Ngành công nghiệp mía đường

Ngành công nghiệp mía đường

1. LỜI MỞ ĐẦUNgành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Trong năm 1998, cả nước đã sản xuất được 700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước.Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền công nghệ trong các nhà máy đường đều cũ kỷ, lạc hậu, trình độ và chất lượng sản phẩm còn thấp. Trong những năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm.Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một lương lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho. Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận.Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp đường ở dạng vô cơ. Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và tạo thành một lớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho cá. Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong nước và tạo ra các lọai khí như H2S, CO2, CH4. Ngoài ra, trong nước thải còn chứa một lượng đường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước.Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường, vấn đề xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường mang tính thực tế. Đề tài sẽ góp phần đưa ra các quy trình xử lý chung cho loại nước thải này, giúp các nhà máy có thể tự xử lý trước khi xả ra cống thóat chung, nhằm thực hiện tốt những quy định về môi trường của nhà nước.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG2.1. TRÊN THẾ GIỚI Việc nghiên cứu xử lý nước thải sản Đường Mía bằng phương pháp sinh học đã được các nước phương tây nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới.Các hệ thống xử lý bằng bể bùn hoạt tính; hệ thống xử lý kỵ khí kiểu UASB, kiểu tầng sôi; các kiểu dạng khác nhau của lọc sinh học kỵ khí và hiếu khí; hệ thống xử lý kết hợp kỵ khí/hiếu khí và hệ thống kết hợp xử lý bằng bùn hoạt tính với thực vật thuỷ sinh .2.2. Ở VIỆT NAM Sự phát triển của ngành Mía Đường Việt Nam đã đem lại nhiều nguồn lợi ích cho đất nước, song chính nó cung đã thải vào môi trường một lượng chất thải khổng lồ gây ô nhiễm môi trường và gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân. Trước hiện trạng đó để giải quyết vấn đề này nước ta nghiên cứu một số ứng dụng để giảm thiểu xử lý một phần chất thải gây ra, đồng thời với mục đích tái chế những phế thải đó sử dụng cho mục đích khác.2.3. HIỆN TRẠNG Qua điều tra hiện nay cho thấy sự ô nhễm môi trường nước từ nguồn nước thải của nhà máy đường đang đe doạ đến sức khoẻ và cuộc sống của nhiều hộ dân đang sinh sống ở các khu vực nhà máy. Toàn bộ nước thải của nhà máy đều chảy tràn lan trên các hệ thống kênh mương nhỏ rồi đổ trực tiếp ra các sông lớn làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước sông của cả một khu vực sông. Phần lớn người dân sử dụng nguồn nước từ các con sông để phục vụ mục đích sinh hoạt, không chỉ gây ô nhiễm nguồn nước mà còn gây ô nhiễm không khí do tro bụi và khói . Công nghệ xử lý chất thải nhà máy đường để sản xuất phân sinh hóa cao cấp đă được áp dụng thành công tại Công ty Thiên Sinh, Nhà máy Đường Hiệp Hoà, Nhà máy Đường Phan Rang, cũng như được triển khai tại các nhà máy Bến Tre, Hậu Giang 3. NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤTĐƯỜNGDođặcđiểm của công nghệ sản xuấtđường, ngoài các bã lắng, bã bùn,bã lọcđược tách riêng, nước thảiđược phân thành các nhóm sau:3.1. Nước thải từ khu ép míaỞ đây, nước dùng để ngâm ép đường trong mía và làm mát các ổtrụccủa máy ép. Lọai nước thải này có BOD cao(do cóđường thất thoát) và cóchứa dầu mỡ.3.2. Nước thải rửa lọc, làm mát, rửa thiết bị và rửa sànNước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trị BOD và chất lơlửng cao. Nước làm mátđược dùng với lượng lớn và thườngđược tuần hoàn hầu hết hoặc một phần trong quy trình sản xuất. Nước làm mát thường nhiễm bẩn một số chất hữu cơ bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu hoặc nồi chân không. Nước chảy tràn từ các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp. Tuy nhiên, do chế độ bảo dưỡng kém vàđiều kiện vận hành không tốt nên có lượng đường đáng kể thất thoát trong nước làm mát. Lượng nước này sẽ được thải đi. Nước rò rỉ và nước rửa sàn, rửa thiết bị tuy có lưu lượng thấp vàđược xả định kỳ nhưng có hàm lượng BOD rất cao.3.3. Nước thải khu lò hơiNước thải khu lò hơiđược xả định kỳ, vớiđặcđiểm là chất rắn lơ lửng cao và giá trị BOD thấp, nước thải mang tính kiềm. 3.4.Đặc trưng của nước thải nhà máyđường Đặc trưng lớn nhất của nước thải nhà máy đường là có giá trị BOD cao và daođộng nhiều.Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất vô cơ. Trongđiều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội, rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng khôngđáng kể. Chỉ có một phần than hoạt tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợ lọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước. Nhưng trongđiều kiện các thiết bị lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao. Bảng BOD5 trong nước thải ngành công nghiệp đường Các loại nước thải Nhà máy đường thô(mg/l) Nhà máy tinh chế đường (mg/l) Nước rửa mía cây 20-30Nước ngưng tụ 30-40 4-21Nước bùn lọc 2.900-11.000 730Chất thải than - 750-1.200Nước rửa xe các loại - 1.500-1.800STT Chỉ Tiêu Đơn Vị Gía Trị Chất lượng(loại b)1 Ph mg/l 7,5-8 5,5-9 2 SS mg/l 1250 100 3 BOD mg/l 5000 50 4 COD mg/l 7000 805 N mg/l 16,4 306 P mg/l 7,5 6 Các chất thải của nhà máyđường làm cho nước thải có tính axit. Trong trường hợp ngoại lệ,độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3 hoặc nước xả rửa cột resin. Ngoài các chấtđã nói trên, trong nước thải nhà máyđường còn thất thoát lượngđường khá lớn, gây thiệt hạiđáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có các chất màu anion và cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất khôngđường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ (Na2O, SiO2, P 2O5, Ca, Mg và K2O). Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion H+, OH-. đểgiải quyết các chất ô nhiễm ngay trong khâu sản xuất. Ngoài ra, cấn phải ápdụng quy trình xử lý nước thải, nhằm làm giảm việc thải các chất ô nhiễm vào nguồn nước hay vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.Theo tin trên báo Tuổi Trẻ, số ra ngày 23/2/1999, Nhà máyđường Sóc Trăng phối hợp với Trung Tâm Công Nghệ Khoa Học và Môi Trường Quốc Gia vừa thử nghiệm thành công vàđưa vào sản xuất loại phân hữu cơ vi sinh từ bã bùn.Đây cũng là một biện pháp giải quyết chất thải ô nhiễm của Nhà máy đường rất hiệu 4. KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNGHiện nay, phần lớn các nhà máyđường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân chưa có hệ thống xử lý nước thải. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máyđườngđã vàđang làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận.Các loạiđường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây kiệt oxy trong nước, làmảnh hưởngđến hoạtđộng của quần thể vi sinh vật nước.Trong quá trình công nghệ sản xuấtđường,ở nhiệtđộ cao hơn 550C cácloạiđường glucose và fructoze bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền.Ơnhiệt độ cao hơn 2000C, chúng chuyển thành caramen(C12H18O9)n. Đây là dạng bột chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng. Phần lớn các sản phẩm phân hủy củađường khử có phân tử lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh.Để chuyển hóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào. Quá trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài hơn, nên sẽảnh hưởngđến quá trình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận. Các chất lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng xuốngđáy nguồn nước. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất này sẽ làm cho nước có màuđen và có mùi H2S.Ngoài ra, nước thải nhà máyđường còn có nhiệtđộ cao, làmức chế hoạt động của vi sinh vật nước. Trong nước thải có chứa các sản phẩm của lưu huỳnh và đôi khi có lẫn dầu mỡ của khu ép mía. Ngày 26/11/1998, Chương trình công nghệ và môi trườngĐài truyền hình tỉnh Bình Dương có báođộng về tình hình ô nhiễm nước thải do nhà máyđường Bình Dương gây ra trên Rạch Bà Lụa, thuộc phường Phú Thọ, thị xã Thủ Dầu Một. Với khối lượng lớn nước thải chưa xử lýđược thải ra hàng ngày, Rạch Bà Lụa khôngđủ khả năng tự làm sạch và hậu quả là trong khu vực lân cậnđiểm xả, thực vật nước không phát triểnđược, một số loài thủy sinh bị chết. Biện pháp hữu hiệu nhất là quản lý tốt quy trình sản xuất nhằm hạn chế tải lượng các chất ô nhiễmđượcđưa vào nước. Ngoài ra, cần phải xử lý nước thải nhà máy đường để góp phần bảo vệ môi trường. Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất vô cơ. Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội, rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng không đáng kể. Chỉ có một phần than hoạt tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợ lọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước. Nhưng trong điều kiện các thiết bị lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao.  Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit. Trong trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3 hoặc nước xả rửa cột resin.  Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có các chất màu anion và cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ (Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg và K2O). Hiện nay, phần lớn các nhà máy đường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân chưa có hệ thống xử lý nước thải. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận. Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại đường khử như glocose và fructoze, trong đó:  Fructoze, C6H12O6 tan trong nước  Sucroze, C12H22O11 là sản phẩm thủy phân của Fructose và Glucose, tan trong nước . Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây kiệt oxy trong nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể vi sinh vật nước.  Theo điều tra cho tháy nước thải sản xuất đường có pH biến động lớn (nước thải khâu lọc có pH = 9,5), hàm lượng BOD5 và COD rất cao (BOD5 : 300-2000mg/l; COD : 600- 4350mg/l), hàm lượng cặn tổng số lên đến 870 -3.500mg/l- Nước thải từ khu ép mía :BOD cao,có chứa nhiều dầu mỡ.5. ĐẶC ĐIỂM CỦA VI SINH VẬT Qua nghiên cứu có rất nhiều nhóm vi sinh vật sử dụnh các loại đường Saccaroza, Fluctoza, Glucoza… để phát triển sinh khối và giải phóng CO2 và H2O. Điển hình là các nhóm vi sinh vật sau đây.- Aerobacter- Bacillus- Pseudomonas- Flavobacterium- Zooglacea- Và một số vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính như:- Pseudomonas- Zoogloea- Achromobacter Các nhóm khuẩn nêu trên đều hô hấp hiếu khí, sử dụng oxy để oxy hóa các chất Gluxit, các loại đường… thành CO2 và nước, hoặc oxy hóa của các vi sinh vật cũng chính là quá trình sống của chúng, cho nên quá trình oxy hoá kèm theo sự tạo thành sinh khối vi sinh vật gọi là bùn hoạt tính. Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể. Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường.Giai đoạn cân bằng (stationary phase): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định  Giai đoạn chết (log-death phase): trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh. Giai đoạn này có thể do các loài có kích thườc khả kiến hoặc là đặc điểm của môi trường.Quy trình xử lý nước thải Quy trình sử dụng vi sinh vật hữu ích để oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, chuyển chúng thành sinh khối vi sinh vật và khí CO2. Quy trình thực hiện quá trình cung cấp oxy cho vi sinh vật bằng không khí nén có áp lực qua vòi phun, nhằm tạo những bọt khí li ti, tăng diện tích tiếp xúc với nước thải. Tăng hiệu quả làm sạch nước thải.6. KẾT LUẬN Nước thải mía đường có tính chất đặc trưng là nồng độ chất hữu cơ rất cao vì vậy trong công nghệ xử lý đòi hỏi hệ thống phải có bể phân huỷ chất hữu cơ.  Bể UASB và bể Aerotank có khả năng phân huỷ chất hữu cơ với hiệu suất cao và xử lý được đến tiêu chuẩn cho phép nên được quan tâm đến trước tiên trong hệ thống xử lý đã chọn. Nhưng trước khi cho nước thải qua bể Aerotank cần phải có các công trình xử lý khác ( song chắn rác , bể lắng cát , bể điều hòa ,bể lắng I) để làm giảm bớt nồng độ chất hữu cơ.  Để đạt hiệu quả cao, khi thiết kế bể Aerotank cần phải cung cấp đầy đủ oxy để khuấy trộn đều các chất hữu cơ trong nước thải, và cung cấp đủ lượng bùn hoạt tính tuần hoàn cho bể, trong bể UASB giữ cho bùn hoạt tínhở trạng thái lơ lửng. Ngành mía đường góp phần làm tăng trưởng nền kinh tế. Tuy nhiên nước thải của ngành này nếu khôngđược xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm môi trường do đó cần phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải sao cho khi thải ra đạt tiêu chuẩn, không là mảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của môi trường xung quanh. . 1. LỜI MỞ ĐẦUNgành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế. đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm.Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường