Bảng 3.6. Nguyên nhân và các giải pháp SXSH cho hộ gia đình Ông Hiệp
Dòng thải Nguyên nhân Giải pháp SXSH
1. Nước thải nhiều, chứa hàm lượng tinh bột 1.1 Củ chứa nhiều đất cát, không có quá trình rửa củ
1.1.1 Kiểm soát lượng tạp chất: đất, cát lẫn vào trong sắn nguyên liệu trước khi nhập
1.1.2 Tiến hành rửa củ trước khi nghiền bằng máy quay ly tâm
1.2 Ý thức của công nhân chưa tốt
1.2.1 Giáo dục, tuyên truyền, nhắc nhở người làm việc tiết kiệm nước
1.3 Nước thải và nước sinh hoạt thải vào một nơi, chưa tái sử dụng
1.3.1 Phân tách nguồn nước thải sản xuất riêng ra để xử lý thu hồi biogas phát điện, phát nhiệt 1.3.2 Tái sử dụng lại nước từ quá trình lắng bột để rửa củ
1.4 Bột văng ra từ bồn tách bột
1.4.1 Không chứa quá đầy bột trong bồn
1.5 Có sự rò rỉ, chảy tràn tại nhiều bộ phận
1.5.1 Không chứa bột gần đầy miệng hồ 1.5.2 Kiểm tra thường xuyên bể chứa, lập tức sửa chữa các vết nứt trên bể, các vết rách, thủng trên tấm bạt lót ở hồ lắng
1.5.3 Kiểm soát, sửa chữa các vị trí rò rỉ của đường ống nước
1.6 Lắng tách bột chưa hiệu quả
1.6.1 Thay bằng các vòi chênh lệch độ cao khác nhau để xả nước sau lắng nhằm giảm sự xáo động lớp bột bên dưới
1.7 Vệ sinh nhà xưởng không hợp lý
1.7.1 Vệ sinh thiết bị, nền nhà 1 lần cuối ngày/ buổi làm việc
1.7.2 Tăng áp lực nước cho hệ thống rửa, vệ sinh
2. Bã thải 2.1 Bã chứa hàm lượng ẩm cao và chứa tinh bột
2.1.1 Xem xét lại hệ thống tách bã để hạn chế lượng tinh bột lẫn vào trong bã
2.1.2 Lắp đặt thiết bị tách bã để giảm hàm lượng ẩm
2.2 Bã thải quản lý chưa thích hợp
2.2.1 Tận thu lại bã thải (trồng nấm, làm phân bón, thức ăn cho gia súc, nhiên liệu cho hầm biogas)
2.2.2 Trang bị bồn chứa để thu hồi xác bả mì sau khi xay, tách bột
3. Bụi tinh bột
3.1 Bụi bay làm thất thoát
3.1.1 Nhắc nhở người làm việc cẩn thận hơn trong khâu thu hồi bột, đóng bao sau khi phơi 4. Bột rơi
vãi
4.1 Bạt phơi bị rách 4.1.1 Thay mới những tấm bạt cũ để phơi bột 4.1.2 Lát gạch men hồ lắng bột thay vì lót nhựa (tấm bạt sau dùng để phơi bột)
4.2 Bố trí mặt bằng chưa hợp lý
4.2.1 Bố trí lại mặt bằng để giảm rơi vãi nguyên liệu giữa các công đoạn, tiết kiệm được chi phí nhân công
5. Tiếng ồn
5.1 Các thiết bị máy móc cũ
5.1.1 Bảo dưỡng máy móc, các động cơ nhằm giảm tiếng ồn và tăng hiệu suất
6. Điện 6.1 Không kiểm soát được
6.1.1 Trang bị đồng hồ đo điện
6.2 Rò rỉ điện 6.2.1 Vít chặt các vị trí tiếp xúc điện để tránh hiện tượng đánh lửa gây hao phí điện, cháy động cơ
6.3 Bơm nước quá nhiều lần
6.3.1 Lắp đặt bồn hoặc hồ chứa nước
3.2.4. Sàng lọc các giải pháp
Từ các cơ hội hay giải pháp SXSH đề ra cần phải được sàng lọc để loại đi các trường hợp không thực tế.
Bảng 3.7. Bảng sàng lọc và phân loại giải pháp SXSH cho gia đình Ông Hiệp Các giải pháp SXSH Phân loại Thực hiện
ngay Nghiên cứu thêm Loại bỏ Bình luận/ Lý do
1.1.1 Kiểm soát lượng tạp chất: đất, cát lẫn vào trong sắn nguyên liệu trước khi nhập
Quản lý nội vi
Đơn giản, dễ
thực hiện
1.1.2 Tiến hành rửa củ trước khi nghiền bằng máy quay ly tâm Cải tiến thiết bị Cần chi phí 1.2.1 Giáo dục, tuyên truyền, nhắc nhở người làm việc tiết kiệm nước
Quản lý nội vi
Dễ thực hiện
1.3.1 Phân tách nguồn nước thải sản xuất riêng ra để xử lý thu hồi biogas phát điện, phát nhiệt
Thay đổi công nghệ
Chi phí cao 1.3.2 Tái sử dụng lại nước
từ quá trình lắng bột để rửa củ. Thu hồi và tuần hoàn tại chỗ
1.4.1 Không chứa quá đầy bột trong bồn.
Quản lý nội vi
Đơn giản, dễ
thực hiện 1.5.1 Không chứa bột đầy
miệng hồ. Quản lý nội vi
Đơn giản, dễ
thực hiện 1.5.2 Kiểm tra thường xuyên
bể chứa, lập tức sửa chữa các vết nứt trên bể, các vết rách, thủng trên tấm bạt lót ở hồ lắng Quản lý nội vi Đơn giản, dễ thực hiện 1.5.3 Kiểm soát, sửa chữa
các vị trí rò rỉ của đường ống nước Quản lý nội vi Đơn giản, dễ thực hiện
1.6.4 Thay bằng các vòi chênh lệch độ cao khác nhau để xả nước sau lắng. Thay đổi công nghệ Đơn giản 1.7.1 Vệ sinh thiết bị, nền nhà 1 lần cuối ngày/buổi làm việc Quản lý nội vi Đơn giản, dễ thực hiện 1.7.2 Tăng áp lực nước cho
hệ thống rửa, vệ sinh Cải tiến thiết bị
Dễ thực hiện
2.1.1 Xem xét lại hệ thống tách bã để hạn chế lượng tinh bột lẫn vào trong bã
Kiểm soát quá trình 2.1.2 Lắp đặt thiết bị tách bã để giảm hàm lượng ẩm Bổ sung thiết bị Chưa có kinh phí 2.2.1 Tận thu lại bã thải
(trồng nấm, làm phân bón, thức ăn cho gia súc, nhiên liệu cho hầm biogas)
Sản xuất sản phẩm phụ Nghiên cứu thêm 2.2.2 Trang bị bồn chứa để
thu hồi xác bả mì sau khi xay, tách bột Bổ sung thiết bị Tốn kém, không khả thi 3.1.1 Nhắc nhở người làm
việc cẩn thận hơn trong khâu thu hồi bột, đóng bao sau khi phơi
Quản lý nội vi Đơn giản, dễ thực hiện 4.1.1 Thay mới những tấm bạt cũ để phơi bột Bổ sung thiết bị 4.1.2 Lát gạch men hồ lắng bột thay vì lót nhựa Bổ sung thiết bị Kinh phí đầu tư lớn, thích hợp khi mở rộng sản xuất 4.2.1 Bố trí lại mặt bằng để
giảm rơi vãi nguyên liệu giữa các công đoạn, tiết kiệm được chi phí nhân công. Quản lý nội vi Chưa có kinh phí, chỉ thực hiện sau các giải pháp khác 5.1.1 Bảo dưỡng máy móc,
các động nhằm giảm tiếng ồn và tăng hiệu suất
Quản lý nội vi
Đơn giản, dễ
6.1.1 Trang bị đồng hồ đo
điện Bổ sung thiết bị
6.2.1 Vít chặt các vị trí tiếp xúc điện để tránh hiện tượng đánh lửa gây hao phí điện, cháy động cơ Quản lý nội vi Đơn giản, dễ thực hiện 6.3.1 Lắp đặt bồn hoặc hồ chứa nước Cần chi phí
3.2.5. Nghiên cứu tiền khả thi của một số giải pháp cần nghiên cứu thêm
Giải pháp 1: Tái sử dụng nƣớc sau lắng để rửa củ và kết hợp lắp đặt máy quay ly tâm cho quá trình rửa.
Mô tả giải pháp:
Củ khoai mì được tiến hành rửa vào vụ tháng 8 – 12, còn vụ tháng 1 – 3 thì không. Để đảm bảo chất lượng tinh bột mì thì rửa củ trước khi nghiền là việc cần thiết.
Quá trình rửa củ thông thường là ngâm củ trong một bể chứa nước và rửa thủ công bằng tay. Việc sử dụng máy rửa củ ly tâm kết hợp tái sử dụng nước chỉ không làm củ sạch hơn mà có thể làm giảm lượng nước sử dụng, nước thải và tiết kiệm nhân công.
Giải pháp được tiến hành: củ mì cho vào máy ly tâm, khi thiết bị quay nhờ lực ma sát giữa sắn với thành thiết bị và giữa các củ với nhau mà vỏ gỗ, đất đá rơi ra ngoài, nước từ hệ thống tách bột được đưa vào thiết bị ở cuối dòng ra của củ, như vậy củ sẽ sạch hơn.
Tính khả thi về mặt kỹ thuật:
Thực hiện giải pháp này đem lại một số lợi ích về mặt kỹ thuật như:
Chất lượng tinh bột cao hơn giảm tạp chất trong bột thành phẩm. Trung bình có khoảng 30 kg vỏ gỗ, đất cát/1 tấn củ mì tươi. Nếu củ không được làm sạch, nước tinh bột thu được có màu hẩm đục, tinh bột có nhiều tạp chất. Củ mì sau khi được rửa sạch, loại bỏ đất cát vỏ gỗ bên ngoài sẽ nâng cao
hiệu quả cho công đoạn nghiền, đồng thời hạn chế tạp chất làm tắt nghẽn vải lọc của thùng lọc bột.
Thiết bị rửa ly tâm đã có mặt trên thị trường hoặc có thể tự chế. Yêu cầu về diện tích, vận hành bảo dưỡng có thể đáp ứng được.
Vậy giải pháp này khả thi về mặt kỹ thuật.
Tính khả thi về mặt kinh tế:
Dựa vào khảo sát thực tế có thể đưa ra một số giả thiết cho quá trình tính toán như sau: Nước dùng rửa 1 tấn củ mì: 1 m3
Khối lượng khoai mì nguyên liệu trung bình sản xuất trong 1 năm khoảng: 40 x 3,33 = 133 tấn củ
Điện năng tính theo hộ gia đình khoảng: 2.000 VNĐ/Kwh Chi phí nước khoảng: 3.000 VNĐ/KWh
Chi phí rửa khoai mì thông thường: Chi phí nước/1 năm:
1 x 133 x 3.000 = 399.000 VNĐ (~ 400.000 VNĐ)
Máy bơm nước 0,75 KW, thời gian bơm 1 m3 nước là 0,2 h. Điện năng tiêu thụ cho 1 tấn củ 0,15 Kwh.
Chi phí điện bơm nước/1 năm: 0,15 x 2.000 x 133= 40.000 VNĐ Tổng chi phí: 400.000 + 40.000 = 440.000 VNĐ
Chi phí sau khi áp dụng giải pháp SXSH: Phí đầu tư:
Mua một máy rửa củ: 200.000 VNĐ, máy có công suất 1,5 KW, năng xuất 1 tấn/h. Điện năng tiêu thụ cho 1 tấn củ 1,5 KWh.
Máy bơm nước dùng loại 0,185 KW, điện năng tiêu thụ cho 1 tấn củ là 0,187 Kwh. Giá tiền mua 350.000 VNĐ
Tổng đầu tư: 200.000 + 350.000 = 550.000 VNĐ Phí vận hành trong 1 năm:
Máy rửa: 1,5 x 2.000 x 133 = 400.000 VNĐ Bơm nước: 0,187 x 2.000 x 133 = 50.000 VNĐ Tổng vận hành: 400.000 + 50.000 = 450.000 VNĐ
Bột thành phẩm trắng hơn nâng giá lên khoảng 200 VNĐ/kg. Trung bình 40 tấn mì thành phẩm thu được:
200 x 40 x 103 = 8.000.000 VNĐ
Mức tiết kiệm: 440.000 – 450.000 + 8.000.000 = 7.990.000 VNĐ Thời gian hoàn vốn: (550.000 / 7.990.000) x 12 = 0.83 tháng
Tính khả thi về mặt môi trƣờng:
Có thể giảm 18% lượng nước sử dụng, tương ứng giảm 18% nước thải, Nguồn phát sinh nước thải chỉ là một dòng duy nhất, hàm lượng chất ô
nhiễm cao (do giảm lưu lượng) nước thải có thể xử lý yếm khí thu hồi biogas.
Giải pháp 2: Xử lý nƣớc thải sản xuất thu hồi biogas Mô tả giải pháp:
Nước thải ngành sản xuất tinh bột sắn có chứa hàm lượng hữu cơ cao, có thể áp dụng xử lý yếm khí để sinh ra khí biogas. Trong khu vực cũng có nhiều gia đình nuôi lợn có thể kết hợp cả 2 nguồn nước thải để xử lý thu hồi biogas rất tốt. Khí từ hệ thống xử lý nước thải yếm khí thường chứa khoảng 60% khí mêtan (CH4). Có thể thu hồi và sử dụng khí gas này làm nhiên liệu cho sinh hoạt (đun nấu) của hộ gia đình hoặc sấy tinh bột vào mùa mưa, lượng gas dư thừa có thể dùng chạy máy phát sản xuất điện.
Tính khả thi về mặt kỹ thuật:
Hiện tại, đã có một số nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì lớn áp dụng hệ thống xử lý nước thải thu hồi khí biogas mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể. Tuy nhiên việc thực hiện xử lý nước thải cho các cơ sở quy mô nhỏ, các làng nghề sản xuất bột mì thì còn rất hạn chế mang tính chất thí điểm.
Hệ thống xử lý theo kiểu hầm biogas áp dụng cho xử lý nước thải tinh bột khoai mì quy mô hộ gia đình có thể áp dụng như: sử dụng túi bằng chất dẻo, hầm biogas nắp cố định, hầm nắp nổi, hầm ủ ống nằm ngang bằng bê tông hoặc hầm ủ bằng composite.
Trong đó, sử dụng túi biogas bằng nhựa dẻo Polyetylen với giá thành hấp dẫn chỉ bằng 1/4 - 1/5 giá hầm xây phù hợp với điều kiện kinh tế của các hộ gia đình sản xuất tinh bột mì nhỏ lẻ. Một số ưu điểm của biogas bằng túi ủ chất dẻo so với hầm xây là:
Kỹ thuật lắp đặt dễ dàng, chi phí lắp đặt thấp; Vận hành đơn giản, ít tốn chi phí vận hành;
Sửa chữa dễ dàng, ai cũng làm được, không cần tay nghề cao; Có thể thay đổi vị trí đặt hầm ủ một cách dễ dàng;
Có thể đặt nổi trên mặt nước ở những nơi thiếu diện tích đất. Tuy nhiên nhược điểm là:
Chỉ phù hợp cho những hộ gia đình với số lượng nhỏ; Rất dễ hư hỏng do sự phá hoại của chuột, gia súc, gia cầm;
Tuổi thọ của túi thấp tùy thuộc vào thời gian lão hóa của nguyên liệu làm túi. Dạng túi ủ có thể áp dụng cho những hộ gia đình sản xuất vài trăm kg đến 1 hoặc 2 tấn củ mì tươi/ngày.
Gần đây nhiều nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì nước ta đã áp dụng “Hệ thống xử lý nước thải theo cơ chế phát triển sạch”. Đó là sử dụng loại nhựa dẻo HDPE làm tấm bạt phủ trên toàn bộ mặt hồ chứa nước thải tinh bột mì (còn gọi là công nghệ CIGAR - Covered In Ground Anaerobic Reactor) để thu biogas và giảm ô nhiễm môi trường. Cơ chế hoạt động của hệ thống này khá đơn giản:
Nước thải tinh bột mì Bể lắng và lên men sơ bộ Bể CIGAR Các bể chứa lắng lọc qua nhiều tầng lớp xơ dừa khô Nước sạch (để nuôi hải sản và tưới cho các loại cây trồng).
Việc sử dụng túi biogas bằng vật liệu HDPE có một số ưu điểm như sau:
Tấm bạt HDPE có bề mặt màu đen, khi tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời sẽ hấp thu được nhiều nhiệt lượng, giữ và ổn định nhiệt nên nhiệt độ của hầm biogas sẽ cao hơn so với các hầm bê tông. Do đó, hiệu quả sinh gas sẽ cao hơn.
Đảm bảo được độ kín nên hiệu quả cao trong suốt quá trình sử dụng công trình.
Bảo trì (hút bùn cặn) dễ dàng sau một thời gian sử dụng để duy trì hiệu quả sinh khí gas tốt của công trình.
Chi phí vận hành, bảo dưỡng thấp trung bình khoảng 5% tổng chi phí của phần bạt HDPE nắp thu gas.
Chi phí đầu tư rẻ (chỉ bằng khoảng 1/5 giá thành so với hầm bê tông, tương đương 100.000 đồng/m3 hầm).
Tuổi thọ trung bình của tấm bạt HDPE là 10 – 15 năm.
Theo thống kê chưa đầy đủ, hiện nay Việt Nam đã có 13 nhà máy tinh bột sắn thực hiện xử lý nước thải bằng phương pháp phủ bạt Cigar thu hồi khí mêtan và cấp nhiệt cho nồi hơi.
Đây cũng là hướng tiếp cận mới đầy tiềm năng để xử lý nước thải cho ngành tinh bột. Với mức đầu tư không cao, kỹ thuật đơn giản các hộ gia đình sản xuất tinh bột mì ở đây cũng có thể áp dụng mô hình này với thể tích bể chứa nhỏ hơn chứa đủ lượng nước thải sản xuất sinh ra mỗi ngày. Mô hình này có thể áp dụng cho tất cả các hộ gia đình đặc biệt là đối với những hộ sản xuất mỗi ngày từ vài tấn củ mì tươi trở lên.
Tính khả thi về mặt kinh tế:
Giá một hầm ủ xây bằng xi măng cho một gia đình biến động trong vòng 3- 10 triệu và túi chất dẻo khoảng 1 triệu đồng. Đối với bể CIGAR thì chi phí có cao hơn so túi ủ khoảng 100.000 đồng/1 m3 nước thải nhưng chất liệu HDPE thì bền hơn, thời gian sử dụng được lâu lơn.
Việc đầu tư ban đầu cho hệ thống xử lý có thể là một trở ngại về mặt kinh tế cho các hộ sản xuất tinh bột mì. Nhưng các gia đình có thể đầu tư thêm thiết bị đun nấu bằng gas, hoặc máy phát điện khí gas loại nhỏ phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất sẽ tiết kiệm được khoảng chi phí rất lớn. Nhiệt trị của biogas là 4.500 – 6.300 kcal/m3, tương đương 0,4 kg dầu diezen hoặc 0,8 kg than đá.
Với giá thành thấp, thời gian hoàn vốn nhanh các hộ vừa và nhỏ có khả năng chi trả và chấp nhận công nghệ này.
Tính khả thi về mặt môi trƣờng: