng cần phải đợc giải Trớc yêu cầu này, nhà máy đứng trớc nhiều lựa chọn công nghệ nh quản lý nhằm đạt đợc tối u hiệu lợi ích nhà máy lẫn lợi ích xà hội Là sinh viên khao kinh tế quản lý môi trờng Đô thị trờng Đại học KTQD Hà Nội, với mục đích tập sự, tiếp cận mô hình quản lý môi trờng đợc giúp đỡ củ Phòng quản lý môi trờng thuộc Sở khoa học công nghệ môi trờng Thanh Hoá, hớng dẫn thầy giáo Nguyễn Duy Hồng-Giảng viên khoa kinh tế quản lý môi trờng đô thị, em đà đề xuất trình mô hình sản xuất Nhà máy đờng Lam Sơn Đây báo cáo thực tập nên nhiều hạn chế, nội dung mang tính tập sự, sơ sài cha đầy đủ nội dung yêu cầu công trình khoa học thực Xin chân thành cảm ơn Phòng quản lý môi trờng-Sở KHCN tỉnh Thanh Hoá khoa kinh tế quản lý môi trờng đô thị đà giúp đỡ em hoàn thành báo cáo Hà Nội Tháng 5/2002 Chơng I Mô tả sơ lợc trình hoạt động Nhà máy đờng Lam Sơn 1.1 Quá trình phát triển quy mô sản xuất Nhà máy đờng Lam Sơn bắt đầu khởi công xây dựng từ năm 1982 Công suất thiết kế ban đầu 1500 TMN, dây chuyền máy thiết bị nhập Pháp, chuyên sản xuất đờng vàng, gọi đờng thô Nhà máy đợc đa vào hoạt động sản xuất từ vụ ép 1987-1988 Tõ 1993-1995 b»ng nguån vèn tù cã, vèn vay, nhà máy đà đầu t mở rộng công suất lên 2000 TMN Trong thời gian nhà máy đà tự trang bị thêm số máy móc nhập nớc nh: máy ép tua lin ấn Độ, máy lọc thùng quay chân không Trung Quốc máy móc chế tạo nớc để nâng cấp chất lợng sản phẩm, đa dây chuyền sản xuất đờng trắng vào hoạt ®éng Nhê vËy vô Ðp 1995-1996 ®· thu mua 320.000 mía vùng trồng mía nguyên liệu nông trờng quốc doanh: Sao Vàng, Sông Âm, Lam Sơn, Thống Nhất nông dân huyện: Thọ Xuân, Triệu Sơn, Ngọc Lạc, Thiệu Yên, Thờng Xuân với giá 240-250 đồng/kg Năm 1996, nhà máy lắp đặt máy kiểm tra trữ đờng mía nguyên liệu tự động hoá khâu cân kiểm tra nguyên liệu Sản lợng ®êng vơ 1995-1996 lµ 32.000 tÊn ®êng (22.000 tÊn ®êng kính trắng đạt 100% công suất thiết kế, tăng 1.5 lần so với vụ 1994-1995 tăng gấp 100 lần so với vụ ép đầu tiên) Ngoài nhà máy sản xuất sản phẩm phụ: - Cồn rợu từ mật rỏ với suất 6000 lít/ngày - Bia hơi: 1400 lít/ngày - Siroglucôza (nha): tấn/ngày Từ năm 1996, nhà máy tiến hành mở rộng thêm quy mô sản xuất Nhà máy đà đầu t xây dựng phân xởng chế biến đờng công suất 4000 TMN, đến tháng 3/1998 đà hoàn thành vào hoạt động nâng tổng công suất nhà máy lên 6000 TMN Năng lực sản xuất Công ty không tăng công nghệ chế biến mía đờng mà loại hình công nghệ khác nh sản xuất cồn, bia, nha nhà máy bánh kẹo, phân bón xí nghiệp khác thuộc Công ty 1.2 Giới thiệu dây chuyền công nghệ nhà máy 1.2.1 Giới thiệu hệ thống tổ chức sản xuất nhà máy 1.2.1.1 Tổ chức nhà máy: Nhà máy đờng gồm nhiều phân xởng trực thuộc Công ty đờng Lam Sơn Các phân xởng hoạt động địa bàn nhà máy gồm có: - Phân xởng sản xuất đờng mía công suất 6000 TMN - Phân xởng sản xuất: cồn, bia, nha - Phân xởng điện - Trạm giới dịch vụ nguyên liệu Sơ đồ quản lý công ty nêu hình (2.1) 1.2.1.2 Tơng quan nguyên liệu chính, sản phẩm phế thải nhà máy Hình 2.2: Sơ đồ quan hệ nguyên liệu với sản phẩm phế thải nhà máy Đờng loại Bùn lọc Bà mía Mật rỉ Mía Sản xuất đờng Nấm men hoá chất Sản xuất cồn Tinh bột săn phế phẩm enzim Than hoạt tính Malt, gạo nấm men Sản xuất nha Bán sản xuất bánh kẹo Phân bón Nhiên liệu Sản xuất chì Cồn Dầu fuzel CO2 Bà hàm Bán Thải Bán Thải Nha Bà lọc I Bà lọc II sản xuất bánh kẹo Thức ăn gia súc (TAGS) Thái Sản xuất cồn Bia Bà malt Hình 2.1 Tổ chức quản lý sản xuất bố trí nhân lực Bà hoa Xác men d Bán TAGS Thái TAGS Giám đốc công ty PGĐ Nguyên liệu PGĐ Cơ điện PGĐ Công nghệ Phòng hành quản trị Phòng nguyên liệu Phòng tổ chức lao động Đoàn vận tải PGĐ Sản xuất phụ Phân xởng điện Trạm giới dịch vụ nguyên liệu Phòng kế hoạch XN bánh kẹo ĐINH HƯƠNG Phòng cung tiêu XN, cồn, bia, nha Phòng kế toán Phòng kỹ thuật Phòng KCS Trung tâm nghiên cứu giống mía Xí nghiệp phân bón tổng hợp sinh học Đội XDCB Đội VSMT Ban XD Các văn phòng đại diện Ban an toàn lao động VSMT Phòng bảo vệ Chu trình chế biến nguyên liệu mía khép kín nhà máy Bà mía Hơi Điện Mía Đờng Hình 2.3 Sơ đồ dòng lợng sản xuất đờng 1.3 Công nghệ sản xuất đờng 1.3.1 Một số tiêu kinh tế kỹ thuật a> Thành phần nguyên liệu Pol: 12.5% Xơ mía: < 14% Tạp chất: < 2.5% b> Thành phần sản phẩm: sản phẩm đờng vàng tinh khiết đờng trắng tinh luyện nhà máy đạt tiêu chất lợng theo nh trình bầy bảng sau: ST Chỉ tiêu Đờng §é Pol (%) §é Èm (%) §é mÇu IU Độ tro (%) Hàm lợng đờng thử T 98.7- Đờng trắng luyện 99.8-99.82 0.14- 0.04-0.05 500- 40-45 < 0.25 < 0.3 0.03 0.03 vµng tinh 99 0.15 600 b> Tiêu hao nguyên vật liệu lợng định mức tiêu hao nguyên liệu vật t, lợng đờng thành phẩm ST T Khoản Định mức cho Nhu cầu sử dụng Mục sản lợng tính theo năm Đv tính Khối l- Đv tính Khối ợng lợng A> Đờng vàng tinh khiết 10 11 12 Mía Vôi Sepazan NaOH NaCl Na2CO3 Na3PO4 H3PO4 Dầu mỡ phụ Dầu FO đốt lò Dầu DO đốt lò Điện líi Bao PD TÊn Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg KWh C¸i 13 14 Bao PE ChØ kh©u Kg Kg 9.4 0.05 0.3 0.3 0.8 0.6 0.7 2 0.3 16 20.1 1.3 0.05 TÝnh % theo mÝa c©y % TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn C¸i 950.000 856.8 2.25 32.1 32.1 85.8 64.2 75 214.2 214.2 32.1 1713.00 1.057.875 0.0901 0.000236 0.00337 0.00337 0.00903 0.00675 0.00785 0.0225 0.0225 0.00337 2.273.000 1.763.125 TÊn TÊn 68.25 2.625 113.75 4.75 B> Đờng tinh luyện Đờng vàng thô Tấn 1.1 Tấn Vôi Bột đờng NaCl NaOH HCl Na3PO4 Hoá chất trao đổi Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg 0.07 0.04 0.07 0.125 TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn TÊn 38.5 280 35 2.45 2.45 1.4 2.45 4.98 1.3.2 Công nghệ sản xuất đờng nhà máy Quá trình sản xuất đờng từ mía gồm giai đoạn chủ yếu là: lấy nớc mía, làm dung dịch nớc mía, kết tinh thể saccaroza xử lý đờng thành phẩm Dây chuyền công nghệ sản xuất đờng nhà máy chia thành công đoạn sau: - Công đoạn tiếp nhận chuẩn bị nguyên liệu - Công đoạn mía ép - Công đoạn làm nớc mía - Công đoạn kết tinh xử lý đờng thành phẩm - Các công đoạn phụ trợ: đốt lu huỳnh, vôi Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất đờng vàng đờng trắng đợc biểu diễn hình 2.4 2.5 a Công nghệ sản xuất đờng vàng Sản xuất đờng vàng tinh khiết lần lợt qua công đoạn sau: * Công đoạn tiếp nhận chuẩn bị mía nguyên liệu Với mục đích tách hết đờng mía cây, công đoạn lần lợt qua bớc sau: + Bốc dỡ cân nguyên liệu: mía đợc bó lại đa đến nhà máy xe ô tô tải, qua cân đo xác định trọng lợng kiểm tra chất lợng, đợc để bÃi mía + Chuẩn bị nguyên liệu: bó mía đợc cẩu lên bàn lùa, đa vào băng chuyền mía qua phận xử lý mía gồm dao chặt máy xé Mía qua xử lý có độ xé tơi 85%, qua máy tách sắt từ vào hệ thống máy ép * Công đoạn ép Hệ máy ép gồm máy, máy có trục ép trục phụ dẫn mía Các trục đợc dẫn động tuốcbin nớc qua hộp giảm tốc độ với vận tốc 4-6 vòng/phút Hệ thống máy ép mía làm việc theo nguyên tắc thẩm thấu ngợc Máy ép sơ Nớc mía thu đợc từ máy ép nớc mía hỗn hợp Nớc mía từ máy tíi cho m¸y 2, m¸y tíi cho m¸y Nớc mía hỗn hợp qua thùng lọc vụn cám mía Cám mía quay lại ép để thu hết nớc mía bÃ, nớc mía hỗn hợp qua cân lu lợng xuống thùng chứa Trong công đoạn lợng nớc nóng (47-510C) cần cung cấp cho máy ép 200-250% so với trọng lợng xơ bà Các chất thải lại chủ yếu nớc thải, nớc thải nớc rửa sàn thiết bị đợc tiến hành định kỳ vụ ép Trong nớc thải có bùn đất (do bám mía cây), dầu mỡ, váng bợt lợng mùn bà mía * Công đoạn làm sạch: Nớc mía hỗn hợp sau ép có thành phần chất sau: Bảng 2.3: Thành phần nớc mía hỗn hợp St Thành % khối lợng Tính theo % khối l- t phần tÝnh theo mÝa §êng sac 11.88 §êng 1.35 ợng nớc mía hỗn hợp 12.62 1.44 khử Prôtêin Axit tự 0.42 0.13 0.48 0.14 Axit kết 0.14 0.15 ChÊt keo ChÊt v« 0.39 0.57 0.41 0.60 Níc 69.12 78.15 hợp Làm nớc mía khâu quan trọng, định đến chất lợng đờng thành phẩm Làm nớc mía nhằm đạt mục đích nh: + Loại tối đa tạp chất khỏi nớc mía để tăng độ tinh khiết nớc mía hỗn hợp + Trung hoà nớc mía hỗn hợp Để sản xuất đờng vàng tinh khiết, nhà máy sử dụng sữa vôi Ca(OH) để trung hoà đạt độ PH = 6,4 - 6,8 Sau bổ sung P 2O5 đem giữ nhiệt lần I tới nhiệt độ 55-600C Tiếp tục gia vôi trung hoà lÇn II tíi PH = 7,8 - 8,2 Sau trung hoà lần II, nớc mía hỗn hợp đợc giữ nhiệt lần II đạt 102-105 0C, chuyển sang thiết bị lắng để tách nớc mía nớc bùn, nớc bùn đợc bơm qua lọc chân không thùng quay để loại bà bùn, dịch lọc phần nớc mía đợc đem giữ nhiệt lần III tới 1150C, chuyển qua công đoạn * Công đoạn kết tinh hoàn thành sản phẩm Hệ thống bốc gồm nồi, hệ làm việc theo sơ đồ xuôi chiều: thử nồi trớc đợc làm đốt nồi sau, thử nồi cuối vào thiết bị tạo chân không áp suất làm việc nồi đầu: 1.4 - 1.5 kg/cm3 nồi cuối đạt độ chân không 580 - 600 mmHg Dung dịch sau cô đặc đợc gọi mật chè đạt nồng độ Bx = 58 - 62, mật chè đợc đa vào nồi nấu đờng A, áp suất làm việc nấu A 620 - 640 mmHg, nhiƯt nÊu 70 0C, ®êng nÊu A, sau nấu xong xả xuống trợ tinh A qua ly tâm A thành đờng A mật A Mật A đợc bơm nấu B Nấu B làm việc áp suất 640 - 680 mmHg, nhiệt độ nÊu 80 0C MËt A phÕ liƯu nÊu ®êng B xong xả xuống trợ tinh B đợc đa đo ly tâm B thành đờng cát B mật B Đờng cát B hồi dung nấu A, mật B đợc bơm lên nấu C Hệ nấu C tơng tù hƯ nÊu B S¶n phÈm sau nÊu C xả xuống trợ tinh C qua ly tâm C thành đờng C mật C (mặt rỉ) Đờng C hồi dung lại nấu A, mật C đợc bơm vào bồn chứa mặt rỉ dung tích 9000m Đờng cát A từ ly tâm A qua băng chuyền làm nguội sàng chọn hạt, chuyển sang phận đóng gói đờng thành phẩm nhập kho b) Công nghệ sản xuất đờng kính trắng Hiện công nghệ sản xuất đờng kính trắng tinh luyện nhà máy lần lợt qua công đoạn nh sản xuất đờng vàng, khác giai đoạn làm nớc mía hỗn hợp, dùng vôi phải dùng SO để xông làm hai lần gọi phơng pháp sunphít hoá Sơ đồ công nghệ sản xuất đờng kính trắng tinh luyện đợc thể hình 2.5 Công đoạn làm nớc mía dây chuyền sản xuất đờng kính trắng lần lợt qua bớc sau: Nớc mía hỗn hợp qua cân nớc mía đợc gia vôi sơ đến PH = 6,8 - 7,0 gia nhiệt lần I tới 55-600C Sau dung dịch nớc mía đợc bơm sang tháp xông SO2 lần I, cờng độ xông đạt 10-12 Tại xảy ph¶n øng sau: SO2 + H2O H2 SO3 H2SO3 2H+ + SO3-2 SO3-2 + Ca+ CaSO3 CaCO3 sÏ kÐo theo tạp chất không đờng chất mầu kết tủa theo Ra khỏi tháp xông, nớc mía đợc trung hoà sữa vôi để tăng PH lên 7,1 7,3 Nớc mía đợc gia nhiệt lần II tới nhiệt độ 102-105 0C qua thiết bị lắng để tách thành phần: nớc mía nớc bùn Phần nớc bùn đợc bơm qua lọc chân không để tách bà bùn Dịch lọc đợc bổ sung thêm vôi trung hoà phần nớc mía gia nhiệt lần III nâng nhiệt độ tới 1150C đa vào hệ thống bốc Hệ thống bốc gồm nồi, bốn nồi làm việc theo sơ đồ xuôi chiều Nớc mía sau bốc đạt nồng độ 52-620 Bx gọi mật chè thô Mật chè thô qua hệ thống lắng để loại tạp chất lơ lửng sau xông SO lần II để tẩy màu mật chè tinh Xông SO lần II đợc thực thiết bị biểu ống đứng cờng độ xông từ 6-8 Mật chè tinh đem nấu kết tinh giống nh công nghệ sản xuất đờng vàng tinh khiết 1.3.3 Công nghệ sản xuất đờng kính trắng Hiện nay, nhà máy đà áp dụng phơng pháp Cácbonat hoá để chế biến sản phẩm truyền thống đờng vàng thành đờng kính trắng RS So với phơng pháp sunfít hoá, phơng pháp cácbonát hoá có u điểm sau: + Tạo đợc kết tụ thành khối lớn chất không đờng chất kết tủa Hạn chế đợc chất không đờng kết hợp với vôi tạo muối canxi hoà tan tồn dung dịch đờng + Loại đợc nhiều sunfát phốtphát chất hữu cơ, chất có chứa ion âm bao gồm chất mầu, axít polyacarít + Cho độ suốt cao phơng pháp sunfít hoá + Chi phí hoá chất lần so với phơng pháp sunfít hoá + Phơng pháp cácbonát hoá đòi hỏi vốn đầu t lớn nhng giá thành sản phẩm thấp Khí CO2 cần thiết đợc thu håi tõ hƯ thèng xư lý bơi khãi lß đốt bà mía Sơ đồ công nghệ sản xuất đờng tinh luyện phơng pháp cácbonát hoá đợc minh hoạ hình 2.6 * Công nghệ sản xuất đờng tinh luyện {3} Đờng vàng đa hoà tan thành dung dịch đờng có nhiệt độ 800C nồng độ 65-68 Bx gäi lµ mËt chÌ hoµ tan MËt chÌ hoà tan đợc đem làm theo phơng pháp cácbonát hoá Quá trình cácbonát hoá chia làm giai đoạn: cácbonát hoá lần lần Quá trình cácbonát hoá lần có cho thêm sữa vôi để trì PH = 10 - 11, sau xông CO2 lần II giữ PH = 7,8 - Mật chè qua xông CO2 lần đợc qua máylọc quay liên tục để tách cặn thu đợc mật chè trong, tiếp tục cho qua thiết bị trao đổi ion để khử màu mật chè thu đợc có độ màu tơng đơng 200 IU gọi mật chè tinh lun MËt chÌ tinh lun cã AP = 98,7 - 99 ®a ®i nÊu ®êng víi chÕ ®é nÊu ba hệ R1, R2, R3 Đờng non R1 qua trợ tinh, ly tâm thu đợc đờng tinh luyện R1 có ®é POL > = 99,8% vµ mËt R1 MËt R1 dùng để nấu đờng non R2, qua trợ tinh ly tâm thu đợc đờng R2 mật R2 Mật R2 dùng để nấu đờng non R3, qua trợ tinh, ly tâm thu đợc đờng cát R3 mật R3 Đờng cát R3 hoà tan để nấu đờng luyện hồ để làm giống nấu R1, R2 Mật R3 đa nấu đờng vàng Đờng R1 R2 hỗn hợp ®a ®i sÊy ®Õn ®é Èm 0,04 - 0,05% vµ sản phẩm đờng tinh luyện nhà máy 1.3.4 Đánh giá chung kỹ thuật sản xuất đờng mía nhà máy Đờng vàng sản phẩm đặc thù nhà máy đờng Lam Sơn sở cải tiến công nghệ, nâng cao chất lợng đờng thô Thực chất đờng vàng đờng thô có độ POL cao giữ đợc hơng vị tự nhiên Phơng pháp công nghệ để sản xuất đờng thô phơng pháp vôi hoá Để sản xuất đờng kính trắng, nhà máy đà áp dụng phơng pháp cácbonát hoá để sản xuất đờng tinh luyện phân xởng sản xuất đờng II Đây quy trình công nghệ tiên tiến với đặc điểm sau: - Phơng pháp lấy mẫu, thử đờng nhanh, kịp thời , xác Phơng pháp ép thẩm thấu ngợc với hệ máy ép cho hiệu st thu håi cao: 95% Xư lý chÐ ho¸ hiƯn đại, áp dụng công nghệ tiên tiến góp phần giảm chi phí sản xuất tăng suất lao động Thêm vào thu hồi khí CO từ khói thải đốt bà mía có lợi vệ sinh môi trờng Hệ thống máy thiết bị làm việc liên tục, giới hoá hầu hết công đoạn Nhờ việc sản xuất đờng vàng đờng tinh luyện nhà máy nên bỏ qua giai đoạn tinh chế sơ để rút ngắn quy trình sản xuất Chỉ cần nấu hệ đảm bảo đợc hiệu suất thu hồi giảm đợc vốn đầu t, giảm tiêu hao nhiệt nên hạ giá thành sản phẩm Nhà máy đợc thiết kế theo nguyên lý sản xuất khép kín để tận dụng đợc nguyên liệu phụ nh bà mía, mật rỉ Mức tiêu nớc đợc giảm thiểu nhờ hệ thống tuần hoàn thu hồi nớc ngng tụ, tạo chân không nớc làm mát Công nghệ sản xuất đạt đến trình độ tiên tiến có xu hớng ®ỉi míi theo chiỊu híng gi¶m thiĨu chÊt th¶i Do lợng mật rỉ bà mía d lớn, nên công ty hớng giải mặt hạn chế hiệu sản xuất đờng gây nên vấn đề môi trờng 1.2.5 Các chất thải phân xởng sản xuất đờng a Nớc thải Bao gồm nớc thải công đoạn ép mía, công đoạn làm nớc mía công đoạn kết tinh, xử lý đờng thành phẩm Nớc thải công đoạn chia làm luồng - Luồng nớc thải rửa thiết bị rửa sàn, giặt vải lọc, chứa bùn đất, CaSO9 CaCO3 bọt váng đổ vÃi, dầu mỡ, bà mía chứa lợng đờng lớn đờng bám thiết bị, đờng ống đờng thất thoát rò rỉ từ hệ thống vận chuyển cung cấp chất lợng chứa đờng - Luồng nớc thải làm thiết bị trao đổi nhiệt có sử dụng axit kiềm, xôđa (Na2CO3) nên mang tính axit hay kiềm Nớc thải chứa nhiều muối tái sinh chất trao đổi ion phân xởng đờng II khu vực lò - Luồng nớc thải làm máy nén, tua bin cổ trục ép ngng tụ từ nồi cô nấu đờng, nớc cấp cho nồi hơi, phòng thí nghiệm, nớc dùng cho thiết bị tạo chân không cha đợc thu hồi để tuần hoàn sản xuất Ngoài nớc thải sinh hoạt cán bộ, công nhân viên toàn nhà máy! b) Khí thải: Khí thải chủ yếu nhà máy đờng Lam Sơn khí thải lò hơi, lò đốt S tháp xông lu huỳnh cácbonic, khí thải từ ống xả xe vận tải gom lại, loại khí độc hại nh: CO2, NOx Ngoài kể thêm tác hại tiếng ồn nhiệt độ c) Chất thải rắn: