Như trên đã đề cập, hiện ở Việt Nam hầu hết các nhà máy sản xuất tinh bột sắn đều áp dụng hệ thống hồ sinh học để xử lý nước thải. Hệ thống hồ được áp dụng hầu như ở dạng hồ yếm khí. Quá trình phân hủy đã tạo ra một lượng lớn khí sinh học, vừa góp phần gia tăng khối lượng khí nhà kính vừa gây thất thoát nguồn năng lượng có giá trị. Bên cạnh đó, hồ yếm khí thường gây phát sinh mùi hôi và tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nước mặt và nước ngầm. Chính vì vậy, việc cải tạo các hồ sinh học thành chuỗi hồ xử lý yếm-hiếu khí vừa đảm bảo chất lượng dòng ra vừa tận thu được khí sinh học phục vụ trực tiếp cho sản xuất (cấp nhiệt cho lò sấy, chạy máy phát điện cho vận hành thiết bị, cấp khí cho hồ hiếu khí…)
Hệ thống xử lý bằng hồ CIGAR ngoài việc thu hồi và sử dụng làm nhiên liệu mà còn đem lại lợi nhuận qua việc bán tín dụng carbon hay nhận hỗ trợ tài chính từ bán chứng nhận xả thải qua cơ chế phát triển sạch (CDM) theo nghị định thư Kyoto. Nghị định thư Kyoto ra đời tháng 12/1997 quy định bắt buộc 39 nước phát triển phải cắt giảm lượng khí thải xuống 5% so với năm 1990. Để tạo thuận lợi cho các nước phát triển thực hiện nghĩa vụ đó, một cơ chế mềm được đưa ra trong đó có cơ chế “phát triển sạch – CDM” , các nước phát triển có thể thực hiện việc giảm lượng khí thải ở các nước khác ngoài nước mình và phải có chứng chỉ phát thải (CER) chứng minh là dự án được triển khai ở nước thụ hưởng. Vì vậy, từ tháng 5/2005 khi nghị định thư Kyoto có hiệu lực đã có 1.100 dự án CDM được phê duyệt
trên toàn thế giới với khoảng 200 triệu chứng chỉ CER hàng năm. Tính đến năm 2009, Việt Nam có 33 dự án được đăng ký là dự án CDM với tổng tín dụng phát thải là 14.863.116 tấn CO2; trong đó có 7 dự án CDM xử lý nước thải các nhà máy sản xuất tinh bột sắn. Đây là những dự án thiết thực, mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp và phía đối tác, đang được các doanh nghiệp trong nước quan tâm.
3.4.3. Đề xuất công nghệ khả thi xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn.
Những công nghệ truyền thống không đáp ứng được yêu cầu xử lý nước thải ngành sản xuất tinh bột sắn tại Việt Nam.
Công nghệ được áp dụng phổ biến để xử lý nước thải giàu chất hữu cơ thu biogas là bể UASB hoặc một số dạng bể xử lý yếm khí khác. Tuy nhiên với khối lượng nước thải rất lớn (1.200 ÷ 2.000 m3/ngày), hàm lượng chất hữu cơ rất cao lại thuộc loại chất chậm và khó chuyển hóa như tinh bột sống, pectin không tan từ vỏ sắn, zenlulo trong xơ sắn, để xử lý chúng cần thời gian lưu lớn. Điều đó đồng nghĩa với vốn đầu tư lớn cho xây dựng bể UASB với dung tích đáp ứng được yêu cầu xử lý.
Một công nghệ khác hiện được áp dụng phổ biến ở nhiều cơ sở sản xuất là sử dụng hệ thống hồ sinh học hở không thu hồi khí biogas đã cho hiệu quả thấp, đồng thời gây ô nhiễm môi trường không khí, môi trường nước và gây tổn thất một nguồn cacbon đáng kể.
Để tiết kiệm chi phí xây dựng và tận thu được biogas sinh ra, nhiều cơ sở sản xuất quy mô lớn của Thái Lan và một số cơ sở sản xuất tinh bột sắn ở miền Trung và miền Nam nước ta như C.ty TNHH SX-XNK lương thực Bình Dương (Cty Bidofood), cty CP NSTP Quảng Ngãi (với các nhà máy SXTBS Quảng Ngãi, nhà máy SXTBS Sơn Hải-Sơn Hà, nhà máy SXTBS Đakto, nhà máy SXTBS Đông Xuân, nhà máy SXTBS Tân Châu), Nhà máy SXTBS Krông Bông (Đác Lắc), Công ty liên doanh SXTBS Kon Tum …. đã sử dụng hồ yếm khí phủ bạt xử lý nước thải
thu biogas, bước đầu đạt hiệu quả cao. Một yếu tố quan trọng khiến công nghệ CIGAR mang tính khả thi cao là hiệu quả thu biogas.
Dựa vào các kết quả phân tích trên, công nghệ xử lý nước thải cho sản xuất tinh bột sắn được đề xuất gồm:
3.4.3.1. Phƣơng án 1: Xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn với một dòng thải.
a. Sơ đồ quy trình công nghệ.
Hình 3.12. Công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn với một dòng thải Nƣớc Thải ////// Bể lắng Bể trung hòa Hồ phủ bạt Hồ hiếu khí Hồ tùy tiện Tách cặn (dùng làm thức ăn chăn nuôi)
Thiết bị chắn rác Na2CO3 Biogas Hồ đối chứng Cấp khí Nguồn tiếp nhận
b. Thuyết minh công nghệ.
Nước thải từ hệ thống thu gom qua song chắc rác để loại bỏ các rác thải có kích thước lớn, như vỏ củ, rác từ quá trình rửa củ và bóc vỏ…Rác được thu gom, loại bỏ định kỳ.
Tiếp đó, nước thải được đưa vào bể lắng để loại bỏ các cặn vô cơ và các cặn lơ lửng, nhằm giảm tải trọng của hệ thống, cũng như hiệu quả xử lý ở các bước tiếp theo. Cặn lắng được thu gom làm thức ăn chăn nuôi.
Do nước thải ban đầu có độ pH thấp, không thuận lợi cho quá trình phân hủy yếm khí, vì vậy cần được trung hòa (bằng xô đa Na2CO3 nồng độ 150÷200 g/m3) để nâng pH lên trên 6,5 ở bể trung hòa.
Sau đó nước thải được đưa vào bể hoặc hồ phủ bạt để xử lý yếm khí. Thiết bị phân hủy yếm khí được trang bị hệ thống ống dẫn thu biogas. Khí sinh học thu được được sử dụng cho các mục đích khác nhau của nhà máy như đốt lò sấy, chạy máy phát điện hay phục vụ sinh hoạt.
Mặc dù bể CIGAR cho hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao, nhưng để đạt được tiêu chuẩn xả thải, nước thải sau xử lý bằng bể CIGAR được xử lý qua hệ thống hồ gồm hồ hiếu khí và hồ ổn định đảm bảo dòng ra đạt tiêu chuẩn thải loại B (TCVN 5945 – 2005)
3.4.3.2. Phƣơng án 2: Xử lý nước thải đối với công nghệ sản xuất tinh bột sắn với 2 dòng thải.
a. Sơ đồ quy trình công nghệ.
Hình 3.13. Công nghệ đề xuất xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn có 2 dòng thải
Dòng thải từ công đoạn rửa rủ, tách vỏ ////// Bể lắng cát, vỏ vụn Bể trung hòa Hồ phủ bạt Hồ hiếu khí Nguồn tiếp nhận Thiết bị chắn rác Na2CO3
Dòng thải từ công đoạn trích ly, tách nƣớc
Biogas
Bể lắng cặn
Cặn lắng
(dùng làm thức ăn chăn nuôi)
Hồ tùy tiện
Hồ đối chứng
b. Thuyết minh quy trình công nghệ.
Dòng thải ở công đoạn rửa và tách vỏ nước thải chứa chủ yếu là cát, sạn, hàm lượng chất hữu cơ không cao (BOD < 1000mg/l), pH ít biến động, thường khoảng 6,5÷6,8. Để giảm tải trọng cho hệ thống, dòng thải ở công đoạn này sau khi qua song chắn rác được đưa vào bể lắng cát, vỏ vụn.
Dòng thải ở công đoạn trích ly chiếm khoảng 60% tổng lượng nước sử dụng, chứa chất ô nhiễm hữu cơ rất cao (COD từ 11.000-15.000 mg/l; BOD từ 4.000- 9.000 mg/l), cặn lơ lửng, cặn khó chuyển hóa lớn (gồm xơ mịn, pectin và các cặn không tan khác), pH thấp (3,5÷4,0) [5]. Dòng thải ở công đoạn này được đưa vào bể tách cặn. Được trung hòa (bằng xô đa Na2CO3 nồng độ 150÷200 g/m3) để nâng pH lên trên 6,5 ở bể trung hòa. Sau đó nước thải được đưa vào bể hoặc hồ phủ bạt để xử lý yếm khí.
Hai dòng thải sau đó được xử lý qua hệ thống hồ gồm hồ hiếu khí và hồ ổn định đảm bảo dòng ra đạt tiêu chuẩn thải loại B (TCVN 5945 – 2005).
CHƢƠNG IV:
HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN
CÔNG TY TNHH MINH QUANG - YÊN BÁI
4.1. Tổng quan về nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái. 4.1.1. Sơ lƣợc về nhà máy. 4.1.1. Sơ lƣợc về nhà máy.
Nhà máy tinh bột sắn Minh Quang nằm trên địa bàn bản Sang Đốm, xã Nghĩa Lợi, thị xã Nghĩa Lộ – Yên Bái. Tổng diện tích mặt bằng khu vực nhà máy khoảng 20 ha. Phía Đông giáp với suối Thia, các phía còn lại giáp với khu vực sản xuất nông nghiệp của người dân địa phương, đường dẫn vào nhà máy cách quốc lộ 32 khoảng 1,5 Km. Nhà máy có vị trí thuận lợi về giao thông đường bộ để chuyên chở nguyên, nhiên liệu đến cũng như sản phẩm đi tiêu thụ.
Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang được thiết kế với công suất khoảng 10.000 tấn sản phẩm /năm. (50 tấn sản phẩm/ngày). Thời gian hoạt động của nhà máy là 200 ngày/năm từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau, sản xuất 2 ca/ngày, 8 giờ/ca. Cơ cấu tổ chức của nhà máy được thể hiện như hình 4.1.
Hình 4.1. Cơ cấu tổ chức nhà máy SXTBS Minh Quang – Yên Bái 4.1.2. Công nghệ sản xuất của nhà máy.
a. Sơ đồ quy trình công nghệ:
Công nghệ sản xuất tại nhà máy tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái là công nghệ của Trung Quốc đã được cải tiến, sơ đồ công nghệ được thể hiện trong hình 4.2 Giám đốc nhà máy Phó giám đốc 1 Phó giám đốc 2 P. KT- KCS P. Nguyên Liệu P.HC-TH P.Thị Trƣờng P. Kế toán Sản xuất trực tiếp
Hình 4.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất nhà máy SXTBS Minh Quang– Yên Bái kèm dòng thải [11] Sắn củ tƣơi Bóc vỏ khô Rửa bóc vỏ lụa Nghiền lần I Nghiền lần II Tách bã lần I Tách bã lần II Tách bã lần III Tách mủ lần I Tách mủ lần II Ly tâm tách nƣớc Sản phẩm Nƣớc thải Nƣớc Nƣớc thải Nƣớc mủ I Vỏ củ, tạp chất Sấy khô Nƣớc Nƣớc Nƣớc Nƣớc Bã xơ Đóng gói Bã I Bã II Nƣớc mủ II Nƣớc thải
b. Giải trình công nghệ:
Quy trình công nghệ sản xuất tại nhà máy tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái gồm có các công đoạn sau:
- Tách vỏ:
Sắn củ tươi được chuyển qua băng chuyền vào thiết bị tách vỏ, tại đây vỏ gỗ và các tạp chất (cát, sạn) được loại bỏ.
- Rửa nguyên liệu:
Mục đích là làm sạch nguyên liệu. Quá trình rửa nguyên liệu được thực hiện nhờ thiết bị rửa lồng quay với vận tốc quay 10-15 vòng/phút. Khi lồng quay, nước được tưới liên tục nhờ bộ phận phân phối nước. Trong lồng quay, các củ sắn va chạm vào nhau và va chạm vào thành lồng làm cho lớp vỏ lụa tách ra. Các tạp chất và một số chất hòa tan trong nguyên liệu như độc tố, tanin, gluxit dễ tan... khuếch tán vào trong nước rửa nguyên liệu.
- Nghiền:
Củ sắn sau bóc vỏ được nghiền thành bột nhão nhằm phá vỡ tế bào trong thịt củ giải phóng tinh bột. Để nâng cao hiệu quả thu hồi tinh bột đồng thời hạn chế làm sơ bã quá nhỏ gây khó tách hoàn toàn ra khỏi tinh bột, quá trình nghiền được tiến hành qua 2 bước: Nghiền I (nghiền sơ bộ) phá vỡ thịt củ, sau đó được nghiền tinh qua thiết bị nghiền II
Bột nhão sau nghiền gồm tinh bột, xơ và các chất hòa tan như đường, protein, chất khoáng, enzim ...
- Tách bã:
- Tách bã I: Có chức năng tách các hạt nguyên liệu kích thước lớn và xơ thô
(bã I). Để tận thu tinh bột bã I được đưa trở lại nghiền II để nghiền lại.
- Tách bã II: Sữa bột sau tách bã I được đưa vào tách bã II để loại xơ thô và
hạt thịt củ kích thước nhỏ. Bã II được đưa trở lại thiết bị tách bã I nhằm tận thu tinh bột còn trong bã.
- Tách bã III: Sữa bột thô được đưa vào thiết bị tách bã III để loại sơ mịn. Bã
xơ được đưa đi tách nước bằng máy tách bã tận thu. Và được thu gom bán làm thức ăn gia súc
- Tách mủ:
Để loại các chất hòa tan và tách bột đen (sơ mịn, các chất khoáng hòa tan khác, protein, pectin không tan,...). Sữa bột được tách mủ qua 2 bước (tách mủ I và II). Nước tách mủ II được hồi lưu vể tách mủ I để tái sử dụng nước.
Sau tách mủ thu được tinh bột ướt.
- Hoàn thiện sản phẩm:
Tinh bột ướt được đem đi ly tâm tách nước, sau đó được sấy khô đến độ ẩm 12-13% và đóng gói sản phẩm.
4.1.3. Đặc trƣng nƣớc thải nhà máy.
Nước thải sản xuất nhà máy tinh bột sắn Minh Quang gồm 3 nguồn chính: nước rửa củ, nước tách mủ và nước rửa nhà sàn. Trong đó chủ yếu là nước rửa củ (25%) và nước tách mủ (75%). Tổng lượng nước thải sản xuất của nhà máy khoảng 2.000 m3/ngày. Đặc trưng nước thải được thể hiện trong bảng 4.1.
Bảng 4.1. Đặc trƣng nƣớc thải nhà máy SXTBS Minh Quang – Yên Bái [11]
TT Thông số Đơn vị Nƣớc rửa củ Nƣớc tách mủ
TCVN 5945 – 2005 cột B 1 pH - 6,5 - 6,8 5,6 - 6,1 5,5 ÷ 9 2 COD mg/l 1.200 - 1.500 8.000 - 9.000 80 3 BOD5 mg/l 780 - 975 5.200 - 6.200 50 4 SS mg/l 750 - 1150 1.240 - 1.390 100 5 ∑N mg/l - 122 - 175 30 6 ∑P mg/l - 17,7 - 24 6
7 Khối lượng m3/ngày 500 1.500
4.1.4. Công nghệ xử lý nƣớc thải đang đƣợc áp dụng.
Hiện tại nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái đã đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ xử lý yếm khí có thu hồ biogas bằng hồ CIGAR. Công nghệ xử lý nước thải đang áp dụng ở nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái thể hiện trong hình 4.3.
a. Sơ đồ quy trình công nghệ (hình 4.3).
Hình 4.3. Công nghệ xử lý nƣớc thải nhà máy SXTBS Minh Quang– Yên Bái
Dòng thải từ công đoạn rửa rủ
Bể lắng sơ bộ (6) Bể điều hòa (7) Bể CIGAR (8) Hô hiếu khí (9) Hồ sinh học I (10) Na2CO3
Dòng thải từ công đoạn tách mủ
Biogas Bể lắng cặn (5) Nguồn tiếp nhận Hồ sinh học II (11) Lò sấy Đốt gas dư
b. Giải trình công nghệ:
- Xử lý sơ bộ:
Nước rửa củ được thu gom đưa vào bể lắng (6) để tách cát sạn, vỏ sắn cuốn theo trước khi vào bể điều hòa (7).
Nước tách mủ còn chứa xơ, hạt tinh bột và vỏ sắn kích thước nhỏ được đưa vào bể lắng tách cặn (5). Bể hoạt động gián đoạn. Nước sau lắng cặn vào bể điều hòa (7). Cặn giàu tinh bột được tận thu bán làm thức ăn gia súc.
Toàn bộ nước thải sản xuất được gom về bể điều hòa (7) trong trường hợp cần thiết có thể điều chỉnh pH trước khi xử lý yếm khí.
- Xử lý yếm khí thu biogas.
Quá trình xử lý yếm khí thu biogas được thực hiện trong hồ CIGAR (số 8). Hồ được lót đáy chống thấm bằng bạt HDPE (nhập khẩu từ Thái Lan) dày 0,5mm. Bạt phủ mặt hồ thu biogas dày 1mm.
Các chất ô nhiễm hữu cơ được phân giải và chuyển hóa tạo biogas với hàm lượng mêtan cao (62÷65%). Biogas thu được được sử dụng kết hợp với than làm nhiên liệu cho lò sấy khô tinh bột.
- Xử lý bằng hồ sinh học.
Nước thải sau khi ra khỏi hồ CIGAR được chuyển vào hồ hiếu khí (9). Không khí cấp cho quá trình oxy hóa nhờ hệ thống ống cung cấp khí nén.
Sau xử lý hiếu khí, nước thải được chuyển sang hồ tùy tiện.
Cuối cùng nước thải được chuyển vào hồ đối chứng (11) Tại hồ sinh học (11) có thể nuôi cá làm sinh vật kiểm chứng.
Bảng 4.2 thể hiện các hạng mục chính và đặc điểm kỹ thuật của các công trình.
Bảng 4.2. Hiện trạng hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái
TT Hạng mục Đặc điểm kỹ thuật
1 Hệ thống thu gom các nguồn nước thải và xử lý sơ bộ
- Hệ thống đường ống thu gom và các hố ga - 02 bể xử lý lắng tách cặn mủ V5 = 2*450 m3