xử lý môi trường trong nhà máy ép dầu và tinh chế dầu thực vật

Dầu béo có nhiều loại và được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau. Các hạt dầu phổ biến ở nước ta chủ yếu là lạc, dừa, thầu dầu, trẩu, cám gạo

LỜI MỞ ĐẦU

Những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đã có những bước tiến dài trên conđường hội nhập và phát triển Diện mạo của đất nước thay đổi với những nhà máy sảnxuất mọc lên từng ngày, nhiều khu công nghiệp mới ra đời đáp ứng được nhu cầu pháttriển nhanh và mạnh của các ngành công nghiệp Tuy nhiên, kéo theo đó chúng ta cũngthường thấy những hình ảnh như những luồng khói khổng lồ nhả ra từ các nhà máy, xínghiệp…các con sông, ao, hồ bị ô nhiễm nặng nề với vô vàn những rác thải từ các nhàmáy, xí nghiệp Môi trường đang ngày càng bị ô nhiễm trầm trọng

Ngành công nghiệp thực phẩm là một ngành mới Tuy đã đạt được nhiều thànhtựu, một số sản phẩm thực phẩm của nước ta đã có mặt trên thị trường thế giới và đượccông nhận Nhưng bên cạnh đó vẫn còn rất nhiều vấn đề cần được giải quyết Cũng giốngnhư nhiều ngành công nghiệp khác, vấn đề môi trường cũng là một trong những khó khăncần khắc phục của các nhà máy chế biến thực phẩm Trên thực tế, có rất ít các nhà máy,công ty chế biến thực phẩm có hệ thống xử lý môi trường đạt tiêu chuẩn Tuy nhiên, các

cơ sở chế biến thực phẩm trong cả nước cũng đang cố gắng và nỗ lực để trang bị nhữngthiết bị sản xuất hiện đại và đồng bộ để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường, đồngthời tăng chất lượng sản phẩm thực phẩm

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, công nghệ chế biến và sản xuất dầu thực vậtcũng nổi lên là một trong số các sản phẩm mũi nhọn đạt tiêu chuẩn quốc tế Hiện nay, sảnphẩm dầu thực vật ở Việt Nam được sản xuất từ nguyên liệu trong nước là các loại hạt códầu (lạc, vừng, dừa, đậu tương, hướng dương…) qua các công đoạn trích ly dầu thô từnguyên liệu và tinh luyện Tuy nhiên do nguồn nguyên liệu trong nước còn hạn chế nênmột lượng lớn sản phẩm được sản xuất chỉ qua công đoạn tinh luyện bằng nguồn nguyênliệu là dầu thô nhập khẩu Các cơ sở sản xuất chế biến dầu có công suất lớn hoặc mớiđược đầu tư ở Việt Nam đều sử dụng công nghệ và thiết bị hiện đại được nhập từ nhữngnước có trình độ chế tạo cơ khí tiên tiến Công ty CP Dầu Tường An, Tân Bình, Công tyTNHH Bình An, Liên doanh Golden Hope Nhà Bè, Liên doanh Cái Lân – Calofic (QuảngNinh) hiện đang áp dụng công nghệ tinh luyện dầu thực vật theo phương pháp vật lý hiện

bằng phương pháp hoá học như sản phẩm có chất lượng cao hơn, giảm tốn kém hoá chất

và đặc biệt là giảm ô nhiễm môi trường

Cùng với đà phát triển chung của ngành công nghiệp thực phẩm, kéo theo đó lànhu cầu về bột và tinh bột tăng cao tại thị trường trong nước cũng như quốc tế, số lượngcác nhà máy chế biến bột và tinh bột tăng nhanh đáng kể, tính đến cuối năm 2007 đã cótrên 52 nhà máy chế biến bột và tinh bột trên cả nước Nhưng đa số các nhà máy chế biếntinh bột này chưa có một hệ thống xử lý môi trường đồng bộ, đặc biệt là khâu xử lý nướcthải Có một số cơ sở mặc nhiên để nước thải chảy trên đồi đất hoặc xử lý bằng các aosinh học nhưng phần lớn chỉ làm để đối phó với các cơ quan quản lý, chưa có ý thức về sựhuỷ hoại của chúng đối với môi trường

Từ sự cấp bách cần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trong các nhà máy chếbiến thực phẩm,tôi tiến hành tìm hiểu đề tài “xử lý môi trường trong nhà máy ép dầu vàtinh chế dầu thực vật; xử lý môi trường trong nhà máy chế biến bột và tinh bột”

1 Nguyên liệu hạt dầu

Dầu béo có nhiều loại và được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau Cáchạt dầu phổ biến ở nước ta chủ yếu là lạc, dừa, thầu dầu, trẩu, cám gạo

2 Phân loại, làm sạch và tách vỏ hạt dầu

Hạt dầu sau khi thu hoạch, phơi khô và bảo quản có lẫn khá nhiều tạp chất, nhữngtạp chất này chủ yếu là các tạp chất rắn Để phân loại người ta thường sử dụng các loạisàng có kích thước lỗ sàng khác nhau

Tách vỏ hạt dầu nhằm mục đích chủ yếu là giảm tổn thất dầu béo trong quá trình

ép (do vỏ lẫn trong khô dầu mang theo làm cho khô dầu có chất lượng cao) Tách vỏthường áp dụng cho các loại hạt dầu có kích thước lớn

Trong quá trình phân loại, làm sạch và tách vỏ hạt dầu cũng có một khối lượng lớnchất thải, gồm các chất thải rắn hữu cơ (các vỏ hạt, các mảnh hạt, các hạt hỏng) và vô cơ(các tạp rắn bẩn bám ngoài hạt)

3 Nghiền và chưng sấy bột nghiền

Nghiền nhỏ nhằm phá vỡ cấu trúc nội nhũ hạt làm cho kích thước nguyên liệu nhỏ

và đồng đều, tạo điều kiện cho quá trình gia công sau này được dễ dàng

Chưng sấy bột nghiền là sự gia công bột nghiền bằng nhiệt và hơi nước

Chất thải trong công đoạn nghiền và chưng sấy bột nghiền chủ yếu nước rửa cácthiết bị và có một phần các tạp chất dầu béo Nước thải ở đây thường có các phụ phẩm từcông đoạn nghiền (dạng chất thải kết lắng) và một phần các tạp chất dầu béo (dạng chấtthải tuyển nổi)

4 Ép và lọc dầu béo

Ép dầu bằng cách dùng lực cơ học tác dụng lên khối nguyên liệu có chứa dầu Dầusau khi ép xong còn chứa nhiều cặn mà chủ yếu là các mảnh vụn lẫn vào dầu, do đó cầnphải lọc dầu để thu được dầu thô

Chất thải chủ yếu trong quá trình này là khô dầu và một số chất thải rắn vô cơ.Đối với nhiều nhà máy ép và tinh chế dầu thực vật hiện nay thì khô dầu được thuhồi để làm thức ăn gia súc hoặc phân bón

5 Tinh chế dầu thô

Dầu thực vật sau khi khai thác xong còn chứa nhiều tạp chất, những tạp chất nàykhó có thể tách được bằng phương pháp lọc ép Các tạp chất lẫn trong dầu thô thườngđược chia thành hai loại: tạp chất vô cơ và tạp chất hữu cơ

Tạp chất vô cơ bao gồm: nước và các tạp chất đất cát…

Tạp chất hữu cơ bao gồm: các loại rượu, axit béo tự do, andehit, xeton, este, chấtnhựa, chất màu, dẫn xuất của các aminoaxit, các hợp chất chứa photpho và lưu huỳnh

Các tạp chất này lẫn vào trong dầu làm dầu bị vẩn đục và mau bị hư hỏng

Quá trình tinh chế dầu là tách tạp chất không tốt đối với quá trình bảo quản vàphẩm chất của dầu thành phẩm Có mấy phương pháp tinh chế dầu chủ yếu sau:

- Phương pháp cơ học: lắng lọc, ly tâm…

- Phương pháp hoá lý: hấp thụ, chưng cất tẩy mùi

- Phương pháp hoá học: thuỷ hoá, trung hoà, este hoá…

II Các nguồn gây ô nhiễm môi trường

1 Nước thải

a Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt chủ yếu là do vệ sinh, tắm giặt, ăn uống của công nhân viêntrong nhà máy Lượng nước thải này không lớn nhưng cũng góp phần gây ô nhiễm môitrường nếu không được xử lý trước khi thải ra ngoài

b Nước thải sản xuất

Nước thải sản xuất chủ yếu phát sinh từ các công đoạn sau:

- Nước thải từ công đoạn tẩy gôm: do quá trình tẩy gôm sử dụng axit nên nước thải

từ công đoạn này có tính axit cao, ngoài ra cũng có nhiều tạp chất vô cơ khác

- Nước thải từ công đoạn tẩy màu bằng đất tẩy: nước thải này có nhiệt độ cao, cóchứa đất tẩy, chứa chất hữu cơ và dầu mỡ, nước thải mang tính axit

- Nước thải từ công đoạn khử mùi và khử axit

Một số thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước:

- Độ pH: là thước đo tính axit hoặc bazơ của dung dịch nước Nhìn chung sự sốngtồn tại và phát triển tốt nhất trong điều kiện môi trường nước trung tính có pH = 7 Tuy

nhiên, sự sống vẫn chấp nhận một khoảng nhất định trên dưới giá trị trung tính (6 < pH <8,5).

- Hàm lượng oxi hoà tan trong nước (DO – Dissolved Oxygen): là lượng oxi hoàtan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các vi sinh vật nước (cá, lưỡng thể, thuỷ sinh,côn trùng…) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo

DO thường nằm trong khoảng 8 – 15mg/l Việc xác định chỉ tiêu DO có thể đánh giáđược sơ bộ mức độ ô nhiễm của môi trường nước Nước có DO thấp thường là nước ônhiễm

- Nhu cầu oxi sinh học (BOD – Biochemical Oxygen Demand): là lượng oxi cầnthiết để oxi hoá có khả năng thoái biến sinh học trong mẫu nước thải bằng sự chuyển hoáhoá sinh hiếu khí Chỉ tiêu BOD biểu hiện mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải BODcàng cao thì nước thải bị ô nhiễm càng nặng và ngược lại

- BOD5 và BOD21 là hàm lượng oxi cần thiết để vi sinh vật phân huỷ hết các chấthữu cơ trong 1 lít nước ô nhiễm trong 5 ngày và trong 21 ngày

- Nhu cầu oxi hoá học (COD – Chemical Oxygen Demand) là lượng oxi cần thiết

để oxi hoá các chất hữu cơ hoà tan trong mẫu nước bằng 2 chất oxi hoá mạnh là Kalipermanganate hoặc Kali bicromat trong môi trường axit mạnh Chỉ số này được dùng đểđánh giá một cách tương đối tổng hàm lượng của các chất hữu cơ hoà tan trong nước thải.Chỉ số COD càng cao thì mức độ ô nhiễm càng nặng và ngược lại

- Tổng chất rắn (TSS – Total Solid) là trọng lượng khô phần còn lại sau khi chobay hơi 1 lít mẫu nước trên bếp cách thuỷ rồi sấy khô ở nhiệt độ 103°C cho đến khi trọnglượng không đổi

- Chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (SS – Solid) là trọng lượng khô của chất rắncòn lại trên giấy lọc thuỷ tinh khi lọc 1 lít mẫu nước qua phễu lọc rồi sấy khô ở nhiệt độ

103 - 105°C tới khi trọng lượng không đổi

- Tổng hàm lượng Nitơ (TN – Total Nitro)

- Tổng hàm lượng photpho (TS – Total Phospho)

- Chỉ số vi sinh vật: Coliform và Fecal coliform (coliform phân) là nhóm các visinh vật dùng để chỉ thị khả năng có sự hiện diện của vi sinh vật gây bệnh

Bảng Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp

TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn tối đa

- Chất thải sinh hoạt

- Chất thải từ các công đoạn sản xuất

- Ngoài ra còn có vỏ bao bì, nguyên vật liệu loại bỏ thừa

3 Khí thải và tiếng ồn

Khí thải phát sinh từ các nguồn sau:

- Khí thải từ các phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu và thành phẩm

- Khí thải từ hệ thống nồi hơi dầu: chủ yếu phát sinh từ quá trình đốt than trongbuồng đốt của lò hơi

4 Các chất thải nguy hại

Chất thải nguy hại phát sinh từ quá trình sản xuất hiện nay gồm có:

- Vỏ can nhựa đựng dung dịch axit, vỏ thùng phuy đựng kiềm, dầu máy thải

- Giẻ lau dính dầu thực vật, nhũ tương dầu thực vật + nước và dung môi axeton

III Xử lý môi trường

1 Xử lý nước thải

a Xử lý nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt hàng ngày của toàn bộ công nhân viên công ty được xử lýbằng bể tự hoại 3 ngăn trước khi thải ra cống thải chung của khu vực Bể tự hoại 3 ngănnày hoạt động theo nguyên tắc lắng cặn và phân huỷ kị khí Hiệu quả xử lý của phươngpháp này là xử lý chất lơ lửng đạt 85 – 90% và xử lý BOD từ 80 – 85%

b Xử lý nước thải sản xuất

Nước thải sản xuất được loại tách một phần các tạp chất rắn kích thước lớn (ví dụnhư cành cây, vỏ bao bì) bằng các thiết bị xử lý cơ học như song chắn rác, lưới chắnrác…

Sau khi qua lưới chắn rác nước được đưa vào bể lắng để thực hiện công đoạn lắnggạn

Nước thải sản xuất có chứa các chất thải rắn không tan là chất thải rắn nổi và cácchất thải rắn chìm Vì vậy trong quá trình xử lý phải áp dụng quá trình lắng để loại bỏchất thải chìm và quá trình tuyển nổi để loại bỏ chất thải nổi

Lắng và tuyển nổi là những quá trình làm sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước

- Quá trình lắng: dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối lượngriêng lớn hơn khối lượng riêng của nước bao quanh nó sẽ tự lắng xuống Trong sản xuấtdầu thực vật, các chất thải chìm chủ yếu là đất, cát và các hạt nguyên liệu không đạt tiêuchuẩn đi ép dầu lẫn vào trong nguyên liệu hạt dầu

- Quá trình tuyển nổi: dưới tác dụng của lực đẩy Ac-si-met, các hạt cặn có khốilượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước sẽ dần nổi lên trên bề mặt Trong sản xuấtdầu thực vật, các chất thải nổi chủ yếu là lượng dầu béo còn sót lại trong các thiết bị đượcrửa trôi theo nước thải

Nước thải sản xuất từ các bộ phận sau khi xử lý lý hoá ở từng bộ phận như táchdầu bằng thiết bị tách dầu, điều chỉnh pH trung tính bằng vôi sữa 3 ÷ 5% rồi chuyển sangkhu xử lý sinh học tập trung Tại đây nước thải được xử lý bằng biện pháp bùn hoạt tínhkết hợp với bể aerotank

Sau khi đã qua bể lắng để tách các tạp chất lơ lửng, dễ lắng, vớt dầu nổi, trongnước thải sẽ còn lại các dạng chất thải hoà tan trong nước Nước thải này tiếp tục được xử

lý sinh học tại bể aerotank (sinh hoá hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng) Ở đâytập trung các vi sinh vật (trong bùn hoạt tính) sinh trưởng trong điều kiện hiếu khí sẽ tiếptục phân huỷ triệt để các tạp chất hữu cơ hòa tan trong nước thải Sở dĩ như vậy vì các tạpchất hữu cơ này đều là nguồn thức ăn Nitơ, Cacbon và Photpho cho vi sinh vật, trong quátrình vi sinh vật sinh trưởng hiếu khí sẽ sử dụng các chất hoà tan này và qua đó làm giảmhàm lượng các chất đó trong nước Hiệu suất làm sạch nước thải đạt 85 ÷ 90% Vi sinhvật được bổ xung ở dạng bùn hoạt tính và điều kiện hiếu khí trong bể được duy trì ổn định

bằng hệ thống tua-bin khuấy điều hoà không khí Sau khi vi sinh vật sử dụng các chất hòatan, quá trình sinh trưởng vi sinh vật sẽ kết bông Tại bể, nước thải được để lắng hết cáckết bông, sau đó loại bỏ các kết bông ở đáy, nước sau đó đã đạt yêu cầu và có thể thải rangoài môi trường Nước thải sau khi được xử lý sinh học sẽ đạt các chỉ tiêu chuẩn vềnồng độ chất bẩn theo TCVN 5945 – 1995 (tiêu chuẩn B).

Để hệ thống xử lý nước hoạt động ổn định, đảm bảo tuân thủ các quy định, yêu cầu

về quản lý vận hành và nồng độ các chất bẩn không vượt quá giới hạn cực đại theo tiêuchuẩn thiết kế 20 TCVN 51 – 84 của Bộ Xây Dựng

Hiện nay, nhiều nhà máy sản xuất dầu thực vật áp dụng công nghệ hệ thống xử lýnước thải theo sơ đồ như sau: Bể Aerotank làm việc theo mẻ

Quá trình xử lý được thực hiện theo 5 giai đoạn kế tiếp nhau:

- Giai đoạn 1: Đưa nước thải vào bể Aerotank: nước thải đi quan song chắn rác vào

bể lắng cát, tách dầu mỡ, tự chảy hoặc bơm vào bể Aerotank đến định mức trước bằng rơ

le phao Rơ le phao phát tín hiệu tự động van hoặc bơm cấp nước vào

- Giai đoạn 2: Tạo phản ứng sinh hoá giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng cáchlàm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp

- Giai đoạn 3: Lắng trong nước: quá trình lắng trong diễn ra trong môi trường tĩnh,hiệu quả thuỷ lực của bể đạt 100% Thời gian lắng và cô đặc kết thúc sớm hơn 2 giờ

- Giai đoạn 4: Tháo nước đã lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận

- Giai đoạn 5: Chờ nạp mẻ mới

Nước thải

Bể lắng

Bể AerotankNước sau xử lý

Bùn thải

(Sơ đồ mặt cắt hệ thống bể xử lý nước)

Hoỏ chất sử dụng cho quỏ trỡnh xử lý:

Nước thải trước khi đưa vào bể Aerotank phải cú trị số pH nằm trong khoảng 6,6 –7,6 và tỉ lệ chất dinh dưỡng BOD:N:P trong khoảng 100:5:1, đồng thời hàm lượng cỏckim loại nặng khụng vượt quỏ ngưỡng cho phộp đi vào xử lý sinh học Theo kết quả phõntớch nước thải nhà mỏy thỡ độ pH = 6,84 và hàm lượng cỏc kim loại nặng đảm bảo yờucầu, tỉ lệ BOD:N:P là 144:3,5:0,5 – 100:2,43:0,34 Như vậy cần bổ sung thờm nitơ (N) vàphotpho (P) vào nước thải

- Hàm lượng N cần bổ sung đối với 30 m3 nước thải là (5 – 2,43)x 30 = 77,1 g

- Hàm lượng P cần bổ sung đối với 30 m3 nước thải là (1 – 0,5)x30 = 15 g

Như vậy, cú thể lựa chọn một trong số loại hoỏ chất cung cấp nitơ và photpho vớiliều lượng cụ thể được liệt kờ dưới bảng sau:

NướcưsauưxửưlýKhuấyưtrộn0,8m

Nướcưthải2,2 m

TT Tên hoá chất Công thức hoá học N – P (gam)

Nguồn Nitơ – N (77,1 g/30m3 nước thải)

4 Natri hexa meta photphat Na3(PO3)6 262,74

5 Natri poly photphat Na5P3O10 178,06

6 Tetranatri pyro photphat Na4P2O7 128,71

Quy trình vận hành hệ thống xử lý:

- Nước thải từ bể lắng được bơm vào bể Aerotank theo từng mẻ xử lý là 30m3/bể

- Bổ xung nitơ và photpho theo từng mẻ xử lý với hoá chất và liều lượng lựa chọntrong bảng trên (ví dụ nếu dùng NH4Cl và Na3PO4 cho vào bể Aerotank thì cần dùng271,70g NH4Cl và 79,35 Na3PO4)

- Tiến hành khuấy trộn bể Aerotank trong 5 giờ bằng tua bin

- Để lắng 2 giờ

- Mở van xả để nước xả tự động ra ngoài

- Tổng thời gian vận hành quá trình xử lý là 8 giờ

- 10 ngày tháo bùn một lần với thể tích là 3,66 m3/lần

Các chất thải từ quá trình xử lý:

Quá trình xử lý nước thải trên sẽ tạo ra một lượng bùn thải nhất định Do vậy, định kỳ nhàmáy sẽ cho nạo vét bùn ra khỏi bể xử lý Lượng bùn này sẽ được tận dụng để sử dụng choviệc trồng cây xanh khu vực nhà máy

Hiệu quả của việc xử lý nước thải của phương pháp này khá cao, thể hiện ở bảng sau:

Thông số Đơn vị Trước khi xử lý Sau khi xử lý