thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn yên thành – nghệ an

Sử dụng mẫu phân tích nước thải đã được cung cấp tại nhà máy tinh bột sắn Yên Thành để thiết kế hệ thống xử lý nước thải, tính toán xây dựng công trình... Qui mô lớn: Nhóm này gồm các do

Để hoàn thành được đợt thực tập làm đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận được

sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô viện CNSH và Môi Trường, trường Đại học Nha trang đã cung cấp những kiến thức quý báu trong thời gian học tập vừa qua Đặc biệt, em xin gửi đến thầy giáo Ngô Đăng Nghĩa lời cảm

ơn sâu sắc, thầy đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Xin cảm ơn quý thầy cô phản biện đã dành thời gian quan tâm đến đồ án, đóng góp những ý kiến quý báu để đồ án được hoàn thiện hơn

Ngoài ra em cũng gửi lời cảm ơn đến các anh chị phòng kĩ thuật nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Thành – Nghệ An đã tạ điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực tập tại nhà máy

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, tháng 6, năm 2012

Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Thị Dung

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC HÌNH xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN VÀ NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN YÊN THÀNH 3

1.1 Tổng quan về củ sắn 3

1.1.1 Cấu tạo của củ sắn .3

1.1.2 Phân loại củ sắn 3

1.1.3 Thành phần hóa học của củ sắn 4

1.2 Tổng quan về ngành chế biến tinh bột sắn .4

1.2.1 Hiện trạng ngành chế biến tinh bột sắn ở Việt nam .4

1.2.2 Quy mô sản xuất tinh bột sắn 5

1.2.3 Quy trình chế biến tinh bột sắn trong và ngoài nước 5

1.3 Hiện trạng môi trường của quá trình sản xuất tinh bột sắn 6

1.3.1 Nước thải 6

1.3.1.1 Nguồn gây ô nhiễm 6

1.3.1.2 Tác động của các chất ô nhiễm trong nước thải 7

1.3.2 Khí thải 8

1.3.3 Chất thải rắn 8

1.4 Các phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn.` 9

1.4.1 Phương pháp cơ học .9

1.4.1.1 Song chắn rác 9

1.4.1.2 Bể lắng cát 9

1.4.1.4 Bể vớt dầu mỡ 9

1.4.1.5 Bể lọc 10

1.4.2 Phương pháp hóa lý 10

1.4.2.1 Phương pháp keo tụ và đông tụ 10

1.4.2.2 Tuyển nổi 10

1.4.2.3 Hấp phụ 11

1.4.2.4 Phương pháp trao đổi ion 11

1.4.2.5 Các quá trình tách bằng màng 11

1.4.2.6 Phương pháp điện hoá 11

1.4.2.7 Phương pháp trích ly 11

1.4.3 Phương pháp hóa học 12

1.4.3.1 Phương pháp trung hoà 12

1.4.3.2 Phương pháp oxy hoá khử 12

1.4.3.3 Khử trùng nước thải 12

1.4.4 Phương pháp sinh học 13

1.4.4.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 13

1.4.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 14

1.5 Một số quy trình xử lý nước thải trong công nghệ sản xuất tinh bột sắn 17

1.5.1 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phước Long – xã Bù Nho – huyện Phước long- tỉnh Bình Phước 17

1.5.2 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Hoàng Minh 18

1.6 Tổng quan về nhà máy tinh bột sắn Yên Thành – Nghệ An 19

1.6.1 Giới thiệu về nhà máy 19

1.6.2 Vị trí và quy mô hoạt động của nhà máy 20

1.6.3 Cơ cấu tổ chức cán bộ - công nhân viên 20

1.6.4 Năng lực sản xuất và sản phẩm 22

1.6.5 Đặc điểm tổ chức sản xuất kinh doanh 22

1.6.6 Hiện trạng điều kiện tự nhiên 23

1.6.6.2 Tài nguyên sinh vật và hệ sinh thái khu vực 23

1.6.7 Quy trình sản xuất 24

1.6.7.1 Sơ đồ quy trình sản xuất của nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 24

1.6.7.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình sản xuất: 25

1.6.8 Hiện trạng môi trường của nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 27

1.6.8.1 Nguồn phát sinh chất thải từ hoạt động công nghệ sản xuất 28

1.6.8.2 Các loại ô nhiễm chính tại nhà máy 29

1.6.9 Kết quả khảo sát hiện trạng xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 33

1.6.9.1 Sơ đồ quy trình công nghệ thực tế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 33

1.6.9.2 Thuyết minh quá trình vận hành xử lý nước thải 33

1.6.9.3 Kết quả các thông số nước thải tại nhà máy 38

1.6.9.4 Nhận xét ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống: 39

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1 Đối tượng nghiên cứu 40

2.1.1 Các thông số đầu vào 40

2.1.2 Thông số đầu ra 40

2.2 Cơ sở xây dựng các phương pháp đề xuất 41

2.2.1 Cơ sở lý thuyết khi sử dụng phương pháp xử lý cặn lơ lửng 41

2.2.2 Cơ sở lựa chọn bể axit hóa để xử lý CN 42

2.2.3 Cơ sở lựa chọn xử lý kỵ khí UASB 43

2.2.4 Cơ sở lựa chọn hiếu khí 45

2.2.5 Cơ chế xử lý nitơ, phot pho 46

2.3 Phương pháp tính toán các công trình xử lý nước thải 47

2.4 Thể hiện các công trình trên bản vẽ 47

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 48

3.1.1 Phương án 1 48

3.1.2 Phương án 2 51

3.2 Tính toán các công trình xử lý theo 2 phương án đề xuất 53

3.2.1 Tính toán phương án 1 53

3.2.1.1 Hầm bơm tiếp nhận 53

3.2.1.2 Song chắn rác 54

3.2.1.3 Bể axit hóa 57

3.2.1.4 Bể lắng đợt 1 58

3.2.1.5 Bể chứa dung dịch NaOH 61

3.2.1.6 Bể trung hòa 61

3.2.1.7 Bể UASB 62

3.2.1.8 Aerotank 73

3.2.1.9 Bể lắng đợt 2 86

3.2.1.10 Hồ Sinh học 89

3.2.1.11 Bể nén bùn 91

3.2.1.12 Tổng hợp kết quả xử lý nước thải phương án 1 93

3.2.2 Tính toán phương án 2: 97

3.2.2.1 Hầm bơm tiếp nhận 97

3.2.2.2 Song chắn rác: 97

3.2.2.3 Bể lắng cát 98

3.2.2.4 Bể axit 102

3.2.2.5 Bể trung hòa 102

3.2.2.6 Bể keo tụ tạo bông 102

3.2.2.7 Bể UASB 109

3.2.2.8 Bể lọc sinh học tải trọng cao 111

3.2.2.9 Bể lắng đợt 2 116

3.2.2.10 Hồ sinh học 118

3.2.2.11 Sân phơi bùn: 118

3.3 Khái toán chi phí và lựa chọn công nghệ xử lý 123

3.3.1 Khái toán chi phí xây dựng 123

3.3.1.1 Phương án 1 123

3.3.1.2 Phương án 2 125

3.3.2 Chi phí vận hành 128

3.3.2.1 Chi phí điện năng 128

3.3.2.2 Chi phí hóa chất 130

3.3.2.3 Chi phí công nhân vận hành: 130

3.3.2.4 Tính chi phí xử lý 1m3 nước thải 130

3.3.3 Lựa chọn công nghệ xử lý: 130

3.3.3.1 Ưu điểm, nhược điểm chung của cả 2 phương án 130

3.3.3.2 Ưu điểm nhược điểm phương án 1 131

3.3.3.3 Ưu, nhược điểm của phương án 2 132

3.3.3.4 So sánh và lựa chọn công nghệ xử lý 133

3.4 Quản lý, vận hành trạm xử lý nước thải 135

3.4.1 Nguyên tắc quản lý vận hành trạm xử lý nước thải 135

3.4.2 Những phương pháp kiểm tra theo dõi sự làm việc của các công trình 135

3.4.2.1 Kiểm tra sự làm việc của công trình làm sạch 135

3.4.2.2 Bể UASB 136

3.4.2.3 Bể aerotank 137

3.4.2.4 Bể lắng đợt 2: 139

3.4.3 Những nguyên nhân phá huỷ chế độ làm việc bình thường của các công trình xử lý nước thải - biện pháp khắc phục 140

3.4.4 Tổ chức quản lý và kỹ thuật an toàn 140

3.4.4.1 Tổ chức quản lý 140

3.4.4.2 Kỹ thuật an toàn 141

3.4.4.3 Bảo trì 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 145 PHỤ LỤC

BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy sinh hóa, mgO2/l

COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy hóa học, mgO2/l

DO : Dissolved Oxygen – Ôxy hòa tan, mgO2/l

UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể với lớp bùn kỵ khí dòng hướng lên F/M : Food / Micro - organism – Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật trong môi trường

MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/l

MLVSS : Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi

trong bùn lỏng, mg/l

SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/l

VSS : Volatile Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi, mg/l

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của vỏ củ sắn và bã sắn 4

Bảng 1.2: Các nguồn phát sinh chất thải ở nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 27

Bảng 1.3: Kết quả thí nghiệm ở đầu vào và đầu ra sau xử lý: 38

Bảng 2.1: Các thông số của nước thải tại nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 40

Bảng 2.2: Các thông số đầu ra của nước thải sau khi đã xử lý theo 40

Bảng 2.3: Lượng phèn cần thiết theo hàm lượng cặn của nước nguồn 42

Bảng 2.4: So sánh giữa các phương pháp xử lý kỵ khí 44

Bảng 3.1: Giới thiệu hệ số không điều hòa phụ thuộc vào lưu lượng nước thải theo tiêu chuẩn ngành mạng lưới bên ngoài và công trình 53

Bảng 3.2: Các thông số xây dựng song chắn rác: 56

Bảng 3.3: Các thông số nước đầu vào của bể axit hóa 57

Bảng 3.4: Các thông số đầu ra của bể axit hóa 58

Bảng 3.5: Thông số thiết kế bể lắng 1 60

Bảng 3.6: Nồng độ chất thải sau khi qua bể lắng đợt 1 60

Bảng 3.7: Thông số bể trung hòa 62

Bảng 3.8: Các thông số nước thải đầu vào của bể UASB 63

Bảng 3.9: Các thông số thiết kế bể UASB: 72

Bảng 3.10: Thông số nước thải sau khi qua bể UASB vào bể aerotank: 73

Bảng 3.11: Thông số thiết kế bể aerotank 85

Bảng 3.12: Kích thước xây dựng bể lắng 2 89

Bảng 3.13: Thông số nước thải đầu vào và ra khi qua bể aerotank và bể lắng 2 89

Bảng 3.14: Nồng độ đầu vào và ra của phospho và nitơ cả các quá trình aerotank, bể lắng 2 và hồ hiếu kỵ khí 91

Bảng 3.15: Nồng độ COD, BOD5, SS, CN đầu vào và ra sau hồ hiếu kỵ khí 91

Bảng 3.16: Tổng hợp hiệu suất xử lý chất thải của từng công trình 94

Bảng 3.17: Tổng hợp kết quả xử lý nước thải phương án 1 94

Bảng 3.18: Các thông số thiết kế hầm hơm tiếp nhận phương án 2 97

Bảng 3.19: Các thông số thiết kế song chắn rác phương án 2 97

Bảng 3.20: Các thông số nước đầu vào của bể lắng cát 98

Bảng 3.21: Quan hệ giữa kích thước thủy lực U0 và đường kính của hạt cát 99

Bảng 3.22: Kích thước của lắng cát được xây dựng như sau 101

Bảng 3.23: Các thông số đầu vào bể axit 102

Bảng 3.24: Các thông số thiết kể bể axit 102

Hình 3.25: Các thông số thiết kế bể trung hòa phương án 2 102

Bảng 3.26: Thông số thiết kế bể tạo bông 107

Bảng 3.27: Theo số liệu thực nghiệm hiệu suất khử chất ô nhiễm nước thải tinh bột sắn qua bể lắng keo tụ tao bông 107

Bảng 3.28: Kết quả nước thải đầu vào và ra bể UASB 110

Bảng 3.29: Các thông số tính toán thiết kế bể lọc sinh học 112

Bảng 3.30: Kích thước xây dựng bể lắng 2 phương án 2 117

Bảng 3.31: Thông số nước thải đầu vào và đầu ra sau bể lọc sinh họcvà lắng 2: 117 Bảng 3.32: Thông số nước thải đầu vào và đầu ra sau hồ hiếu kỵ khí 118

Bảng 3.33: Bảng tổng hợp hiệu suất xử lý chất thải của từng công trình PA 2 120

Bảng 3.34: Tổng hợp kết quả xử lý nước thải phương án 2 120

Bảng 3.35: Bảng khai toán chi phí xây dựng và thiết bị hệ thống xử lý PA 1 123

Bảng 3.36: Tổng diện tích xây dựng theo phương án 1 125

Bảng 3.37: Bảng khai toán chi phí xây dựng và thết bị hệ thống xử lý PA 1 125

Bảng 3.38: Tổng diện tích xây dựng theo phương án 2 127

Bảng 3.39: Bảng tổng điện năng tiêu thụ 1 ngày hoạt động của hệ thống theo phương án 1 128

Bảng 3.40: Bảng tổng điện năng tiêu thụ 1 ngày hoạt động của hệ thống xử theo phương án 2 129

Bảng 3.41: Bảng so sánh các vấn đề chính 2 phương án 134

Hình 1.1: Quy trình sản xuất tinh bột sắn của Indonesia .5

Hình 1.2: Sơ đồ sản xuất tinh bột sắn ở nhà máy Phước Long 6

Hình 1.3: Hệ thống xử lý nước thải của công ty Phước Long 17

Hình 1.4: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hoàng Minh 18

Hình 1.5: Cổng vào nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 21

Hình 1.6: Sơ đồ bộ máy tổ chức 22

Hình 1.7: Sơ đồ sản xuất nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 24

Hình 1.8: Sơ đồ mặt bằng trạm xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 33

Hình 1.9: Nhà máy xử lý nước thải tinh bột sắn Yên Thành 35

Hình 1.10: Các công trình xử lý nước thải tại nhà máy tinh bột sắn Yên Thành 36

Hình 1.11: Phòng thí nghiệm 37

Hình 1.12: Bể UASB 37

Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn khả năng phân hủy CN tại bể axit hóa 43

Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải theo phương án đề xuất 1 48

Hình 3.2: Sơ đồ khối công nghệ xử lý theo phương án đề xuất 2 51

Hình 3.3: Sơ đồ song chắn rác 56

Hình 3.4 : Bố trí tấm chắn khí và tấm hướng dòng 67

Hình 3.5: Sơ đồ làm việc của hệ thống bể aerotank và bể lắng 2 75

Hình 3.6: Kết quả xử lý COD qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1 95

Hình 3.7: Kết quả xử lý BOD5 qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1 95

Hình 3.8: Kết quả xử lý TN qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1 96

Hình 3.9: Kết quả xử lý TP qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1 96

Hình 3.10: Kết quả xử lý SS qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1 97

Hình 3.11: Sơ đồ bể hòa trộn phèn 103

Hình 3.12: Sơ đồ tính toán bể lọc sinh học 111

Hình 3.13: Kết quả xử lý COD qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2 121

Hình 3.14: Kết quả xử lý BOD5 qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2 121

Hình 3.15: Kết quả xử lý TN qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2 122

Hình 3.16: Kết quả xử lý TP qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2 122

Hình 3.17: Kết quả xử lý SS qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2 123

MỞ ĐẦU

1 Cơ sở hình thành đề tài

Ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới, sắn là cây lương thực đứng hàng thứ

3 sau lúa và ngô Sắn thường đuợc trồng ở những nơi đất bạc màu, những nơi đất trống đồi trọc mà ở đó những cây lương thực khác không phát triển được Cho nên sắn góp phần quan trọng trong việc phủ xanh đất trống, đồi trọc và tham gia đắc lực vào quá trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế, đặc biệt ở vùng trung du và miền núi

Nhận thức rằng thị trường tinh bột ngày càng tăng do nhu cầu sử dụng nguyên liệu cho sản xuất ngày càng tăng của các ngành chăn nuôi, chế biến thực phẩm như sản xuất bánh kẹo, mạch nha, đường glucoza, bột ngọt, miến, mì tôm…Trước tình hình đó việc đầu tư xây dựng các nhà máy chế biến tinh bột sắn là hết sức cần thiết là đúng đắn để đáp ứng nhu cầu xã hội Bên cạnh những lợi ích kinh tế, xã hội mà dự án đem lại tất sẽ nảy sinh những vấn đề về mặt môi trường, trong đó việc ô nhiễm nước thải tinh bột sắn đang là vấn đề bức xúc cần được giải quyết tại đây, nước thải tinh bột sắn đang gây hại đến trực tiếp môi trường sống, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân sống xung quanh Công nghiệp chế biến tinh bột sắn đã thải vào môi trường một lượng đáng kể các chất ô nhiễm

Qua khảo sát thực tại cho thấy thành phần của các loại chất thải này chủ yếu

là các hợp chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng khi thải ra môi trường trong điều kiện khí hậu của nước ta nhanh chóng bị phân hủy gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường đất, nước, không khí ảnh hưởng đến môi trường sống cộng đồng dân cư trong khu vực

Đặc biệt nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Thành nằm trong khu vực đông dân cư nên vấn đề môi trường cần phải bảo đảm để tránh ảnh hưởng đến người dân

Đứng trước thực trạng môi trường đang bị suy thoái nghiêm trọng, việc tìm

ra công nghệ xử lý nước thải phù hợp có ý nghĩa hết sức thiết thực nhằm cải thiện điều kiện môi trường sống, khắc phục hiện trạng ô nhiễm Trước thực trạng trên,

yêu cầu thực tiễn đặt ra là cần tiến hành thiết kế một hệ thống xử lý nước thải để giảm thiểu ô nhiễm do nước thải ngành tinh bột sắn gây ra Vì vậy em chọn đề tài:

“Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Thành – Nghệ An”, với mong muốn góp phần vào phát triển bền vững ngành chế biến tinh bột sắn Nghệ An

2 Mục tiêu của đề tài

 Xác định thành phần tính chất nước thải sản xuất tinh bột sắn

 Thiết kế chi tiết hệ thống xử lý nước thải cho công ty sản xuất tinh bột sắn

sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B QCVN 40:2011/BTNMT. [11]

5 Đề ra phương án vận hành hệ thống xử lý nước thải

4 Giới hạn của đề tài

Tập trung vào xử lý các chỉ tiêu nước thải chưa đạt tiêu chuẩn chất lượng hiện hành

Sử dụng mẫu phân tích nước thải đã được cung cấp tại nhà máy tinh bột sắn Yên Thành để thiết kế hệ thống xử lý nước thải, tính toán xây dựng công trình Thời gian thực hiện: 20/02/2012 đến 02/06/2012

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN VÀ NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN YÊN THÀNH

1.1 Tổng quan về củ sắn

Cây sắn được trồng phổ biến tại các vùng nhiệt đới (80 quốc gia)

Đây là loại lương thực đứng thứ 3 trên thế giới sau mía và gạo

1.1.1 Cấu tạo của củ sắn

Củ sắn thường có dạng hình trụ, vuốt hai đầu Kích thước củ tùy thuộc vào thành phần dinh dưỡng của đất và điều kiện trồng, dài 0,1 ÷ 1m, đường kính 2 - 10

cm Cấu tạo gồm 4 phần chính: lớp vỏ gỗ, lớp vỏ cùi, phần thịt củ và phần lõi

- Vỏ gỗ: gồm những tế bào xếp sít, thành phần chủ yếu là cellulose và hemicellulose, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ khỏi tác động bên ngoài Vỏ

gỗ mỏng, chiếm 0,5 - 5% trọng lượng củ

- Vỏ cùi: dày hơn vỏ gỗ, chiếm 5 – 20% trọng lượng củ Gồm các tế bào thành dày, thành tế bào chủ yếu là cellulose, bên trong tế bào là các hạt tinh bột, các chất chứa nitrogen và dịch bào Trong dịch bào có tannin, sắc tố, độc tố, các enzyme…

- Thịt củ sắn là thành phần chủ yếu trong củ, gồm các tế bào nhu mô thành mỏng

là chính, thành phần chủ yếu là cellulose, pentosan Bên trong tế bào là các hạt tinh bột, nguyên sinh chất, glucide hòa tan và nhiều nguyên tố vi lượng khác

- Lõi củ sắn ở trung tâm dọc suốt thân củ , chiếm 0,3- 1% trọng lượng củ

1.1.2 Phân loại củ sắn

Dựa theo hàm lượng độc tố có trong củ sắn (củ sắn đắng hay củ sắn ngọt) + Củ sắn đắng (M Utilissima) có hàm lượng HCN hơn 50 mg/kg củ Giống

này thường có lá 7 cánh, cây thấp và nhỏ Củ sắn đắng có thành phần tinh bột cao,

sử dụng phổ biến làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm,

công nghiệp hóa dược…

+ Củ sắn ngọt (M Dulcis) có hàm lượng HCN dưới 50 mg/kg củ Giống này

thường có 5 lá cánh, mũi mác, cây cao, thân to, hàm lượng HCN nhỏ hơn 50mg/kg

1 – 1,45

1 – 1,4 vết vết 6,6 – 10,2

12,5 – 13 51,8 – 63 12,8 – 14,5 1,5 – 2 0,58 – 0,65 0,37 – 0,43 0,005 – 0,009 1,95 – 2,4

4 – 8,492

“Nguồn:Hội thảo giảm ô nhiễm trong công nghiệp chế biến tinh bột Hà Nội, 1998”

- Đường trong củ sắn chủ yếu là glucose và một ít maltose, saccharose

- Chất đạm trong củ sắn đến nay vẫn chưa được nghiên cứu, tuy nhiên hàm lượng đạm trong củ sắn khá thấp nên ít ảnh hưởng đến môi trường

- Ngoài thành phần dinh dưỡng, trong củ sắn còn có độc tố, tanin, sắc tố và

cả hệ enzyme phức tạp Đặc biệt trong củ sắn có chứa độc tố CN-

1.2 Tổng quan về ngành chế biến tinh bột sắn

1.2.1 Hiện trạng ngành chế biến tinh bột sắn ở Việt nam

Việt Nam là 1 nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau Indonesia và Thái Lan Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Trung Quốc, Đài Loan Cùng với diện tích sắn được mở rộng, sản lượng cũng như năng suất tinh bột sắn được sản xuất cũng tăng lên theo thời gian Năm 2010, cả nước có trên

500.000 ha trồng sắn với sản lượng trên 8 triệu tấn Tính cho tới hết tháng 11/2010

có khoảng 3 triệu tấn sắn và tinh bột đã được xuất khẩu với tổng trị giá gần 500 triệu USD Thị trường xuất khẩu chính vẫn là Trung Quốc, chiếm 90% kim ngạch Tiếp theo là Hàn Quốc chiếm 5,5%, Đài Loan 2%, Châu Âu 1,7% và một phần rất nhỏ bắt đầu đến được Nhật Bản

1.2.2 Quy mô sản xuất tinh bột sắn

Việt Nam hiện tồn tại 3 loại quy mô sản xuất tinh bột sắn điển hình sau:

1 Qui mô nhỏ (hộ và liên hộ): Đây là quy mô có công suất 0,5 - 10 tấn tinh bột sản phẩm/ngày Công nghệ thủ công, thiết bị tự tạo hoặc do các cơ sở cơ khí địa phương chế tạo Hiệu suất thu hồi và chất lượng tinh bột sắn không cao

2 Qui mô vừa: Đây là các doanh nghiệp có công suất dưới 100 tấn tinh bột sản phẩm/ ngày Số cơ sở chế biến sắn quy mô vừa chiếm 16- 20% Đa phần các cơ

sở đều sử dụng thiết bị chế tạo trong nước nhưng có khả năng tạo ra sản phẩm có chất lượng không thua kém các cơ sở nhập thiết bị của nước ngoài

3 Qui mô lớn: Nhóm này gồm các doanh nghiệp có công suất trên 100 tấn tinh bột sản phẩm/ngày với công nghệ, thiết bị nhập từ Châu Âu, Trung Quốc, Thái Lan có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao hơn, đạt chất lượng sản phẩm cao hơn, và sử dụng ít nước hơn so với công nghệ trong nước.Tới nay cả nước đã có trên 100 nhà máy chế biến tinh bột sắn cả nước ở qui mô lớn, công suất 50 - 250 tấn tinh bột sắn/ngày và trên 4.000 cơ sở chế biến thủ công

1.2.3 Quy trình chế biến tinh bột sắn trong và ngoài nước

 Quy trình công nghệ ở Indonesia

Hình 1.1: Quy trình sản xuất tinh bột sắn của Indonesia

Băm nghiền Tinh bột

Quạt hút

Củ sắn tươi

Lọc

Sấy khô

Hơi nóng Tinh bột

Hình 1.2: Sơ đồ sản xuất tinh bột sắn ở nhà máy Phước Long

1.3 Hiện trạng môi trường của quá trình sản xuất tinh bột sắn

1.3.1 Nước thải

1.3.1.1 Nguồn gây ô nhiễm

Nước sản xuất được sử dụng nhiều nhất ở công đoạn rửa và ly tâm tách bã Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc trưng như: pH thấp, hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dưỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh hoá học (BOD), nhu cầu oxy hoá học (COD) với nồng độ rất cao, vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn môi trường Nước thải được sinh ra từ các công đoạn sản xuất chính sau đây:

- Bóc vỏ, mài củ, ép bã: chứa một hàm lượng lớn cyanua, alcaloid, antoxian, protein, xenluloza, pectin, đường và tinh bột Đây là nguồn chính gây ô nhiễm nước thải, có chứa SS, BOD, COD rất cao

- Lắng trích ly: chứa tinh bột, xenluloza, protein thực vật, lignin và cyanua, do

đó có SS, BOD, COD rất cao, pH thấp

- Rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: có chứa dầu máy, SS, BOD

- Nước thải sinh hoạt (nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa các chất cặn bã, SS, BOD, COD, các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh vật…

- Nước mưa chảy tràn tại nhà máy cuốn theo các chất cặn bã, rác, bụi

- Từ số liệu trên cho thấy chất lượng nước thải từ quy trình sản xuất tinh bột sắn hoàn toàn không đáp ứng được tiêu chuẩn môi trường Ngoài tính chất axit, nước thải còn chứa lượng chất rắn, các chất hữu cơ, HCN cần được xử lý

1.3.1.2 Tác động của các chất ô nhiễm trong nước thải

- Sự ô nhiễm của các chất hữu cơ dẫn đến suy giảm nồng độ ôxy hòa tan (DO) nước Ôxy hòa tan giảm sẽ tác động nghiêm trọng đến hệ thủy sinh, đặc biệt

là hệ vi sinh vật Khi xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí với hàm lượng BOD quá cao sẽ gây thối nguồn nước và giết chết hệ thủy sinh, gây ô nhiễm không khí xung quanh và phát tán trên phạm vi rộng theo chiều gió

- Tác động của chất rắn lơ lửng (SS)

Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực tới tài nguyên thủy sinh đồng thời gây mất cảm quan, bồi lắng lòng hồ, sông suối

- Tác động của axít hữu cơ xyanuahydric (HCN):

Axit này gây độc toàn thân cho người Xyanua ở dạng Iỏng trong dung dịch là chất linh hoạt, khi vào cơ thể nó kết hợp với enzym trong xitochrom làm ức chế khả năng cấp ôxy cho hồng cầu Do đó, các cơ quan của cơ thể bị thiếu ôxy Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng, buồn nôn Nồng độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, da hồng, co giật, mê man, bất tỉnh, hoa mắt, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và gây tử vong

1.3.2 Khí thải

- Bã thải rắn, hồ xử lý nước thải yếm khí, sinh khí H2S, NH4

- Lò hơi, phương tiện chuyên chở, sinh khí NOx, SOx, CO, CO2, HC

- Khu vực sấy và đóng bao có nhiều bụi tinh bột sắn

- Kho bãi chứa nguyên liệu củ sắn tươi có bụi, đất, cát, sắn phế liệu, vi sinh vật

- Bãi nhập nguyên liệu, than, dây chuyền nạp liệu có bụi đất cát

- Gầu tải, máy xát trống, máy bóc vỏ, máy sấy tinh bột, máy phát điện, quạt gió, xe vận tải gây tiếng ồn

Khí thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn có mùi hôi Mùi hôi hình thành do

sự phân huỷ của tinh bột sắn và các chất hữu cơ Các chất này có trong bã thải, lưu đọng trong thiết bị sản xuất và khu vực nhà xưởng Nước thải lưu trữ trong hồ bị phân huỷ yếm khí cũng gây mùi hôi và gây khó chịu đối với công nhân lao động trực tiếp sản xuất và dân cư lân cận

1.3.3 Chất thải rắn

Chất thải rắn sinh ra trong quá trình sản xuất chủ yếu bao gồm:

- Vỏ gỗ và vỏ củ, chiếm khoảng 2- 3 % lượng sắn củ tươi, được loại bỏ ngay

từ khâu bóc vỏ

- Xơ và bã sắn được thu nhận sau khi đã lọc hết tinh bột Loại chất thải rắn này thường chiếm 15 - 20 % lượng sắn tươi, gây ô nhiễm môi trường nếu không được

xử lý kịp thời Xơ và bã sắn sau khi trích ly được tách nước làm thức ăn gia súc

- Mủ: lượng mủ khô chiếm khoảng 3,5 - 5 % sắn củ tươi Mủ được tách ra từ dịch sữa, gây mùi rất khó chịu do quá trình phân hủy sinh Mủ được sử dụng làm thức ăn gia súc

- Bao bì phế thải, bùn lắng sinh ta từ hệ thống xử lý nước thải

Chất thải rắn có khối lượng rất lớn Nếu không thu gom và xử lý ngay trong ngày thì quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong chất thải rắn sau 48 giờ sẽ tạo ra các khí H2S, NH4… gây mùi hôi thối làm ô nhiễm môi trường

1.4 Các phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn.`

1.4.1.4 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công ngiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với nước thải sinh hoạt khi

hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

1.4.1.5 Bể lọc

Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc Bể này được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất cột nước

1.4.2 Phương pháp hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

1.4.2.1 Phương pháp keo tụ và đông tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau

1.4.2.2 Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt

1.4.2.3 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng

phương pháp này là hợp lý hơn cả

1.4.2.4 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn,…,các hợp chất của Asen, photpho, cyanua và các chất phóng xạ

1.4.2.5 Các quá trình tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau Việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng Người ta dùng các kỹ thuật như: điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác

1.4.2.6 Phương pháp điện hoá

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và điện thẩm tích Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện 1 chiều đi qua nước thải

Các phương pháp điện hoá giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thải Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

1.4.2.7 Phương pháp trích ly

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu,

axit hữu cơ, các ion kim loại…

Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3 - 4 g/l,

vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly

1.4.3 Phương pháp hóa học

Các phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hoà,

oxy hoá và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một

phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn

1.4.3.1 Phương pháp trung hoà

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6,5 - 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý

tiếp theo

Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

 Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

 Bổ sung các tác nhân hoá học

 Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà

 Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit

1.4.3.2 Phương pháp oxy hoá khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong

nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hoá như: Clo khí và lỏng, nước Javen NaOCl, Kalipermanganat KMnO4, Hypocloric Canxi Ca(ClO)2, H2O2, Ozon …

1.4.3.3 Khử trùng nước thải

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Khi xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo số lượng vi khuẩn giảm xuống còn

5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1-2% Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá, Ozon hoá, điện phân, tia cực tím

1.4.4 Phương pháp sinh học

Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có oxy)

Phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

1.4.4.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

* Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có độ sâu từ 1,5 – 2,5m, trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước

có thể diễn ra hai quá trình: oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu

cơ Trong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hỗ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hoá các chất

* Hồ sinh vật yếm khí

Có độ sâu trên 3m, với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và không bắt buộc Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản, dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70% Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng trong tổ hợp hồ nhiều bậc

* Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải bị hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng, phần còn lại chảy vào nguồn tiếp nhận

1.4.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí

- Bể hiếu khí bùn hoạt tính – Bể aerotank

Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể

để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới

- Mương oxy hóa

Đây là loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hoàn toàn

Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương và vận tốc dòng chảy thường được thiết kế lớn hơn 3m/s để xáo trộn bùn hoạt tính và tránh cặn lắng Những năm gần đây, mương oxy hóa được sử dụng đẻ xử lý nước thải với

quy mô nhỏ Mương oxy hóa có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn

- Lọc sinh học hiếu khí

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó nước thải được lọc qua vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn

bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống phân phối khí cho bể lọc

- Đĩa quay sinh học

Gồm các đĩa tròn, phẳng được lắp trên một trục Các đĩa này được đặt ngập một phần trong nước và có tốc độ quay chậm khi làm việc Khi quay màng sinh học bám dính trên bề mặt đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải sau đó tiếp xúc với oxy khi ra khỏi nước Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa được tiếp xúc với chất hữu cơ, vừa tiếp xúc với oxy vì vậy chất hữu cơ được phân huỷ nhanh

Xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí:

Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ

có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí

CH4 và CO2

- Quá trình phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn

Đây là loại bể xáo trộn liên tục, không tuần hoàn bùn Bể thích hợp xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ hoà tan để phân hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ Thiết bị xáo trộn có thể dùng hệ thống cánh khuấy cơ khí hoặc tuần

hoàn khí biogas (đòi hỏi có máy nén khí biogas và phân phối khí nén)

- Quá trình tiếp xúc kỵ khí

Quá trình này gồm 2 giai đoạn: Phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn và lắng hoặc tuyển nổi tách riêng phần cặn sinh học và nước thải sau xử lý

Bùn sinh học sau khi tách được tuần hoàn trở lại bể phân hủy kỵ khí

- Xử lý sinh học kỵ khí dòng chảy ngược qua lớp bùn (Bể UASB)

Nước thải được phân bố vào từ đáy bể và đi ngược lên qua lớp bùn sinh học có mật độ vi khuẩn cao Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bông ở thảm bùn, vi

khuẩn sẽ xử lý chất hữu cơ và chất rắn sẽ được giữ lại Các hạt bùn sẽ lắng xuống thảm bùn và định kì được xả ra ngoài Khí tự do sẽ thoát ra nhờ bộ phận thu lắp ở đỉnh thiết bị, thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn Pha lỏng được dẫn ra khỏi bể, còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn

- Lọc kỵ khí (giá thể cố định dòng chảy ngược)

Bể lọc kỵ khí là cột chứa đầy vật liệu rắn trơ là giá thể cố định cho vi sinh vật kỵ khí sống bám trên bề mặt Nhờ đó, vi sinh vật sẽ bám vào và không bị rửa trôi theo dòng chảy Vật liệu lọc của bể lọc kị khí rất phong phú và đa dạng, bao gồm các loại cuội, sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau Dòng nước thải được phân bố đều, đi từ dưới lên trên tiếp xúc với vi sinh sống bám trên lớp vật liệu lọc, tại đây diễn ra quá trình phân hủy sinh học Do khả năng bám dính tốt của màng sinh vật nên sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài

- Quá trình kỵ khí tầng giá thể lơ lửng

Nước thải được bơm từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc hạt là giá thể cho vi sinh sống bám Vật liệu này có đường kính nhỏ, vì vậy tỉ lệ diện tích bề mặt, thể tích rất lớn (cát, than hoạt tính hạt…) tạo sinh khối bám dính lớn Dòng ra được tuần hoàn trở lại để tạo vận tốc nước đi lên đủ lớn cho lớp vật liệu hạt ở dạng lơ lửng, giản nỡ khoảng 15-30% hoặc lớn hơn Do lượng sinh khối lớn và thời gian lưu nước quá nhỏ nên quá trình này có thể ứng dụng xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ thấp như nước sinh hoạt

1.5 Một số quy trình xử lý nước thải trong công nghệ sản xuất tinh bột sắn

1.5.1 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phước Long – xã Bù Nho – huyện Phước long- tỉnh Bình Phước

Hình 1.3: Hệ thống xử lý nước thải của công ty Phước Long

Ưu điểm: vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp

Khuyết điểm: Chiếm diện tích lớn, dễ phát sinh ra mùi hôi thối Nước thải

đầu ra không ổn định, có thể không đạt tiêu chuẩn

Bể phân hủy tự nhiên

Bể đánh bóng

Nước thải Buồng lọc cát

1.5.2 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Hoàng Minh

Hình 1.4: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hoàng Minh

Ưu điểm: Hệ thống vận hành đơn giản, không chiếm nhiều diện tích

Khuyết điểm: Không xử lý triệt để lượng CN trong nước thải tinh bột sắn

1.6 Tổng quan về nhà máy tinh bột sắn Yên Thành – Nghệ An

1.6.1 Giới thiệu về nhà máy

Nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Thành trực thuộc Chi nhánh Tổng Công

ty Máy động lực và Máy nông nghiệp tại Nghệ An

Chi nhánh được thành lập vào ngày 16-1-2003, theo quyết định số 03 QĐ/MĐL-MNN của Chủ tịch Hội đồng quản trị Tổng công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp Việt Nam, khởi công xây dựng ngày 08-2-2003, khánh thành ngày 06-01-2004 Là một doanh nghiệp nhà nước, trực thuộc Tổng Công ty, hạch toán độc lập, việc xác định theo kết quả định kỳ 01 năm: từ 1/1 đến 31/12

- Điều kiện ra đời:

Nhà máy ra đời trong điều kiện Toàn Đảng, toàn dân đang ra sức thi đua phấn đấu thực hiện thắng lợi các mục tiêu, nhiệm vụ mà Đại Hội Đảng toàn Quốc lần thứ

IX đã đề ra Trong đó có mục tiêu Công nghiệp hóa, hiện đại hóa, đặc biệt là CNH – HĐH Nông nghiệp và Nông thôn Chính vì vậy, nhà máy được xây dựng trên địa bàn xã Công Thành, huyện Yên Thành, với diện tích là 6,5ha

Là trung tâm của các huyện có nhiều diện tích trồng sắn như Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Anh Sơn, Đô Lương, Thanh Chương, Nghi Lộc, Yên Thành và Quỳnh Lưu, với mục tiêu tiêu thụ sản phẩm cho bà con nông dân, tăng tỷ trọng công nghiệp khu vực nông thôn Mặt khác trong những năm qua, việc trồng và tiêu thụ sắn của bà con nông dân ở Nghệ An còn nhỏ lẻ, quá trình chế biến thủ công, chủ yếu là sắn lát phơi khô hoặc chế biến bột ướt, chất lượng kém, hiệu quả kinh tế thấp

do không đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của thị trường trong nước cũng như thế giới

Nắm bắt được nhu cầu thị trường, nhà máy được đầu tư xây dựng với dây chuyền công nghệ hiện đại đưa vào hoạt động có hiệu quả kinh tế cao

1.6.2 Vị trí và quy mô hoạt động của nhà máy

Về cơ bản, vị trí nhà máy có những thuận lợi sau:

- Gần vùng nguyên liệu

- Gần sông Biên Hòa là nguồn nước cấp cho hoạt động sản xuất của nhà máy đồng thời cũng là tuyến đường giao thông thủy quan trọng tại khu vực

- Hệ thống giao thông đường bộ thuận tiện, nhà máy nằm trên đường Quốc Lộ 7

- Khu vực đã có hệ thống chuyển tải điện đủ khả năng cung cấp điện cho các hoạt động của nhà máy

Công suất thiết kế là 80 tấn sản phẩm/ngày

- Tổng kinh phí xây dựng và lắp đặt là 30,2 tỷ đồng

Trong đó phần máy móc thiết bị là 26,2 tỷ đồng Toàn bộ máy móc thiết bị được nghiên cứu chế tạo bởi viện máy Nông nghiệp Việt Nam thực hiện Đây là 1

hệ thống với dây chuyền hiện đại, được chế tạo hoàn toàn ở trong nước

Trong năm 2011, nhà máy đã hoàn thành việc nâng công suất lên 120 tấn sản phẩm/ngày với mức đầu tư là 9,8 tỷ đồng

1.6.3 Cơ cấu tổ chức cán bộ - công nhân viên

Tổng số cán bộ quản lý: 10 người

- Cán bộ có trình độ kỹ thuật : 3 người

- Cán bộ nghiệp vụ : 12 người

- Cán bộ quản lý chung : 1 người

- Tổng số nhân viên phục vụ : 14 người

- Tổng số công nhân sản xuất: 93 người

Công nhân sản xuất được chia thành 3 ca, mỗi ca có 31 người Thời điểm nguyên liệu nhiều, nhà máy có chính sách hợp lý để khuyến khích đội ngũ cán bộ, công nhân tăng ca sản xuất, đảm bảo tiêu thụ hết cho bà con nông dân

a

b

Hình 1.5: Cổng vào nhà máy tinh bột sắn Yên Thành

Hình 1.6: Sơ đồ bộ máy tổ chức

1.6.4 Năng lực sản xuất và sản phẩm

Nhiệm vụ của nhà máy là sản xuất và kinh doanh chế biến nông sản

Đáp ứng nhu cầu thị trường hiện nay nhà máy chủ yếu sản xuất tinh bột sắn Sản phẩm chủ yếu được xuất khẩu sang Trung Quốc, Thái Lan còn sản phẩm phụ là

bã sắn dùng làm thức ăn chăn nuôi

Sản phẩm đạt chất lượng cao đạt tiêu chuẩn xuất khẩu

1.6.5 Đặc điểm tổ chức sản xuất kinh doanh

Máy móc thiết bị chủ yếu là động cơ điện 3 pha các loại Vì vậy, trình độ chuyên môn của cán bộ, công nhân chủ yếu là điện động lực, điện công nghiệp, cơ khí và tự động hóa

Do tính chất thời vụ của cây sắn nên mỗi năm, nhà máy chỉ hoạt động được

6 tháng, thường là từ tháng 10 năm trước đến hết tháng 3 năm sau Thời gian còn lại chủ yếu làm công tác bảo quản bảo dưỡng máy móc thiết bị

So với các loại nông sản khác, thì chế biến tinh bột sắn có đặc thù là phải đưa

Giám đốc

Phó giám đốc

điều hành

Phó giám đốc điều hành

Phó giám đốc điều hành

và thí nghiệm

Phòng

tổ chức hành chính

Xưởng sản xuất

Phòng KSC

Xưởng

cơ điện Phòng

kế toán

củ sắn vào chế biến ngay khi vừa thu hoạch xong, củ sắn còn tươi, không côn thối

Vì vậy công tác thu mua và bảo quản nguyên liệu là vô cùng quan trọng, nó ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm

1.6.6 Hiện trạng điều kiện tự nhiên

1.6.6.1 Điều kiện khí hậu

Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Yên Thành nằm trong vùng khí hậu chung của tỉnh Nghệ An mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 4 mùa rõ rệt xuân hạ thu đông Từ tháng 4 đến tháng 8 dương lịch hằng năm chịu ảnh hưởng của gió phơn tây nam khô và nóng Vào mùa đông chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc lạnh và

ẩm ướt

Lượng mua trung bình hằng năm 1.670 mm

Nhiệt độ trung bình hằng năm: 25,20C

Số giờ nắng trong năm 1.420 giờ

Độ ấm tương đối trung bình 86- 87 %

1.6.6.2 Tài nguyên sinh vật và hệ sinh thái khu vực

Hệ sinh thái động vật: không có các loại chim thú quí hiếm hay các quần thể động vật cạn sống tự nhiên, chỉ có các vật nuôi như trâu, bò, lợn, gà, vịt, Động vật thủy sinh bao gồm các loại tôm, cua, cá sinh sống tự nhiên trong sông

- Hệ sinh thái thực vật: chủ yếu là các loại cây cỏ lác và phần nhỏ đang trồng Xung quanh khu vực nhà máy là cánh đồng sản xuất lương thực chuyên trồng lúa và các loại nông sản khác tùy theo mùa vụ của nông dân

- Hệ sinh thái nước: bao gồm cá và các loài thủy sinh vật nước ngọt ở sông Dinh và ở ao nuôi của người dân xung quanh

- Hệ sinh thái đáy: gồm các loại thủy sinh vật sống trong bùn

1.6.7 Quy trình sản xuất

1.6.7.1 Sơ đồ quy trình sản xuất của nhà máy tinh bột sắn Yên Thành

Hình 1.7: Sơ đồ sản xuất nhà máy tinh bột sắn Yên Thành

Băng tải chuyển củ bẩn Băng tải chuyển củ sạch

Băm nhỏ, nghiền Tách bã, rửa bã, rửa dịch

Tinh lọc sữa non vào cô đặc Chất thải hòa tan

Rửa khô

Bóc

vỏ

Rửa nước

1.6.7.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình sản xuất:

Các công đoạn trong quá trình sản xuất:

- Đầu tiên là giai đoạn công nghệ tiếp nhận và làm sạch củ sắn Củ sắn tươi được thiết bị xúc, nâng đổ vào phễu chứa theo chu kỳ, đảm bảo khối lượng củ có trong phễu chứa luôn đủ để cung cấp cho sàn rung lắp dưới đáy của hình chóp phễu Nhờ sàng rung củ sắn đưa xuống băng tải củ bẩn một cách liên tục Băng tải củ bẩn liên tục chuyển củ sắn cung cấp cho máy tách đất bám dính vào vỏ gỗ Sau khi dịch chuyển qua thiết bị này, củ sắn đã được tách đất bám dính tạp chất dạng rác xỉ

- Củ sắn được đưa ra từ bồn chứa đến máy bóc vỏ bằng 1 băng tải Máy bóc vỏ được dùng để tách vỏ cứng ra khỏi củ Tại đây cát, đất đá và chất thải khác tiếp tục được loại bỏ trong điều kiện ẩm Thông thường củ sắn phải được loại cả vỏ cứng và

vỏ lụa (dày khoảng 2 – 3mm) là nơi chứa hầu hết lượng axit hydoroxyanic HCN

- Củ sắn sau khi bóc vỏ được chuyển vào máy rửa củ bằng nước rửa sạch, đá, sỏi, tạp chất được thu gom loại bỏ Chất thải cứng (đất và vỏ gỗ củ sắn) tập trung và được chuyển đến khu xử lý bằng xe đẩy tay Thiết bị rửa củ bằng nước gồm 4 khoang nối tiếp nhau Nhờ kết cấu của một số bộ phận rửa, củ sắn vừa dịch chuyển theo chiều dài củ thùng rửa và được làm sạch đất và loại vỏ gỗ còn lại nổi trên mặt nước Củ sắn ra khỏi máy rửa đã được rửa sạch

- Đến công đoạn 2 là làm nhỏ củ sắn Củ sắn sau khi ra khỏi khoang cuối cùng của máy rửa được cấp liên tục vào phểu nhận của băng tải và được chuyển lên máy nghiền Trong thời gian di chuyển trên băng tải Tại máy nghiền, củ được thái thành lát mỏng từ 1,5 – 3mm và sau đó tự rơi vào miệng và máy phân phối của máy nghiền nát Hỗn hợp bao gồm bã, nước, tinh bột sau các máy nghiền được tập trung tại khoang chứa dưới đáy sau đó được bơm vào hệ thống ly tâm tách bã, rữa bã, rữa dịch Kết thúc giai đoạn làm nhỏ củ sắn

- Giai đoạn tách bã, rữa bã, rữa dịch

Hỗn hợp sản phẩm của giai đoạn làm nhỏ trong môi trường nước được chuyển đến cụm tách bã thô ra khỏi hỗn hợp trong môi trường cấp nước liên tục Bã thô được tách nhiều lần Dịch sữa sau công đoạn tách bã thô tự chảy về thùng chứa

để chuyển tới công đoạn tách bã thô và lọc sữa lần cuối thu được dịch sữa non thô Sản phẩm của công đoạn tách xơ mịn lần 1 là dịch sữa non và bã xơ mịn Dịch sữa non này được chuyển tới cụm tổ hợp phân ly tinh lọc lần 1 để loại bỏ các tạp chất

cơ học cực nhỏ và các tạp chất hòa tan trong nước đồng thời hàm lượng tinh bột được nâng lên Bã xơ mịn và một lượng nước thải khá lớn được thải ra mương dẫn

để tới khu xử lý nước thải Dịch sữa sau khi phân ly bước 1 gọi là dịch sữa già tiếp tục được chuyển đến bộ lắng tạp chất và sau đó tới cụm tinh lọc và cô đặc lần 2 Bã

xơ mịn cùng với một khối lượng nước thải thoát ra rãnh thu nước thải Đến giai đoạn tách nước, nạp dịch sữa, ly tâm vắt đảm bảo sản phẩm liên tục được cấp vào máy đánh tơi tinh bột ẩm

- Giai đoạn sấy tinh bột: tinh bột ẩm sau khi đã được khuấy tơi được đưa vào ống sấy Tại đây tinh bột ẩm và không khí nóng cùng chuyển động nhờ quạt sấy và diễn ra quá trình trao đổi nhiệt ẩm giữa bột ẩm và tác nhân sấy rồi đi qua hệ thống cyclone lắng tinh bột đã khô rồi vào ống dẫn tới cụm thiết bị làm nguội Tinh bột được sấy bằng máy sấy nhanh Không khí cấp vào máy sấy ở nhiệt độ 180 – 2000C Quá trình sấy được hoàn tất trong thời gian rất ngắn (vài giây) đảm bảo tinh bột không bị vón và bị cháy

- Giai đoạn rây miết: Tinh bột sau khi sấy khô được đưa qua rây hạt để đảm bảo tạo thành hạt tinh bột đồng nhất, không để kết vón cục, đạt tiêu chuẩn đồng đều

về độ mịn Kết thúc công đoạn làm nguội và sấy triệt để tinh bột

- Cuối cùng là công đoạn đóng bao sản phẩm Sản phẩm cần bảo quản kín trước khi vận chuyển vào kho

1.6.8 Hiện trạng môi trường của nhà máy tinh bột sắn Yên Thành

Bảng 1.2: Các nguồn phát sinh chất thải ở nhà máy tinh bột sắn Yên Thành

Nguồn phát

sinh chất thải Các dạng chất thải

Các yếu tố bị tác động

Bóc vỏ và

làm sạch

Đất cát, vỏ lụa, thịt củ vỡ vụn Tiếng ồn do hoạt động của thiết bị

Nước chứa dầu thực vật, cát sạn vụn, thịt củ,

Tách nước Nước thải chứa các chất hữu cơ và một phần

dịch bột sắn

Môi trường nước

Môi trường đất

1.6.8.1 Nguồn phát sinh chất thải từ hoạt động công nghệ sản xuất

Chi tiết lượng chất ô nhiễm chủ yếu khi nhà máy đi vào hoạt động phát sinh

ở một số công đoạn như sau:

 Khâu bốc dỡ đưa vào dây chuyền chế biến

Sắn củ được các phương tiện xúc, nâng đưa từ bãi chứa nguyên liệu vào dây chuyền chế biến Chất thải chủ yếu sinh ra do các phương tiện cơ giới vận hành như khí thải động cơ, dầu mỡ rơi vãi, giẻ lau thiết bị Hoạt động của các thiết bị phương tiện tại công đoạn này gây ồn ở mức nhất định tại khu vực trong phạm vi nhà máy, ảnh hưởng chủ yếu đến công nhân viên làm việc Lượng sẵn nguyên liệu rơi vãi gây mất vệ sinh tức thời sẽ được định kỳ thu gom đưa vào dây chuyền sản xuất nên không gây ra những vấn đề môi trường quan trọng

 Khâu bóc vỏ và làm sạch

Trong quá trình sản xuất tinh bột sắn từ củ tươi, chất thải rắn chủ yếu phát sinh từ các công đoạn rửa củ, bóc vỏ và công đoạn lọc Chất thải rắn từ khâu rửa củ bao gồm đất, cát, lớp vỏ lụa và một phần thịt củ bị vỡ do va chạm mạnh hoặc do sắn nguyên liệu bị dập, thối Lượng chất thải này chiếm khoảng 5-10% sắn nguyên liệu

Nước thải từ công đoạn rửa củ và bóc vỏ chiếm khoảng 30% tổng lượng nước sử dụng chứa chủ yếu là cát, sạn, hàm lượng chất hữu cơ không cao, pH ít

biến động thường khoảng 6,5 - 6,8

 Nghiền sơ bộ và mài tinh

Khâu nghiền và mài tinh được thực hiện trong thiết bị kín nhằm tránh thất thoát nguyên liệu nên hầu như không phát sinh chất thải đáng kể Tuy nhiên hoạt động của máy nghiền gây ồn trong khu vực sản xuất, ảnh hưởng đến công nhân lao động trực tiếp Ngoài ra, trong công đoạn này, việc loại bỏ thủ công các đầu xương

sẽ phát sinh một lượng chất thải rắn là các đầu mẩu xương sắn

 Tách bã, lắng thủy lực và ly tâm tách cát sạn

Trong công đoạn lọc tách bã, phần bã còn lại là nguồn phát sinh chất thải rắn lớn, chiếm khoảng 40-66% sắn nguyên liệu tùy theo độ khô của bã

Trong bã sắn có hàm lượng tinh bột, nếu không được xử lý kịp thời các chất hữu cơ trong bã thải bị phân huỷ gây mùi khó chịu, làm ô nhiễm môi trường không khí, ảnh hưởng tới sức khoẻ con người Ngoài ra, hàm lượng nước trong bã cao, hàm lượng chất khô thấp gây khó khăn trong bảo quản và sử dụng bã

 Tinh lọc chiết xuất 2 lần và tách nước

Nước thải từ công đoạn chiết suất có hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ rất cao, hàm lượng cặn lơ lửng lớn, pH thấp có thế xuống đến 3,5 - 4 do quá trình chuyển hoá tinh bột thành axit hữu cơ làm cho pH giảm Lượng nước này được tuần hoàn một phần để sử dụng làm nước rửa củ

 Sấy khô và làm nguội

Công đoạn sấy khô chủ yếu sinh ra không khí nóng là tác nhân thực hiện quá trình trao đổi nhiệt và thu ẩm với tinh bột ẩm Dòng khí này mang theo bụi tinh bột

đi qua cyclon để tách tinh bột, phần khí còn lại chứa vi tinh bột sẽ được thu hồi nốt trước khi thoát ra môi trường

 Đóng bao thành phẩm

Công đoạn này chủ yếu phát sinh bụi trong quá trình đóng bao thành phẩm, tuy nhiên mức độ không lớn và chỉ tập trung ngay tại thiết bị trong phân xưởng chứ không phát tán ra xung quanh Phát sinh chất thải rắn do bao bì

1.6.8.2 Các loại ô nhiễm chính tại nhà máy

 Khí thải

Khí thải của nhà máy tinh bột sắn phát sinh từ các nguồn:

+ Khí thải từ lò đốt dầu tạo khí nóng để sấy khô sản phẩm Nhà máy dùng dầu

FO để đốt lò tạo không khí nóng cho quá trình sấy khô thành phẩm

+ Bụi phát sinh cho hoạt động của các phương tiện giao thông ra vào nhà máy, trong quá trình xe chạy và bốc xếp nguyên liệu, sản phẩm cũng gây ô nhiễm bụi cho khu vực xung quanh nhà máy

+ Bụi phát sinh từ khu vực tập kết nguyên liệu và đóng bao thành phẩm lượng tinh bột này thu lại để tái sử dụng

+ Các khí phát sinh do quá trình phân huỷ sinh học từ các hồ sinh học, các chất