Quá trình Bƣớc thực hiện Giá trị
(tấn/giờ)
Giá trị tính cho 1 ngày sản xuất (tấn) Bóc vỏ, rửa củ Lƣợng nguyên liệu ban đầu
9 216
Nghiền Lƣợng nguyên liệu trƣớc khi
nghiền 8,824 211,76
Lƣợng nƣớc đƣa vào máy nghiền
0,4451 10,682 TB
TBNL
1,833 1,985
Lƣợng hỗn hợp bã-bột- nƣớc sau
khi nghiền 9,2691 222,458
Lƣợng nƣớc pha loãng hỗn hợp
sau khi nghiền 1,0299 24,718
Tách bã Lƣợng hỗn hợp đƣa vào thiết bị
tách bã 10,299 247,176
Lƣợng SO2 hấp thụ vào dung dịch 0,0086 0,206 Tách dịch bào Lƣợng dung dịch sữa đƣa vào
thiết bị tách dịch bào 9,157 219,768
Tách bã mịn Lƣợng dung dịch sữa đƣa vào
thiết bị tách bã mịn 6,991 167,786
Ly tâm tách nƣớc
Lƣợng dung dịch sữa đƣa vào
thiết bị ly tâm tách nƣớc 5,034 120,816 Sấy Lƣợng tinh bột ƣớt đƣa vào máy
sấy 3,055 73,32 Bảng 3. 9: Bảng tóm tắt lƣợng nƣớc cần dùng cho từng quá trình Q trình Mục đích sử dụng Giá trị (tấn/giờ) Giá trị tính cho 1 ngày sản xuất (tấn) Rửa củ Làm sạch củ 22,5 540 Nghiền Giảm ma sát 0,4451 10,68 Pha loãng hỗn hợp 1,0299 24,718
Tách bã thơ Dùng để hịa tan SO2 1,720 41,28
Tách dịch bào Tách dịch bào 3,271 89,304
Bảng 3. 10: Bảng tóm tắt lƣợng nƣớc thải ra
STT Quá trình Giá trị (tấn/giờ) Giá trị quy đổi tính cho 1 ngày sản xuất (tấn) 1 Rửa và làm sạch củ 22,5 540 2 Tách dịch bào 5,437 130,488 3 Tách bã mịn 4,754 114,096 4 Ly tâm tách nƣớc 1,979 47,496 3.4.3. Đánh giá cân bằng vật chất
a. Cân bằng nguyên liệu
Từ các thông số đầu vào và đầu ra cho từng cơng đoạn của quy trình sản xuất, ta có bảng cân bằng vật chất cho tồn bộ quy trình sản xuất tinh bột sắn (bảng 3.11) nhƣ sau:
Bảng 3. 11: Bảng cân bằng vật chất quy trình sản xuất tinh bột sắn tính cho 1 ngày sản xuất
Công đoạn
Nguyên liệu đầu vào Đầu ra
Tên nguyên liệu Số lƣợng (tấn) Sản phẩm Dòng thải Tên bán thành phẩm/ thành phẩm Số lƣợng (tấn) Rắn (tấn) Lỏng (tấn) Khí (tấn) Bóc vỏ và rửa củ Sắn tƣơi 216 Sắn sạch 211,76 Vỏ và cùi: 4,24 Nƣớc thải: 540 Nƣớc 540 Nghiền Sắn sạch 211,76 Hỗn hợp bã - bột - nƣớc 247,176 Nƣớc 35,398
Tách bã Hỗn hợp bã - bột - nƣớc 247,176 Dung dịch sữa bột 1 219,768 Bã sắn (ƣớt) : 68,688 Nƣớc 41,28 Lƣu huỳnh 0,1 Tách dịch bào Dung dịch
sữa bột 1 219,768 Dung dịch sữa bột 2 167,786
Nƣớc thải: 130,488 Nƣớc 89,304 Tách bã mịn Dung dịch
sữa bột 2 167,786 Dung dịch sữa bột 3 120,816
Nƣớc thải: 114,096 Nƣớc 67,124 Ly tâm tách nƣớc Dung dịch sữa bột 3 120,816 Bánh tinh bột ƣớt 73,32 Nƣớc thải: 47,496 Sấy Bánh tinh bột 73,32 Tinh bột thành phẩm 50 Thất thoát tinh bột: 0,05 Lƣợng ẩm tách rã (bốc hơi): 23,328 Tổng 2029,832 2019,012
Từ bảng 3.11 ta thấy lƣợng nguyên liệu thất thốt trong các cơng đoạn sản xuất tính cho 1 ngày sản xuất là:
Đầu vào – Đầu ra = 2029,832 – 2019,012 = 10,82 tấn.
- Công đoạn tách bã và tách dịch bào là cơng đoạn thất thốt vật chất nhiều nhất.
- Dạng chất thải phát sinh nhiều nhất là nƣớc thải. Trong đó nƣớc thải từ các cơng đoạn tách dịch bào và tách bã mịn chiếm lƣu lƣợng lớn cũng nhƣ có nồng độ các chất ơ nhiễm cao.
- Công đoạn tách bã thô là nguồn phát sinh chất thải rắn lớn nhất. Bã thải với khối lƣợng 68,688 tấn/ngày chứa hàm lƣợng tinh bột thất thoát lớn.
b. Cân bằng nƣớc
Dựa trên cơ sở cân bằng nƣớc và các thơng số trong bảng 3.11 ta có phƣơng trình cân bằng nƣớc (tính cho 1 ngày sản xuất) nhƣ sau:
Nƣớc cấp cho quy trình sản xuất + Lƣợng nƣớc trong nguyên liệu củ sắn tƣơi = Nƣớc thải + Nƣớc bốc hơi + Thất thốt
Trong đó:
Lƣợng nƣớc cấp cho quy trình sản xuất: N’C = 762,312 (tấn) Lƣợng nƣớc thải: N’T = 832,08 (tấn)
Nƣớc bốc hơi trong quá trình sấy: NH = 23,328 (tấn)
Lƣợng nƣớc trong nguyên liệu củ sắn tƣơi đƣợc tính nhƣ sau:
Từ bảng 1.1 giả sử hàm lƣợng ẩm của củ sắn tƣơi là 65%. Vậy lƣợng nƣớc có trong 216 tấn nguyên liệu củ sắn tƣơi dùng cho 1 ngày sản xuất là:
NS = 65% × 216 = 140,4 (tấn) Vậy lƣợng thất thoát nƣớc sẽ là:
NTT = N’C + NS – N’T – NH = 762,312 + 140,4 – 832,08 – 23,328 NTT = 47,304 (tấn) = 47, 304 m3
Nhận xét:
Số liệu của nhà máy chỉ ra lƣợng nƣớc cần dùng cho toàn bộ hoạt động sản xuất trong một ngày là 1500 m3 (tƣơng đƣơng 30m3 cho 1 tấn sản phẩm ) , trong khi đó theo tính tốn thì lƣợng nƣớc cấp cho quy trình sản xuất tinh bột là 762,312 m3, vậy một lƣợng nƣớc lớn cịn lại đƣợc dùng cho mục đích vệ sinh cơng nghiệp, nƣớc làm mát máy, nƣớc cấp cho lò hơi.
3.5. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN GÂY TỔN THẤT TÀI NGUYÊN VÀ GIA TĂNG CHẤT THẢI VÀ CÁC HẠN CHẾ TRONG QUẢN NGUYÊN VÀ GIA TĂNG CHẤT THẢI VÀ CÁC HẠN CHẾ TRONG QUẢN LÝ NỘI VI.
Từ các kết quả tính tốn cân bằng vật chất và thơng tin ở mục 3.1.2 ta có định mức tiêu thụ đầu vào đối với các nguyên liệu chính tại nhà máy (bảng 3.12) nhƣ sau:
Bảng 3. 12: Bảng định mức tiêu thụ đầu vào cho các nguyên liệu chính tại nhà máy
Nguyên liệu đầu vào Giá trị (tấn/ ngày) Giá trị quy đổi tính cho 1 tấn tinh bột sắn thành phẩm
1.Sắn củ tƣơi 216 4,32 (tấn/ tấn SP)
2.Nƣớc 15000 30 (m3/ tấn SP)
3.Lƣu huỳnh 0,1 2 (kg/tấn SP)
Chú ý: - 1 tấn nƣớc = 1 m3 nƣớc
- Công suất của nhà máy: 50 tấn SP/ngày
Tham chiếu bảng định mức tiêu hao nguyên nhiên vật liệu trong quá trình chế biến tinh bột sắn (bảng 3.13), cho thấy công nghệ sản xuất tinh bột sắn của nhà máy vẫn sử dụng lƣợng nguyên nhiên liệu cao hơn.
Bảng 3. 13: Định mức tiêu thụ đầu vào chế biến tinh bột sắn [8]
Đầu vào Đơn vị Việt Nam Các nƣớc khác Thực hành tốt
1.Sắn củ tƣơi tấn/ tấn SP 3,67 – 5,00 3,5 – 4 3,67 – 4,5 2.Nƣớc m3/ tấn SP 30 – 40 24 – 30 24 – 35 3.Phèn chua kg/ tấn SP 0,08 – 0,09 0,066 – 0,08 0,066 – 0,08 4.Lƣu huỳnh kg/ tấn SP 2 – 2,78 2,0 – 2,2 2,0 – 2,5 5.Năng lƣợng 5.1.Dầu FO tấn/ tấn SP 0,03 – 0,05 0,03 – 0,04 0,03 – 0,04 Hoặc5.2.Than cám tấn/ tấn SP 0,6 – 0,8 0,5 – 0,7 0,5 – 0,6 5.3.Điện Kwh/ tấn SP 175 – 180 120 – 130 120 – 150
Thông qua q trình kiểm tốn và tiến hành khảo sát khu vực sản xuất của nhà máy, cho thấy kết quả là lƣợng nƣớc tiêu thụ cho 1 tấn tinh bột thành phẩm của nhà máy trên thực tế vào khoảng 30 ÷ 35 m3 cao hơn định mức sử dụng đầu vào thực hành tốt ở bảng 3.12 là 24m3. Có nhiều ngun nhân dẫn đến tình trạng lãng phí nƣớc trong sản xuất tại nhà máy (bảng 3.14). Trong đó, ngun nhân chủ yếu là do khơng kiểm sốt được lượng nước đầu vào và hạn chế quay vòng tái sử dụng
nước thải. Ví dụ tại cơng đoạn rửa củ là công đoạn sử dụng lƣợng nƣớc chủ yếu
trong quá trình sản xuất thì nƣớc sạch đƣợc sử dụng khá lãng phí, khơng kiểm sốt, khơng tuần hồn. Nƣớc sạch sẽ giảm đáng kể trong công đoạn này nếu nƣớc rửa đƣợc tuần hồn lại nhiều lần tạo vịng khép kín. Nước sử dụng cho mục đích vệ sinh cơng nghiệp như: rửa máy móc, thiết bị, nhà xưởng… cũng rất lãng phí.
Ngồi ra các nguyên nhân khác phải kể đến nhƣ: thất thốt nước từ rị rỉ các thiết
bị, các đường ống nước trong dây truyền sản xuất .
Bảng 3. 14:Tóm tắt các nguyên nhân gây tổn thất nƣớc và gia tăng nƣớc thải thải
Vấn đề môi trƣờng Nguyên nhân
Tiêu hoa nƣớc cao Không kiểm soát hiệu quả lƣợng nƣớc cấp cho các công đoạn sản xuất
Chƣa thực hiện quay vòng tái sử dụng nƣớc Hiện tƣợng rị rỉ bơm, đƣờng ống
Lãng phí nƣớc trong việc vệ sinh máy móc, thiết bị, sàn nhà Ý thức tiết kiệm nƣớc của cơng nhân đang cịn thấp
Hệ thống xử lý nƣớc thải chƣa đạt hiệu quả triệt để
Các dòng thải với mức độ ô nhiễm khác nhau chƣa đƣợc phân luồng hiệu quả trƣớc khi xử lý
Tỷ lệ lƣợng sắn củ tƣơi nguyên liệu đầu vào và lƣợng thành phẩm thực hành tại nhà máy vào khoảng 4 tấn sắn nguyên liệu/1 tấn tinh bột sắn thành phẩm, trong khi đó định mức thực hành tốt trong sản xuất tinh bột sắn là 3,6 tấn sắn nguyên liệu/1 tấn tinh bột sắn thành phẩm. Tinh bột bị mất đi trong tất cả các công đoạn sản
xuất, từ xử lý sơ bộ, tách bột (chủ yếu trong kỹ thuật tách bã, ly tâm,..) và trong hoàn thiện sản phẩm (sấy). Các nguyên nhân gây thất thoát tinh bột: rơi vãi nguyên liệu, rơi vãi và thất thốt tinh bột hịa trong nƣớc, thốt thốt tinh bột trong q trình tách bã, ly tâm, sấy…
Về tiêu thụ năng lƣợng, nhà máy đã đầu tƣ hồn thiện hệ thống xử lý nƣớc thải bằng cơng nghệ sinh học có khả năng cung cấp khí biogas cho hoạt động của lò hơi dùng thay thế nguyên liệu đốt là than và dầu FO.
Việc tiêu thụ nhiều nguyên nhiên vật liệu trên một đơn vị sản phẩm cao hơn so với tiêu chuẩn sẽ làm tăng giá thành sản xuất, tăng chi phí xử lý mơi trƣờng dẫn đến giảm tính cạnh tranh. Các nguyên nhân gây thất thoát nguyên vật liệu và gia tăng chất thải tại nhà máy đƣợc thể hiện trong bảng 3.15.
Bảng 3. 15: Tóm tắt các ngun nhân gây thất thốt ngun vật liệu và gia tăng chất thải
Vấn đề môi trƣờng Nguyên nhân Tiêu hao nguyên liệu
cao
Rơi vãi nguyên liệu ban đầu
Rơi vãi và thất thoát tinh bột hòa trong nƣớc do rò rỉ từ các thiết bị trong dây chuyền sản xuất
Thất thốt tinh bột trong q trình tách bã, sấy
Nƣớc thải từ một số cơng đoạn có chứa hàm lƣợng tinh bột chƣa đƣợc đƣợc tái sử dụng để tận thu tinh bột
Tiêu hao năng lƣợng cao
Thất thốt nhiệt do rị rỉ hơi nhiều
Thất thoát nhiệt do bảo ơn chƣa tốt, cịn hở nhiều trên đƣờng ống hơi, chƣa tận dụng đƣợc nhiệt dƣ nƣớc làm mát
3.6. XÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC PHƢƠNG ÁN GIẢM
THIỂU/XỬ LÝ CHẤT THẢI VÀ NÂNG CAO HIỆU SUẤT SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN.
lợi ích đáng kể cho nhà máy ở thời điểm hiện tại và trong tƣơng lai khi nhà máy đã có dự định nâng quy mơ sản xuất từ 50 tấn TBTP/ngày lên 200 tấn TBTP/ngày.
3.6.1. Biện pháp quản lý và xử lý nƣớc thải
a. Hiện trạng công tác quản lý và xử lý nƣớc thải
- Nƣớc thải sinh hoạt: nƣớc thải sinh hoạt với lƣu lƣợng 7,7 m3/ngày sau khi đƣợc xử lý trong bể tự hoại sẽ đƣợc hòa chung vào dòng thải sản xuất để xử lý tiếp.
- Nƣớc mƣa chảy tràn: nhà máy đã xây dựng hệ thống cống rãnh bê tông
thu gom nƣớc mƣa chảy tràn tách khỏi hệ thống dẫn nƣớc thải sản xuất và nƣớc thải sinh hoạt để xử lý bằng phƣơng pháp cơ học, song chắn rác, hố ga, lắng cặn và thu hồi váng dầu.
- Nƣớc thải sản xuất:
+ Nƣớc vệ sinh công nghiệp: nguồn nƣớc này bị nhiễm dầu, hóa chất và nồng độ chất rắn lơ lửng cao nên đƣợc tập trung theo đƣờng ống dẫn về trạm xử lý nƣớc thải chung của nhà máy.
+ Nƣớc thải sản xuất của cơng nghệ chế biến tinh bột sắn có nồng độ chất hữu cơ cao nên nhà máy đã lựa chọn xử lý bằng phƣơng pháp sinh học lên men yếm khí dịng chảy ngƣợc qua lớp bùn hoạt tính (UASB) với cơng nghệ xử lý hóa học (hình 3.3). Khí biogas sinh ra trong quá trình lên men, đƣợc thu hồi và tái sử dụng làm năng lƣợng đốt lị hơi.
Hình 3. 3: Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải sản xuất Nhà máy chế biến tinh bột sắn Bá Thƣớc[6]
Thuyết minh công nghệ:
1. Vận chuyển dịch thải:
Nƣớc thải từ nhà máy đƣợc đƣa tới hệ thống xử lý thông qua hệ thống đƣờng ống thích hợp tới bể điều hịa. Sau đó đƣợc chảy sang bể trung hịa acid. Trƣớc khi bơm vào bể yếm khí.
2. Bể trung hịa, điều lƣu:
Nƣớc thải từ hố thu của bể chảy tràn tới bể trung hòa. Trong bể trung hòa, một phần dịch thải đã qua xử lý đƣợc hồi lƣu về để trộn lẫn với dịch thải thô đi vào. Tác dụng của động thái này là nhằm phá vỡ các hỗn hợp mạch dài của các phân tử hữu cơ trong dịch thải thành các hỗn hợp mạch ngắn hơn và thốt khí CO2, H2S đồng thời điều chỉnh pH của dịch đầu vào bể kị khí từ pH = 3,8 - 4,5 lên mức pH = 5,5 – 6,5 (mà khơng cần dùng hóa chất để tăng pH). Ngồi ra cịn có tác dụng pha loãng và làm giảm bớt các tác nhân gây hại cho vi sinh vật. Điều này sẽ giúp tuần hoàn vi sinh trong bể và làm tăng khả năng sản sinh khí biogas trong bể kị khí và
BỂ ĐỒNG HĨA LỌC RÁC BỂ ĐIỀU HỊA LƢU LƢỢNG BỂ TRUNG HỊA BỂ YẾM KHÍ (USBA) NƢỚC THẢI BỂ TÁCH MÙI BỂ AEROTEN BỂ LẮNG 2 HỒ SINH HỌC BỂ CHỨA BÙN BIOGAS BỂ LẮNG 1
đảm bảo sự ổn định về pH trong môi trƣờng sống của vi sinh. Dịch sau khi vào bể trung hòa tiếp tục đƣợc bơm cấp vào bể kị khí để xử lý.
3. Bể phân hủy kị khí (yếm khí):
Đây là phần quan trọng nhất của hệ thống xử lý dịch thải, các thiết bị khác chỉ đóng vai trị hỗ trợ. Bể đƣợc đào dạng hình chữ nhật và nằm chìm dƣới mặt đất. Bề mặt thành, nóc và đáy bể đƣợc phủ kín bằng lớp bạt HDPE để tránh dịch thải thẩm thấu và bảo vệ thành bể đồng thời có tác dụng nhƣ bình gom khí gas. Đáy bể đƣợc lắp các dàn cấp dịch bằng nhựa PVC, và các thiết bị phối trộn băng INOX nhằm khuấy trộn đều dịch trong bể, để hƣớng vi sinh tiếp xúc đều với thức ăn, tránh sự đóng váng, tạo dịng và giảm điểm chết lƣu thông trong bể….
Các vi sinh vật đƣợc nuôi cấy với số lƣợng lớn và tập trung thành lớp tại đáy bể sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan trong dịch thải và sinh khí mêtan, CO2 và sinh khối (biomass).
Phần nƣớc sau khi tách bùn đƣợc bơm bể phản ứng kỵ khí UASB, bên cạnh việc phân huỷ phần lớn các chất hữu cơ thì CN- cũng đƣợc phân huỷ đáng kể tại đây, nhằm giảm đến mức thấp nhất nồng độ CN- .
Dịch đã qua xử lý gồm bùn (biomas) và nƣớc thải từ đáy bể dâng lên phía trên, qua các đƣờng ống xả và tới hệ thống vận chuyển dịch thải và đƣợc đƣa tới bể hiếu khí để tiếp tục xử lý. Một phần bùn và dịch thải sẽ đƣợc tuần hồn về bể trung hịa để phản ứng. Nƣớc thải sau khi xử lý sẽ đƣợc chảy tràn ra hệ thống xử lý hiếu khí thuộc giai đoạn 2.
4.Thu hồi và vận chuyển khí
Các bọt khí metan thốt ra khỏi dịch thải đi lên phía trên bể phân hủy và đƣợc thu hồi qua đƣờng ống thu hồi gas lắp hai bên nóc bể. Khí từ bể kị khí đƣợc đƣa qua thiết bị rửa CO2, lọc H2S và đƣợc máy nén hút chuyển đến thiết bị đốt (lị hơi, bếp ăn ...). Phần khí thừa hoặc không dùng đến (khi nhà máy dừng do sự cố, nghỉ định kỳ hoặc dừng sản xuất) đƣợc đƣa vào hệ thống đốt khí dƣ.
5.Bể trung hồ:
Để cân bằng các hợp chất trƣớc khi đƣa vào xử lý cơng đoạn hiếu khí.
Nƣớc thải sau khi đi ra khỏi hệ thống xử lý yếm khí thƣờng có các mùi hơi thối đi kèm và phát tán ra. Để các mùi hơi đó khơng phát tán ra mơi trƣờng cần có thiết bị này để thu gom và xử lý. Hệ thống này thực hiện trên nguyên lý: dùng khí để tách.
7. Bể lắng 1 sinh học : để lắng cặn trƣớc khi đƣa đi xử lý các công đoạn tiếp