Nghiên cứu ảnh hưởng của cyanide CN trong sắn cao sản đến hiệu quả xử lý nước thải xán xuất tinh bột bằng hệ thống USSB thu biogas

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CYANIDE (CN-) TRONG SẮN CAO SẢN ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT BẰNG HỆ THỐNG UASB THU BIOGAS NGÀNH: KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG MÃ SỐ: 60.85.06 ĐỒN THỊ THANH DUN Người hướng dẫn khoa học : PGS TS NGUYỄN THỊ SƠN HÀ NỘI 2006 ĐOÀN THỊ THANH DUYÊN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CYANIDE (CN-) TRONG SẮN CAO SẢN ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT BẰNG HỆ THỐNG UASB THU BIOGAS ĐOÀN THỊ THANH DUYÊN 2004-2006 HÀ NỘI 2006 HÀ NỘI 2006 Mục lục Trang Mở đầu Chương I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ TINH BỘT SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM I.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ tinh bột sắn giới khu vực I.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ tinh bột sắn Việt Nam Chương II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ CÁC VẤN 14 ĐỀ MƠI TRƯỜNG II.1 Cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn 14 II.1 Đặc trưng nguyên liệu 14 II.1.1.1 Cấu tạo củ sắn 14 II.1.1.2 Thành phần hoá học củ sắn 15 II.1.2.3 Phân loại sắn 17 II.1.1.4 Độc tố sắn 18 II.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn giới Việt Nam 20 II.1.2.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Thái Lan 20 II.1.2.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Trung Quốc 21 II.1.2.3 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Việt Nam 24 II.2 Sản xuất tinh bột sắn vấn đề môi trường 27 II.2.1 Các dạng chất thải sản xuất tinh bột sắn 27 II.2.1.1 Nước thải 27 II.2.1.2 Chất thải rắn 29 II.2.1.3 Khí thải 30 II.2.2 Tác động sản xuất chế biến tinh bột sắn tới môi trường 31 II.2.2.1 Nước thải tác động đến môi trường 31 II.2.2.2 Chất thải rắn tác động đến mơi trường 32 II.2.2.3 Mơi trường khơng khí vi khí hậu 33 Chương III: CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 34 TRONG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN III.1 Các giải pháp giảm thiểu 34 III.1.1 Các giải pháp quản lý 34 III.1.1.1 Các giải pháp quy hoạch công nghệ 34 III.1.1.2 Các giải pháp quản lý chất thải 34 III.1.2 Các giải pháp cơng nghệ 34 III.1.2.1 Tuần hồn nước sử dụng nước tiết kiệm 34 III.1.2.2 Các biện pháp quản lý nội vi 35 III.2 Công nghệ xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn 35 III.2.1 Phân luồng dòng thải 35 III.2.2 Phương pháp xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn 35 Chương IV: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CYANIDE (CN-) TRONG 42 SẮN CAO SẢN ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT BẰNG HỆ THỐNG UASB THU BIOGAS IV.1 Mục đích, nội dung, đối tượng phương pháp nghiên cứu 42 IV.1.1 Mục đích nghiên cứu 42 IV.1.2 Nội dung nghiên cứu 42 IV.1.3 Đối tượng nghiên cứu 42 IV.1.4 Phương pháp nghiên cứu 42 IV.1.4.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp nghiên cứu 42 IV.1.4.2 Mô tả kết cấu thiết bị 43 IV.1.4.3 Các phương pháp đo phân tích 44 IV.2 Kết nghiên cứu thảo luận IV.2.1 Kết khảo sát hàm lượng cyanide sắn cao sản 49 nước thải sản xuất tinh bột sắn IV.2.2 Kết nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột hệ thống UASB thu biogas ảnh hưởng cyanide đến hiệu xử lý nước thải hiệu thu biogas hệ thống UASB 50 Chương V: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 63 NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VĂN YÊN - TỈNH YÊN BÁI V.1 Các thơng số tính tốn hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế 63 biến tinh bột sắn Văn Yên V.1.1 Sơ lược nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn Yên 63 V.1.2 Công nghệ sản xuất nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn n 64 V.1.3 Các số liệu tính tốn 67 V.1.3.1 Lưu lượng đặc trưng nước thải V.1.3.2 Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy chế biến 67 tinh bột sắn Văn Yên V.2 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến 68 tinh bột sắn Văn Yên V.2.1 Bể điều hoà kết hợp lắng sơ 68 V.2.3 Bể UASB 68 V.3 Tính tốn hiệu kinh tế, xã hội, môi trường hệ thống 71 V.3.1 Tính tốn hiệu kinh tế 71 V.3.2 Tính hiệu thu hồi khí 72 V.3.3 Hiệu xã hội bảo vệ môi trường 72 Kết luận kiến nghị 74 Tài liệu tham khảo 76 Luận văn thạc sĩ khoa học i Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Lời cảm ơn Trước hết, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thị Sơn- người thầy hướng dẫn tơi tận tình, chu luận văn tơi hồn thành tốt đẹp Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo cán Viện Khoa học Công nghệ Môi trường giúp đỡ nhiều năm học tập vừa qua Tôi xin cảm ơn Ban Giám đốc đồng nghiệp Trung tâm Tài nguyên nước Môi trường- Viện Khoa học Thủy lợi tạo điều kiện giúp đỡ năm học vừa qua Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bènhững người ln động viên tơi hai năm học tập thời gian làm luận văn Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thc s khoa học ii Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Mục lục Trang Mở đầu Chương I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ TINH BỘT SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM I.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ tinh bột sắn giới khu vực I.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ tinh bột sắn Việt Nam Chương II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ CÁC VẤN 14 ĐỀ MƠI TRƯỜNG II.1 Cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn 14 II.1 Đặc trưng nguyên liệu 14 II.1.1.1 Cấu tạo củ sắn 14 II.1.1.2 Thành phần hoá học củ sắn 15 II.1.2.3 Phân loại sắn 17 II.1.1.4 Độc tố sắn 18 II.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn giới Việt Nam 20 II.1.2.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Thái Lan 20 II.1.2.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Trung Quốc 21 II.1.2.3 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Việt Nam 24 II.2 Sản xuất tinh bột sắn vấn đề môi trường 27 II.2.1 Các dạng chất thải sản xuất tinh bột sắn 27 II.2.1.1 Nước thải 27 II.2.1.2 Chất thải rắn 29 II.2.1.3 Khí thải 30 II.2.2 Tác động sản xuất chế biến tinh bột sắn tới môi trường 31 II.2.2.1 Nước thải tác động đến môi trường 31 II.2.2.2 Chất thải rắn tác động đến môi trường 32 II.2.2.3 Môi trường khơng khí vi khí hậu 33 Viện Khoa hc & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hµ Néi Luận văn thạc sĩ khoa học iii Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Chương III: CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 34 TRONG SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN III.1 Các giải pháp giảm thiểu 34 III.1.1 Các giải pháp quản lý 34 III.1.1.1 Các giải pháp quy hoạch công nghệ 34 III.1.1.2 Các giải pháp quản lý chất thải 34 III.1.2 Các giải pháp cơng nghệ 34 III.1.2.1 Tuần hồn nước sử dụng nước tiết kiệm 34 III.1.2.2 Các biện pháp quản lý nội vi 35 III.2 Công nghệ xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn 35 III.2.1 Phân luồng dòng thải 35 III.2.2 Phương pháp xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn 35 Chương IV: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CYANIDE (CN-) TRONG 42 SẮN CAO SẢN ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT BẰNG HỆ THỐNG UASB THU BIOGAS IV.1 Mục đích, nội dung, đối tượng phương pháp nghiên cứu 42 IV.1.1 Mục đích nghiên cứu 42 IV.1.2 Nội dung nghiên cứu 42 IV.1.3 Đối tượng nghiên cứu 42 IV.1.4 Phương pháp nghiên cứu 42 IV.1.4.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp nghiên cứu 42 IV.1.4.2 Mô tả kết cấu thiết bị 43 IV.1.4.3 Các phương pháp đo phân tích 44 IV.2 Kết nghiên cứu thảo luận IV.2.1 Kết khảo sát hàm lượng cyanide sắn cao sản 49 nước thải sản xuất tinh bột sắn IV.2.2 Kết nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột hệ thống UASB thu biogas ảnh hưởng cyanide đến hiệu xử lý nước thải hiệu thu biogas hệ thống UASB Viện Khoa học & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Néi 50 Luận văn thạc sĩ khoa học iv Đoàn Thị Thanh Dun CHKTMT 2004-2006 Chương V: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 63 NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VĂN YÊN - TỈNH YÊN BÁI V.1 Các thơng số tính tốn hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế 63 biến tinh bột sắn Văn Yên V.1.1 Sơ lược nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn Yên 63 V.1.2 Công nghệ sản xuất nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn n 64 V.1.3 Các số liệu tính tốn 67 V.1.3.1 Lưu lượng đặc trưng nước thải V.1.3.2 Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy chế biến 67 tinh bột sắn Văn Yên V.2 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến 68 tinh bột sắn Văn Yên V.2.1 Bể điều hoà kết hợp lắng sơ 68 V.2.3 Bể UASB 68 V.3 Tính tốn hiệu kinh tế, xã hội, môi trường hệ thống 71 V.3.1 Tính tốn hiệu kinh tế 71 V.3.2 Tính hiệu thu hồi khí 72 V.3.3 Hiệu xã hội bảo vệ môi trường 72 Kết luận kiến nghị 74 Tài liệu tham khảo 76 Viện Khoa học & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hµ Néi Luận văn thạc sĩ khoa học v Đồn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt NT : Nước thải CTR : Chất thải rắn ΣN : Tổng Nitơ ΣP : Tổng photpho BOD : Nhu cầu oxy sinh hoá COD : Nhu cầu oxy hoá học FAO : Tổ chức Lương thực giới TS : Hàm lượng chất rắn tổng cộng SS : Hàm lượng chất rắn lơ lửng VSS : Hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket Dd : dung dịch Vin Khoa hc & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thc s khoa học - 65 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Chương V TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VĂN N - TỈNH N BÁI V.1 Các thơng số tính toán hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn Yên V.1.1 Sơ lược nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn Yên Nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn Yên trực thuộc quản lý công ty chế biến Lâm Nông sản thực phẩm Yên Bái Nhà máy tinh bột sắn Văn Yên nằm địa bàn xã Đông Cuông- huyện Văn Yên- tỉnh Yên Bái Tổng diện tích mặt khu vực nhà máy khoảng 5,2 Phía bắc giáp đường quốc lộ, phía nam phía đơng giáp sơng Hồng, phía tây, tây nam đơng bắc giáp khu dân cư Nhà máy có vị trí thuận lợi giao thông đường để chuyên chở nguyên liệu, nhiên liệu đến sản phẩm tiêu thụ Giám đốc nhà máy Phó Giám đốc P KT-KCS P Kế tốn Phó Giám đốc P HC-TH Phó Giám đốc P Thị trường P Nguy ên li ệu Sản xuất trực tiếp Hình 5.1: CƠ CẤU TỔ CHỨC CỦA NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN VĂN YÊN Nhà máy tinh bột sắn Văn Yên thiết kế với công suất 10.000 Viện Khoa học & Công nghệ Môi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thạc sĩ khoa học - 66 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 sản phẩm/năm (50 sản phẩm/ngày) Thời gian hoạt động nhà máy 200 ngày/năm từ tháng đến tháng năm sau, sản xuất ca/ngày, giờ/ca Tổng số cán công nhân viên nhà máy 100 người Cơ cấu tổ chức nhà máy sắn Văn Yên gồm Giám đốc, Phó Giám đốc phịng ban (phịng kỹ thuật- KCS, phịng kế tốn, phịng hành chính- tổng hợp, phịng ngun liệu phịng thị trường) 72 cơng nhân sản xuất trực tiếp V.1.2 Công nghệ sản xuất nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn Yên Công nghệ sản xuất nhà máy sắn Văn Yên công nghệ tách ly tâm, sơ đồ công nghệ (hình 5.2) gồm cơng đoạn sau: Cơng đoạn 1: Công đoạn tiếp nhận chứa nguyên liệu Nguyên liệu sắn cử tươi chở đến nhà máy, đưa lên cân xác định trọng lượng kiểm tra tiêu: hàm lượng tinh bột, độ Công đoạn 2: Công đoạn làm Sắn củ tươi đưa vào thiết bị làm khô để tách vỏ lụa đất đá sau làm nước Công đoạn 3: Công đoạn nghiền Sắn củ sau khỏi thiết bị rửa đưa vào thiết bị nghiền sơ bộ, sau chuyển sang nghiền tinh để phá vỡ kết cấu tinh bột Ở công đoạn nghiền có bổ sung dung dịch H2S NaHSO3 để chống biến màu tinh bột Hiệu suất công đoạn nghiền đánh giá hiệu suất chiết tối đa Hiệu suất công đoạn nghiền phụ thuộc nhiều vào cấu trúc củ sắn, thời gian bảo quản sắn, thiết bị công nghệ Công đoạn 4: Công đoạn tách tinh bột Mục đích: Tách tinh bột khỏi xơ Phần sữa tinh bột thu gom chuyển sang công đoạn cô đặc, phần xơ tách nước sau chuyển sang khu vực chứa xơ Hiệu suất công đoạn tách tinh bột đánh giá tỷ lệ thu hồi Viện Khoa học & Công nghệ Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun văn thạc sĩ khoa học - 67 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 tinh bột độ ẩm xơ thải Công đoạn 5: Công đoạn cô đặc Mục đích: Loại bỏ phần tử xơ thịt sắn chưa bị phá vỡ, loại bỏ xơ lở lửng Phần sữa tinh bột thu chuyển sang công đoạn tách sạn, cát Công đoạn 6: Công đoạn tách sạn, cát Sữa tinh bột bơm từ thùng chứa qua thiết bị tách sạn, cát nhằm loại bỏ hết sạn, cát khỏi bột Công đoạn 7: Công đoạn tinh lọc tinh bột Sữa tinh bột sau tách sạn, cát chuyển sang công đoạn tinh lọc dùng nước để rửa nhằm tách phần tử xơ mịn, chất hoà tan khỏi tinh bột; sữa tinh bột 20- 210 Baume thu chuyển sang công đoạn tách nước Hiệu công đoạn tinh lọc tinh bột đánh giá tiêu: Thành phần đạm, màu sắc, mùi vị, độ pH, điểm đen, thành phần xơ tạp chất khác Công đoạn tinh lọc tinh bột định chất lượng sản phẩm Công đoạn 8: Công đoạn lọc xơ cho nước thu hồi Nước thu hồi từ công đoạn tinh lọc lọc qua hệ thống sàng để tách xơ sau tái sử dụng Cơng đoạn 9: Cơng đoạn tách nước Mục đích: Giảm độ ẩm tinh bột trước đưa vào công đoạn sấy Hiệu công đoạn tách nước đánh giá độ ẩm tinh bột 10 Công đoạn 10: Công đoạn sấy khơ Mục đích: Sấy khơ tinh bột đến độ ẩm 12- 14% 11 Công đoạn 11: Công đoạn đóng bao Tinh bột từ cơng đoạn sấy khơ qua sàng phân loại đảm bảo cỡ hạt đóng bao chuyển sang kho chứa sản phẩm Viện Khoa học & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hµ Néi Luận văn thạc sĩ khoa học - 68 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Sắn củ tươi Bước Tiếp nhận nguyên liệu Sắn lát khô Vỏ củ, đất cát Bước Làm Bước Nghiền Bước Tách tinh bột Bước Cô đặc Ngâm Bước Bước Bước Bước Nước cẩn tuần hoàn Xử lý nước Xơ, bã sắn Tách sạn, cát Bột đen Tinh lọc Lọc xơ Tách nước Bước 10 Sấy khơ Bước 11 Đóng bao Bột đen Hơi nước Nước thải Bụi Sản phẩm Hình 5.2: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN NHÀ MÁY VĂN YÊN Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thc s khoa học - 69 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 V.1.3 Các số liệu tính tốn V.1.3.1 Lưu lượng đặc trưng nước thải Bảng 5.1: NỒNG ĐỘ Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN VĂN YÊN TRƯỚC KHI THẢI RA SÔNG HỒNG Chỉ tiêu TT Đơn vị Giá trị pH - 4,74 SS mg/l 240 COD mg/l 6938 BOD5 mg/l 3400 ΣN mg/l 174,9 ΣP mg/l 17,7 CN- mg/l 1,05 Coliform MPN/100ml 790 V.1.3.2 Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Văn n N­íc th¶i sản xuất Nước thải sinh hoạt Bể điều hoà Sân phơi máy ép bùn Bể nén bùn dư Bể XL sinh häc yÕm khÝ UASB Biogas Ph©n bãn Hå ổn định Nước sau xử lý S X Lí NƯỚC THẢI NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN VĂN YÊN Viện Khoa hc & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thc s khoa hc - 70 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 V.2 Tớnh toỏn thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà mỏy chế biến tinh bột sắn Văn Yờn V.2.1 Bể điều hoà kết hợp lắng sơ - Bể điều hồ thường thiết kế có chiều sâu từ 1,5-2 m, chọn chiều sâu bể = 2m để tăng thời gian lắng - Thể tích bể điều hồ: Vđ = knτdQ (m3) Q: Lưu lượng nước thải (m3/ngày) kn: Hệ số dập tắt dao động τd: Thời gian thải đột biến (h) kn = C max − C tb C cf − C tb Cmax: Hàm lượng COD cực đại vào bể (mg/l) Cmax= 15524 mg/l Ctb: Hàm lượng COD trung bình vào bể (mg/l) Ctb= 11512 mg/l Ccp: Hàm lượng COD cho phép vào bể (mg/l) ⇒ kn = Ccf= 14289 mg/l C max − C tb 15524 − 11512 = = 1,45 C cf − C tb 14289 − 11512 Lưu lượng nước thải: Q = 3.1,5 = 4,5 m3/ngày Thời gian thải nước khoảng 1h ⇒ thời gian thải đột biến τd =1 ⇒ Vđ = knτdQ = 1,45 4,5 ≈ m3 - Có thể chọn kích thước bể điều hồ: Chiều dài chiều rộng chiều cao = 3.1,17.2 (m) V.2.2 Bể UASB - Thông số đầu vào: pH = 3,385 - 4,5 BOD5 = 6220 mg/l COD = 11512 mg/l TS = 7807 mg/l Viện Khoa học & Công nghệ Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun văn thạc sĩ khoa học - 71 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 SS = 1084 mg/l ∑N = 321,87 mg/l ∑P = 23,99 mg/l Fe = mg/l CN- = 0,007 mg/l - Thông số đầu ra: COD = 450 mg/l Thời gian lưu nước bể t = 2,3 ngày Tải trọng COD = 4,72 kgCOD/m3.ngày - Kiểm tra thông số: Tỷ lệ C/N ≈ 30/1 CN- = 0,07 mg/l đạt TCCP Fe = mg/l đạt TCCP - Hiệu xử lý tính theo COD: E= COD v − COD r 11512 − 450 100% = 100% = 95,95% COD v 11512 E: Hiệu xử lý (%) CODv: COD dòng vào (mg/l) CODr: COD dòng (mg/l) - Tải lượng COD cần khử ngày: q = Q.(CODv-CODr) = 4,5.(11512- 450)10-3 ≈ 49,8 kg/ngày - Tải trọng COD: a = 4,72 kg COD/m3.ngày - Dung tích để xử lý yếm khí cần thiết: Vct = Q(COD v − COD r ) q = a a 4,5(11512 − 450 )10 −3 Vct = ≈ 10,5 m3 4,72 - Thể tích dự phịng lấy 10% dung tích cần thiết: Viện Khoa học & Cơng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học - 72 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Vdp = 10% Vct = 1,05 m3 -Tổng thể tích bể xử lý yếm khí V = Vct +Vdp = 12 m3 - Bể thiết kế dạng hình khối hộp đáy vng, kích thước đáy = 1/3 chiều cao Vậy: Bề rộng đáy b = V 12 = ≈ 1,6 (m) 3 Chiều cao bể UASB: h = 3b ≈ 4,8 (m) - Để giảm chiều cao bể đồng thời đảm bảo phân vùng pH tốt, đề xuất thiết bị UASB thiết kế gồm ngăn: ngăn thực giai đoạn thuỷ phân axit hoá, ngăn thực giai đoạn metan hoá; chiều cao thiết bị giảm 1/2 so với thiết kế bể ngăn Khi thiết kế bể ngăn chiều cao bể h’ = h/2 ≈ 2,4 (m) Kích thước ngăn là: b.b.h’ = 1,6.1,6.2,4 (m) Trong bể UASB, ngăn có vách ngăn , có ống chảy tràn từ ngăn thuỷ phân axit hoá sang ngăn metan hoá - Diện tích đáy bể UASB: F = b2 = 1,62 = 2,56 (m2) - Vận tốc dòng nước lên bể: v= Q 4,5 = = 1,76m / ngay) = 0,07(m / h ) F 2,56 - Lưu lượng dòng vào: v = Q = 0,1875 m3/h = 187,5 lít/h 24 - Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể: t= V 12 = = 2,67 (ngày) Q 4,5 - Lượng bùn tạo thành: Viện Khoa học & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Néi Luận văn thạc sĩ khoa học Px = - 73 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Q.Y.E.S0 −3 10 (kg/ngày) + K d θc Q: lưu lượng dịng vào (m3/ngày) Y: hệ số tạo bùn, thơng thường Y = 0,05 E: hiệu xử lý (%) S0: COD nước thải dòng vào (mg/l) Kd: hệ số tự huỷ bùn, Kd = 0,01- 0,03/ngày θc: tuổi bùn ngày) Q = 4,05 (m3/ngày) E = 95,95% S0 = 11512 (mg/l) Chọn: Kd = 0,02/ngày, θc = 15 ngày Thay vào cơng thức ta có: Q.Y.E.S0 −3 4,5.0,05.0,9595.11512.10 −3 Px = 10 = ≈ 1,91 (kg/ngày) + K d θc + 0,02.15 - Lượng khí tạo thành: Thành phần khí Biogas gồm: 50- 65%CH4, 30- 40%CO2, 1-5%H2, 1% N2, 0,1%H2S, 0,1%O2, 0,1% H2O [14] Theo lý thuyết: VCH4 = 0,35.E.Q.S010-3(1- 1,42 Y ) + K d θc VCH4 = 0,35(EQS010-3 – 1.42Px) (m3/ngày) VCH4 = 0,35(0,9595.4,5.11512.10-3 – 1,42 1,91) = 14,9 (m3/ngày) Lượng biogas tạo thành theo lý thuyết: Vbiogas = VCH4/0,65 = 23 (m3/ngày) Theo Thực nghiệm: Hiệu khí hố: 0,45/g COD chuyển hoá Lượng COD cần xử lý/ngày: 4,5(11512-450)/1000 = 49,8 kg/ngày Viện Khoa học & Công nghệ Môi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thạc sĩ khoa học - 74 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Lượng khí thu theo thực nghiệm: 49,8.0,45 = 22,4 (m3) (58,66- 71,4% CH4) đạt ≈ 97,4% hệ số lý thuyết V.3 Tớnh toỏn hiệu kinh tế, xó hội, mụi trường hệ thống V.3.1 Tớnh toỏn hiệu kinh tế Bảng giá thành xây dựng (triệu đồng) Hạng mục TT Đơn Khối vị lượng Đơn giá Thành tiền Bể điều hoà m3 7.000 217 1.519 Bể UASB m3 12.000 239 2.868 Chóp thu khí Chiếc 1.000 200 200 Túi dự trữ gas Chiêc 3.000 50 150 ống dẫn ga nhựa m 15.000 60 ống xi phông Chiếc 2.000 14 ống nối kẽm, Chiếc 15.000 30 PVC Bơn xoắn trục Chiếc 10 10 Bơm nước Chiếc 7 Tổng giá thành xây dựng hệ thống xử lý 3.541 V.3.2 Tính hiệu thu hồi khí - Theo thực nghiệm hiệu khí hố 0,45l/g COD chuyển hố Như vậy, ngày xử lý 4,5 m3 nước thải sau lắng tách bột đen thu 22,4m3 khí biogas (thành phần CH4 biogas ≈ 65,5%) m3 biogas tương đương 0,43kg LPG (giá 8.800đ) ⇒ hiệu kinh tế thu từ 22,4 m3khí sinh học là: 22,4.0,43.8800 = 85.135 đồng/ngày - Chi phí cho điều chỉnh pH 4,5 m3 nước thải từ 3,3- 4,5 (trung bình 3,724) lên pH= 5,5 là: 1,6 kg/m3.4,5m3.4500 đồng = 32.400 đồng Viện Khoa hc & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thc s khoa hc - 75 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 - Thời gian hoàn vốn: 7.541/53 ≈ 142 ngày ≈ 4,7 tháng V.3.3 Hiệu xã hội bảo vệ môi trường Giảm mùi thối khó chịu nhiễm mơi trường Giảm phát thải khí nhà kính: giảm lượng CH4 phát thải điều kiện phân huỷ nước thải tự nhiên, giảm lượng CO2 dùng khí sinh học thay than Viện Khoa học & Công nghệ Môi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thạc sĩ khoa học - 76 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Kết luận kiến nghị Việt Nam sản xuất hàng năm triệu sắn củ tươi, đứng hàng thứ 11 giới sản lượng lại nước xuất tinh bột sắn đứng hàng thứ giới sau Thái Lan Indonesia Do đặc thù chế biến tinh bột nhu cầu nước sử dụng lớn lượng nước thải lớn Nước thải phát sinh từ hầu hết cơng đoạn sản xuất tinh bột cơng đoạn rửa củ bóc vỏ, cơng đoạn trích ly chiết suất, nước rửa sàn thiết bị, Nước thải chế biến tinh bột gây nhiễm chí gây suy thối mơi trường nghiêm trọng Vì nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn đặc biệt nước thải có độ nhiễm cao cơng nghệ UASB thu biogas để đạt tiêu chuẩn thải cần thiết đồng thời giảm ô nhiễm môi trường nước thải mà thu biogas phục vụ cho trình sản xuất Tuy nhiên, nước thải chế biến sắn cao sản lại có hàm lượng cyanide cao ảnh hưởng đến hiệu xử lý nước thải hiệu thu biogas hệ thống UASB Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng cyanide (CN-) sắn cao sản đến hiệu xử lý nước thải sản xuất tinh bột hệ thống UASB thu biogas’’ đạt số kết sau: - Nêu lên tổng quan tình hình sản xuất tiêu thụ tinh bột sắn giới, khu vực Việt Nam - Trình bày cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn giới Việt Nam áp dụng, dạng chất thải sản xuất tinh bột sắn tác động đến môi trường - Trình bày giải pháp giảm thiểu xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn, giới thiệu số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn áp dụng số nhà máy Việt Nam - Trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng cyanide (CN-) sắn Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thc s khoa học - 77 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 cao sản đến hiệu xử lý nước thải sản xuất tinh bột hệ thống UASB thu biogas mơ hình thực nghiệm PTN R&D-INEST - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Tiên Yên- tỉnh Yên Bái Viện Khoa hc & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun thc s khoa hc - 78 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt TS Hoàng Kim Anh, PGS.TSKH Ngơ Kế Sương, PGS.TS Nguyễn Xích Liên (2005), Tinh bột sắn sản phẩm từ tinh bột sắn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Báo Nhân dân ngày 25/2/2005, Ngộ độc sắn dễ gây tử vong Đoàn Dụ, Bùi Đức Hợi, Mai Văn Lề, Nguyễn Như Thung (1983), Công nghệ máy chế biến lương thực, NXB KHKT Hà Nội Dominique Dufour- Trung tâm Hợp tác Quốc tế nghiên cứu Nông nghiệp để phát triển (CIRAD- Pháp) (2006), Nâng cao giá trị sắn Châu Phi Châu Mỹ La tinh, Báo cáo hội thảo: Chế biến sắn sau thu hoạch tác động đến môi trường, 10- 11/5/2006 Đào Duy Hưng (2003), Tình hình phát triển tinh bột sắn Việt Nam nay, Cục Khuyến nông khuyến lâm, Hà Nội Cao Văn Hùng (2001), Bảo quản chế biến sắn (khoai mì), Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Bùi Đức Hợi (1983-1985), Chế biến lương thực- Tập 3, Đại học Bách Khoa Hà Nội Lê Văn Khoa, SanderBoot (2002), Quản lý môi trường ngành chế biến tinh bột sắn Việt Nam Trịnh Thị Phương Loan (2006), Một số kết nghiên cứu chọn giống sắn xây dựng mơ hình canh tác sắn bền vững Miền Bắc Việt Nam, Báo cáo hội thảo: Chế biến sắn sau thu hoạch tác động đến môi trường, 10- 11/5/2006 10 Sudip K Rakshit- Viện Công nghệ Châu Á, Bangkok, Thái Lan (2006), Viện Khoa học & Công nghệ Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hà Nội Lun văn thạc sĩ khoa học - 79 - Đoàn Thị Thanh Duyên CHKTMT 2004-2006 Tổng quan tình hình nghiên cứu sắn Học viện Công nghệ Châu Á (AIT), Báo cáo hội thảo: Chế biến sắn sau thu hoạch tác động đến môi trường, 10- 11/5/2006 11 Nguyễn Thị Kim Thoa, Sodium Thiosulfat ngộ độc cấp khoai mì cao sản trẻ em 12 PGS Trần Minh Tâm (1997), Bảo quản chế biến nông sản sau thu hoạch, NXB nông nghiệp TPHCM 13 Uỷ ban Nhân dân tỉnh Đắc Lắc, Dự án đầu tư xây dựng nhà máy tinh bột sắn 10000 tấn/năm 14 http://www.vnexpress.net/Vietnam/Kinh-doanh/2002/11/3B9C287D/ Tiếng Anh 15 http://www.foodmarketexchange.com/datacenter/product/feedstuff/tapi oca/detail/dc_pi_ft_tapioca_03.htm 16 John Wiley and Sons (1996), Organic Waste Recycling, West Sussex.Po19 Jud, England 17 Avtar Singh (2000), Hand book of biogas technology, Ludhiana Viện Khoa hc & Cụng ngh Mụi trng - Đại học Bách Khoa Hµ Néi ... lượng cyanide sắn cao sản 49 nước thải sản xuất tinh bột sắn IV.2.2 Kết nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột hệ thống UASB thu biogas ảnh hưởng cyanide đến hiệu xử lý nước thải hiệu thu biogas. .. dòng thải 35 III.2.2 Phương pháp xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn 35 Chương IV: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CYANIDE (CN- ) TRONG 42 SẮN CAO SẢN ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT BẰNG... xử lý nước thải hiệu thu biogas hệ thống UASB Đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng cyanide (CN- ) sắn cao sản đến hiệu xử lý nước thải sản xuất tinh bột hệ thống UASB thu biogas? ??’ nhằm xác định ảnh hưởng