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:
Nước sau xử lý biogas (xử lý yếm khí) có thể giảm được 40 – 50% hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải, đồng thời kiểm soát và giảm lượng CO2 (khí gây hiệu ứng nhà kính) ra môi trường. Như vậy đã giảm được những ảnh hưởng của nước thải đến môi trường chung. Ngoài ra lượng bùn cặn thu được có hàm lượng dinh dưỡng cao, đây là nguồn phân bón tốt cho nông nghiệp.
Chỉ sử dụng phương pháp biogas để xử lý nước thải sẽ giảm thiểu ô nhiễm môi trường nhưng chưa triệt để. Để nguồn thải đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi xả ra môi trường cần bổ sung một số công đoạn vào quá trình xử lý.
Để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải sản xuất tinh bột mì, cần tiến hành xây dựng hệ thống xử lý nước thải có hiệu quả xử lý cao, phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực. Nhận biết nhu cầu cấp thiết của địa phương Viện Công nghệ và Khoa học Quản lý Môi trường - Tài nguyên đã thực hiện đề án: “Bảo vệ môi trường khu vực sản xuất tinh bột mì quy mô nhỏ tại huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa”. Đề án cũng đã đưa ra các hệ thống xử lý theo phương pháp xử lý sinh học kỵ khí có vách ngăn với các quy mô từ 10 đến 50 m3/ngày và triển khai xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho 1 cơ sở có lưu lượng 10 m3/ngày.
Mô tả công nghệ:
Nước thải từ các khu vực sản xuất trong cơ sở sẽ được dẫn theo hệ thống đường ống riêng đi vào các bể lắng thu hồi bột hiện hữu. Sau quá trình lắng, nước
Nước thải sản xuất
Hệ thống thu Song chắn rác Bể lắng Bể sinh học kỵ khí kết hợp lọc kỵ khí Bãi lọc trồng cây Hồ sinh học Nguồn tiếp nhận NAOH
trong sẽ được dẫn ra ngoài và đi đến hệ thống xử lý nước thải. Phần cặn tinh bột mì được lắng xuống đáy bể và được thu vét thủ công rồi đem phơi nhằm tái sử dụng.
Nước thải sau khi qua bể lắng sẽ tự chảy qua thiết bị trộn tĩnh rồi đi xuống đáy bể sinh học kỵ khí vách ngăn kết hợp lọc kỵ khí và được phân phối nước từ dưới lên. Hóa chất NAOH từ bồn chứa hóa chất được châm vào đường ống và hòa trộn vào nước thải nhờ thiết bị trộn tĩnh để điều chỉnh pH tối ưu của nước thải đảm bảo đủ điều kiện cho việc xử lý sinh học.
Tại bể sinh học kỵ khí xảy ra quá trình xử lý nhờ các vi sinh vật kỵ khí để loại bỏ các chất lơ lửng và hòa tan trong nước thải. Giai đoạn này có 2 công nghệ được áp dụng là kỵ khí lơ lửng và lọc kỵ khí.
Đầu tiên, dòng nước thải được phân phối đều tại đáy bể từ dưới lên tiếp xúc và trộn với lớp bùn hoạt tính có mật độ vi sinh vật kỵ khí cao dưới đáy bể, nhờ đó mà quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải được diễn ra mạnh mẽ giúp làm sạch nước thải hiệu quả rất cao.
Nước thải sau đó tiếp tục đi lên trên qua bể lọc vi sinh dính bám. Vật liệu lọc sử dụng là các giá thể nhựa dẻo được cố định vào bể nhờ bộ giá đỡ và đóng vai trò là nơi cư ngụ của vi sinh vật. Hệ vi sinh kỵ khí sẽ dính bám lên bề mặt các sợi vật liệu lọc hình thành các màng vi sinh vật. Các chất hòa tan trong nước thải được xử lý triệt để khi qua các lỗ rỗng của vật liệu lọc và tiếp xúc với màng vi sinh vật, nhờ vậy nước thải được làm sạch và ngăn bùn không bị trôi ra ngoài theo nước.
Nước thải được đi vào bãi lọc ngầm trồng cây để xử lý tiếp. Công nghệ áp dụng chủ yếu của bước này là bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang với thời gian lưu nước là 1 – 2 ngày. Ngoài quá trình lắng và lọc tiếp tục xảy ra trong bãi lọc thì hệ thực vật trồng trong bãi góp phần đáng kể trong xử lý nước thải nhờ quá trình sử dụng chất dinh dưỡng làm thức ăn nuôi cây. Ngoài ra, bộ rễ cây cũng là ,môi trường thích hợp cho các vi sinh vật kỵ khí có khả năng phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải, làm tăng hiệu quả xử lý bãi lọc.
Nước thải tiếp tục đi qua hồ sinh học. Hồ được thiết kế bề mặt rộng và trồng các loại thực vật xử lý nước như bèo tấm, bèo lục bình trên mặt bể tạo điều kiện xử lý tự
nhiên cho tầng nước mặt. Tại lớp nước nông này các vi khuẩn gây bệnh sẽ bị tiêu diệt nhờ bức xạ mặt trời – tia UV xuyên qua lớp nước mặt. Đồng thời, các chất dinh dưỡng còn lại trong nước thải cũng tiếp tục được phân hủy nhờ thực vật xử lý.
Hình 3.10. Hệ thống xử lý nƣớc thải 10 m3 đƣợc xây dựng tại xã Cam An Bắc
Hình 3.12. Bèo trong hồ sinh học bị chết vì quá tải
Theo kết quả thu được ban đầu thì chất lượng nước đầu ra là tốt, hàm lượng chất ô nhiễm đã giảm đáng kể, nước đầu ra đạt quy chuẩn loại B, TCVN 24/2009 Bộ Tài nguyên và Môi trường. Tuy nhiên, theo khảo sát thực tế ngày 15/3/2013 là vào khoảng thời gian cao điểm của mùa vụ sản xuất tinh bột khoai mì, với lượng khoai mì đưa vào sản xuất là 4 – 5 tấn củ/ngày. Lượng nước thải đi vào hệ thống xử lý vượt mức thiết kế (3 tấn củ/ngày) nên đã làm cho quá trình xử lý không đạt hiệu quả. Hồ sinh học là nơi xử lý cuối cùng của hệ thống nhưng nước lại đen ngòm, bèo trong hồ chết sạch (Hình 3.12). Một mùi hôi nồng nặc bốc lên trên cả khu vực sản xuất. Bên cạnh đó người dân cũng mới tiếp cận với hệ thống xử lý nước thải, ý thức và kỹ năng vận hành chưa cao cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng nêu trên.
Theo tính toán của đề tài thì hệ thống xử lý nước thải công xuất 10 m3/ngày đêm này có chi phí xử lý cho 1 m3nước thải là 2.690 đồng. Đây là chi phí tương đối cao đối với ngành có lợi nhuận thấp như sản xuất tinh bột khoai mì.