Kiểm soát ô nhiễm môi trường từ hoạt động sản xuất mía đường

Mục lục Chương 1: Mở Đầu 5 1.1 Đặt vấn đề 5 1.2 Mục tiêu nghiên cứu. 6 1.3 Nội dung nghiên cứu 6 1.4 Đối tượng nghiên cứu 6 1.5 Ý nghĩa của đề tài 6 Chương 2: Tổng Quan 7 2.1 Tổng quan về ngành sản xuất đường 7 2.1.1 Trên thế giới 7 2.1.2 Nước ta 9 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất đường 13 2.2.1 Nguyên liệu mía đầu vào 13 2.2.1.1 Phân loại 13 2.2.1.2 Thu họach và bảo quản mía 13 2.2.2 Công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía quy mô lớn hiện đại 13 2.2.2.1 Sơ đồ công nghệ 14 2.2.2.2 Thuyết minh quy trình 15 2.2.2.2.1 Trích nước mía 15 2.2.2.2.2 Làm sạch nước mía 16 2.2.2.2.3 Lọc bùn 19 2.2.2.2.4 Tẩy màu 19 2.2.2.2.5 Bốc hơi nước mía 20 2.2.2.2.6 Kết tinh đường 21 2.2.2.2.7 Phương pháp nấu đường 23 2.2.2.2.8 Ly tâm 25 2.2.2.2.9 Sấy đường 25 2.2.2.2.10 Vận chuyển và bảo quản đường 26 2.2.3 Công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía quy mô nhỏ truyền thống 26 2.2.3.1 Sơ đồ công nghệ 26 2.2.3.1 Thuyết minh quy trình 27 2.2.3.2.1 Ép mía 27 2.2.3.2.2 Tinh chế nước mía 27 2.2.3.2.3 Chưng cất 27 2.2.3.2.4 Kết tinh đường 27 2.2.3.2.5 Phân tách 27 2.2.3.2.6 Chưng cất 28 Chương 3: Các Vấn Đề Ô Nhiễm Môi Trường Phát Sinh Trong Quá Trình Sản Xuất 29 3.1 Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển,bảo quản 29 3.2 Nước thải 29 3.2.1 Các nguồn phát sinh nước thải trong quá trình sản xuất 29 3.2.2 Đặc trưng của nước thải nhà máy đường 30 3.3 Khí thải 32 3.4 Chất thải rắn 32 3.5 Ô nhiễm mùi 33 Chương 4: Kiểm Soát Ô Nhiễm Trong Toàn Bộ Quy Trình Sản Xuất Mía Đường.. 34 4.1 Các phương pháp xử lý nước thải 34 4.1.1 Hạn chế mất đường theo nước thải 34 4.1.2 Tồn trữ nước thải 34 4.1.3 Hồi lưu nước thải 34 4.1.4 Lọc nước thải 35 4.1.5 Xử lý nước thải bằng vi sinh 35 4.2 Áp dụng sản xuất sạch hơn trong toàn bộ quy trình sản xuất 35 4.3 Các giải pháp không tốn chi phí và chi phí thấp 36 4.3.1 Tuần hoàn nước làm mát 36 4.3.2 Giảm tiêu thụ điện 37 4.3.3 Giảm tiêu thụ than 37 4.4 Các giải pháp đầu tư lớn 37 4.5 Kế hoạch giám sát môi trường 39 Chương 5: Công Nghệ Xử Lí Nước Thải 40 5.1 Công nghệ xử lý nước thải quy mô nhỏ và trung bình 40 5.1.1 Sơ đồ công nghệ 40 5.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 40 5.2 Công nghệ xử lý nước thải quy mô lớn 42 5.2.1 Sơ đồ công nghệ 42 5.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 43 Chương 6: Kết Luận Và Kiến Nghị 44 6.1. Kết luận 44 6.2 Kiến nghị 44 Chương 7: Tài Liệu Tham Khảo 45 Danh sách nhóm 6 46 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Đặt vấn đề. Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta.Trong năm 1998, cả nước đã sản xuất được 700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước.Trong những năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một lượng lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phoátpho. Caùc chaát naøy deã bò phaân huûy bôûi caùc vi sinh vaät, gaây muøi thoái laøm oâ nhieãm nguoàn nöôùc tieáp nhaän. Phaàn lôùn chaát raén lô löûng coù trong nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng ôû daïng voâ cô. Khi thaûi ra moâi tröôøng töï nhieân, caùc chaát naøy coù khaû naêng laéng vaø taïo thaønh moät lôùp daøy ôû ñaùy nguoàn nöôùc, phaù huûy heä sinh vaät laøm thöùc aên cho caù.Lôùp buøn laéng naøy coøn chöùa caùc chaát höõu cô coù theå laøm caïn kieät oxy trong nöôùc vaø taïo ra caùc lọai khí nhö H2S, CO2, CH4. Ngoaøi ra, trong nöôùc thaûi coøn chöùa moät löôïng ñöôøng khaù lôùn gaây oâ nhieãm nguoàn nöôùc. Để hạn chế ô nhiễm môi trường do các nhà máy sản xuất đường gây ra, nhóm đã đề xuất một số biện pháp nhằm “Kiểm soát ô nhiễm môi trường từ hoạt động sản xuất mía đường”cụ thể như: cải tiến dây chuyền công nghệ sản xuất; thay thế nguyên, nhiên liệu gây ô nhiễm nặng bằng những nguyên, nhiên liệu sạch hơn; thực hiện sản xuất sạch hơn và quản lý nội vi nhà máy… Mục tiêu nghiên cứu Kiểm soát ô nhiễm phát sinh trong toàn bộ quy trình sản xuất mía đường của nhà máy. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp. Đưa ra giải pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm nhằm nâng cao lợi ích kinh tế và môi trường. Nội dung nghiên cứu Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất mía đường. Hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải, khí thải, chất thải rắn, mùi, tiếng ồn,…. từ quá trình sản xuất đường Áp dụng sản xuất sạch hơn trong toàn bộ quy trình sản xuất và kiểm soát các dạng ô nhiễm phát sinh. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là các loại chất thải phát sinh trong hoạt động sản xuất đường saccharose từ mía. Trong đó, nước thải là đối tượng được chú trọng nghiên cứu hơn cả. Bởi đây là một trong những loại nước thải gây ô nhiễm nặng nề cho môi trường do tải lượng ô nhiễm hữu cơ cao, nước thải có tính acid, lượng vi sinh vật trong nước thải khá lớn và có độ màu cao. Khi thải ra kênh rạch không thông qua quá trình xử lý có thể gây nguy hại cho hệ động thực vật thủy sinh, gây mùi hôi thối do phân hủy kị khí. Các dạng ô nhiễm khác như: khí thải, chất thải rắn, ô nhiễm mùi và tiếng ồn. Ý nghĩa của đề tài Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả kiểm soát ô nhiễm môi trường trong toàn bộ chu trình sản xuất của nhà máy,góp phần giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường tự nhiên và ảnh hưởng đến sức khỏe con người do chất thải phát sinh từ hoạt động sản xuất mía đường gây ra. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN Tổng quan về ngành sản xuất đường. Trên thế giới Ngành mía đường trên thế giới phát triển khá lâu đời, vào khoảng thế kỷ 16, khi sự khai thác đầu tiên được hình thành ở Puerto Rico, rồi đến Cuba, nguyên liệu sản xuất đường chủ yếu lúc này là cây mía, vì thế sản lượng đường thu được không cao. Cho đến thế kỷ 19, khi chúng ta biết tinh lọc ra đường từ cây củ cải đường, đã mở ra một ngành công nghiệp sản xuất đường ở Châu Âu. Từ đó, sản xuất đường đạt đượcnhiều đột phá: từ khoảng 820,000 tấn vào đầu những năm đầu cách mang công nghiệp,đến 18 triệu tấn trước chiến tranh thế giới I (1914 - 1918). Hiện nay, trên thế giới, sản xuất đường đạt khoảng 160 triệu tấn/năm. Các nước sản xuất đường lớn trên thế giới là Brazil, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc chiếm 50% sản lượng và 56% xuất khẩu của thế giới. Theo báo cáo mới nhất từ Hiệp hội mía đường thế giới ISO, sau 2 năm nhu cầu tiêu thụ vượt tổng cung thế giới lên đến 15 triệu tấn, lượng đường tồn kho đang ở mức rất thấp và phải cần ít nhất 2 năm để phục hồi lại mức tồn kho trước đây. Trong vụ mùa mới 2011-2012 bắt đầu từ tháng 10 sắp tới, lượng đường thặng dư được dự báo chỉ đạt khoảng 779,000 tấn đường, sụt giảm mạnh so với dự báo sẽ thặng dư khoảng 3 triệu tấn đường, nguyên nhân xuất phát từ sự sụt giảm sản lượng bất ngờ tại Brazil. Tại Braxin, quốc gia sản xuất đường lớn nhất thế giới, sản lượng đường năm tới dự kiến sẽ giảm lần đầu tiên trong vòng 1 năm qua bởi những ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng tín dụng đối với hoạt động tái trồng mía và sử dụng phân bón. Thêm vào đó, thời tiết khô hạn ở miền Nam – các khu vực sản xuất đường nhiều nhất của quốc gia - cũng làm sản lượng giảm đáng kể. Ấn Độ, nước sản xuất đường lớn thứ hai và tiêu thụ lớn nhất thế giới, được dự báo tăng sản lượng lên 24,5 triệu trong năm nay và sẽ có lần đầu tiên trong vòng 3 năm nguồn cung vượt cầu. Ấn Độ cũng là nước sản xuất đường lớn duy nhất đựơc dự báo sản lượng tăng. Ở Trung Quốc, sản lượng đường năm 2011 dự kiến chỉ đạt 11 triệu tấn, trong khi tiêu thụ 14,62 triệu tấn. Điều này có nghĩa Trung Quốc sẽ phải đối mặt với sự thiếu hụt đường hơn nữa sau khi nguồn dự trữ quốc gia sụt giảm mạnh khiến nước này phải tăng nhập tới hơn 60% trong năm nay. Tính đến tháng 12/2010, dự trữ đường của chính phủ Trung Quốc còn khoảng 1 triệu tấn, thấp hơn nhiều so với mức dự trữ được coi là an toàn cho 3 tháng như thường lệ, tương đương 4 triệu tấn. Tại Australia, tình trạng mưa nhiều tiếp tục gây khó khăn cho công tác thu hoạch mía, sản lượng đường năm nay dự kiến sẽ giảm khoảng 21% xuống mức 3,58 triệu tấn, mức thấp nhất trong vòng 2 thập kỷ qua. Australia đẩy nhanh tiến độ vụ mùa 2011-2012. Vụ mùa ép mía tại Australia đã được bắt đầu và hiện đã thu hoạch được 25% tổng sản lượng mía, trong vụ mùa năm nay sản lượng mía tại Australia dự báo khoảng 30 triệu tấn, cao hơn so với mức 27.5 triệu tấn trong vụ mùa năm trước. Tại Philippin, sản lượng đường năm tới dự kiến giảm 5% xuống khoảng 1,87 triệu tấn do hiện tượng thời tiết El Nino đã làm chậm tiến trình trồng mía. Hiện nước này đang lên kế hoạch nhập đường nhằm đáp ứng nhu cầu cho 5 tháng đầu năm 2011. Tại Inđônêxia, nhu cầu mạnh từ các ngành sản xuất thực phẩm và đồ uống khiến chính phủ nước này đã lên kế hoạch nhập khẩu 2,425 triệu tấn đường thô trong năm 2011, tăng 5% so với năm 2010. Ở Thái Lan, nước xuất khẩu đường lớn thứ hai thế giới, lượng đường dành cho xuất khẩu trong năm nay dự báo giảm 5% xuống 4,4 triệu tấn - mức thấp nhất kể từ năm 2006. Nước ta Ngành sản xuất đường tại Việt Nam đã có từ lâu đời, từ khi người dân chúng ta biết làm nên mật mía từ cây mía, nhưng ngành công nghiệp mía đường tại Việt Nam chỉ mới bắt đầu phát triển vào đầu những năm 1990, vẫn còn rất non trẻ và khá lạc hậu. Cho đến giai đoạn hiện nay ngành mía đường tại Việt Nam vẫn chưa phát triển mạnh để có thể trở thành ngành công nghiệp chủ lực của nền kinh tế.Nước ta sản xuất 3 loại đường chính: Đường tinh luyện RE hay còn gọi là đường cát trắng Đường vàng RS Đường xay (hay đường thô) Đặc trưng của ngành mía đường Việt Nam là có tính thời vụ, thường chủ yếu thu hoạch, vận chuyển và sản xuất trong thời gian khoảng 5 tháng (tháng 11 đến tháng 4 năm sau), sau đó tồn kho thành phẩm để bán cho các tháng còn lại trong năm. Vì vậy nên chi phí tồn trữ hàng hóa này rất cao và giá thành sản phẩm khá cao. Hiện tại, sản xuất đường trong nước mới chỉ đáp ứng được khoảng 70% nhu cầu tiêu thụ, phần còn lại chủ yếu nhập khẩu từ Trung Quốc và Thái Lan. Nhìn chung qua các năm, tình trạng cạnh tranh không diễn ra dữ dội do nguồn cung yếu hơn cầu. Tuy nhiên trong năm 2011, sản lượng đường trong nước đã đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ, Bộ Công Thương lại cho nhập 250.000 tấn đường gây tình trạng dư thừa. Sản lượng sản xuất trong nước các năm gần đây chỉ dao động quanh mức 900.000 tấn – 1,1 triệu tấn/năm; trong khi nhu cầu khoảng 1,4 – 1,5 triệu tấn. Loại trừ các khoản nhập khẩu lậu qua biên giới, mỗi năm Việt Nam cần nhập khẩu trong hạn ngạch khoảng 300.000 tấn đường. Việt Nam phải nhập khẩu đường gần 30% sản lượng tiêu thụ hàng năm, trong khi sự cạnh tranh của các doanh nghiệp nội địa còn thấp, do vậy giá đường trong nước bị tác động lớn bởi giá đường thế giới. Ngành công nghiệp mía đường trong nước luôn trong tình trạng thiếu hụt nguyên liệu, nguyên nhân: Việc trồng mía là sự thỏa thuận giữa hai bên: người trồng mía và các chủ doanh nghiệp sản xuất mía. Chính vì yếu tố này mà diện tích trồng mía không được ổn định và năng suất mía chưa thực sự cao. Chưa chủ động được nguồn cung mía nguyên liệu. Hầu hết các nhà máy đều thu mua mía trong dân mà chưa có các vùng trồng riêng. Do vậy, chất lượng mía và sản lượng đều chưa đáp ứng được. Vùng nguyên liệu mía liên tục bị thu hẹp, người trồng mía dần chuyển hướng chọn các cây cho giá trị kinh tế cao khác do chi phí trồng và thu hoạch mía khá cao, cộng với giá mía biến động thất thường đôi khi không đủ bù đắp được tiền công thu hoạch, tạo tâm lý bấp bênh cho người trồng mía .Đã có những vụ mùa người trồng mía chỉ bán nhỏ lẻ cho các cơ sở làm mật, đường nhỏ lẻ thủ công thay vì bán cho nhà máy do giá mía quá rẻ. Diện tích mía trước thời điểm kết thúc chương trình 1 triệu tấn đường (năm 2000) đã đạt đỉnh 344.000 héc ta và sản lượng mía trên 15 tấn thì đến năm 2006 cũng vẫn ở mức 288.000 héc ta và sản lượng mía vẫn là 16,7 triệu tấn, cho nên chỉ cần sản lượng mía tăng bình quân 3,9%/năm là đã có đủ mía nguyên liệu để đạt được mục tiêu 1,5 triệu tấn đường, do công suất của các nhà máy đường đã quá lớn. Tuy nhiên, trong khi sản lượng mía năm 2010 chỉ mới đạt xấp xỉ 16 triệu tấn, còn sản lượng đường niên vụ này được đánh giá là sẽ đạt gần 1,1 triệu tấn, tăng 100.000 tấn so với dự báo và cũng chỉ tăng khoảng 150.000-200.000 tấn so với niên vụ trước cho thấy. Năng suất mía thấp. Năng suất mía trung bình trên thế giới hiện ~70 tấn/ha, trong khi đó, năng suất trung bình của Việt Nam chỉ đạt ~58,6 tấn/ha (niên vụ 2010 đang chỉ đạt xấp xỉ 52 tấn/ha) với chất lượng còn kém hơn… Quy mô sản xuất nhỏ, năng suất thấp hơn so với thế giới. Hiện quy mô sản xuất ngành mía đường nước ta rất bé, thấp hơn so khá nhiều so với mức trung bình thế giới. Do công nghệ lạc hậu – phần lớn các nhà máy đều sử dụng dây chuyền công nghệ thiết bị cũ của Trung Quốc (ngoại trừ một số nhà máy liên doanh và có vốn đầu tư nước ngoài) khó khăn về nguyên liệu. Hiện nay cả nước có khoảng 40 nhà máy sản xuất mía đường đa số là nhà máy quốc doanh. Các nhà máy lớn như là: nhà máy đường Nghệ An Tatte & Lyle, nhà máy đường Sơn La, nhà máy đường Biên Hòa, nhà máy đường Lam Sơn, nhà máy đường BourbonTây Ninh… Danh mục các nhà máy sản xuất mía đường ở nước ta (Nguồn: Báo cáo thường niên của Hiệp hội mía đường Việt Nam năm 2011) TÊN NHÀ MÁY  CÔNG SUẤT (tấn mía/ ngày)  TÊN NHÀ MÁY  CÔNG SUẤT (tấn mía/ ngày)   CAO BẰNG TUYÊN QUANG SƠN DƯƠNG THÁI NGUYÊN - ĐÀI LOAN SƠN LA VIỆT TRÌ HOÀ BÌNH THANH HOÁ - ĐÀI LOAN LAM SƠN NÔNG CỐNG NGHỆ AN – ANH SÔNG CON SÔNG LAM LINH CẢM QUẢNG BÌNH THỪA THIÊN HUẾ - ẤN ĐỘ QUẢNG NAM QUẢNG NGÃI NAM QUẢNG NGÃI KON TUM BÌNH ĐỊNH GIA LAI - PHÁP ĐỒNG XUÂN TUY HÒA SƠN HÒA EAKNỐP  700 700 1000 2000 1000 500 700 6000 6000 1500 6000 1250 350 1000 1500 2500 1000 4500 1000 1000 1000 2800 100 1250 3000 500  ĐĂK LĂK NINH HÒA DIÊN KHÁNH CAM RANH ĐỨC TRỌNG NINH THUẬN - ẤN ĐỘ PHAN RANG NINH THUẬN BÌNH PHƯỚC LA NGÀ TRỊ AN BÌNH DƯƠNG NƯỚC TRONG TÂY NINH - PHÁP THÔ TÂY NINH HIỆP HÒA LONG AN - ẤN ĐỘ BẾN TRE TRÀ VINH - ẤN ĐỘ SÓC TRĂNG PHỤNG HIỆP VỊ THANH KIÊN GIANG THỚI BÌNH VẠN ĐIỂM (đường luyện) BIÊN HÒA (đường luyện) KHÁNH HỘI (đường luyện)  1000 1250 400 3000 2500 2500 350 1000 2000 2000 1000 2000 900 8000 2500 2000 3500 1000 2500 1000 1250 1000 1000 1000 200 300 180   Ngành đường Việt Nam không có tính cạnh tranh cao so với các nước trong khu vực và trên thế giới, do giá thành sản xuất cao, một phần là do giá mua nguyên liệu mía cao hơn các nước trong khu vực khoảng 30%, đồng thời dây chuyền sản xuất mía nước ta chưa cao so với các nước trên thế giới. Đây là một trong những khó khăn ngành đường phải đối mặt để cạnh tranh với các nước công nghiệp đường phát triển trong khu vực và trên thế giới. Quy trình công nghệ sản xuất đường từ mía Nguyên liệu mía đầu vào. Phân loại Cây mía thuộc họ hoà thảo, giống sacarum, được chia làm 3 nhóm chính Nhóm Sacarum officinarum: là giống thường gặp và bao gồm phần lớn các chủng đang trồng phổ biến trên thế giới. Nhóm Sacarum violaceum: Lá màu tím, cây ngắn cứng và không trổ cờ. Nhóm Sacarum simense: Cây nhỏ cứng, thân màu vàng nâu nhạt, trồng từ lâu ở Trung Quốc. Do mía là cây công nghiệp và chín theo mùa vụ nên công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía được chia làm hai nhánh là “Sản xuất đường thô và Tinh luyện đường”. Khi mía chín, các nhà máy tập trung chủ yếu vào ép mía, lọc sơ bộ và kết tinh để thu được đường thô. Ngoài các vụ mía, các nhà máy sẽ hòa tan đường thô, tinh lọc để sản xuất đường tinh luyện. Thu hoạch và bảo quản mía Dấu hiệu mía chín, mía chín là lúc hàm lượng đường saccharose trong mía đạt tối đa và lượng đường khử còn lại ít nhất.Thu hoạch mía tốt nhất là khi mía đạt độ chín kỹ thuật, có hàm lượng đường phần gốc và phần ngọn tương đương nhau. Sau thu hoạch mía hàm lượng đường saccharose giảm nhanh, do đó mía cần được vận chuyển về nhà máy và ép càng sớm càng tốt. Để giảm suy thoái mía người ta nên đốn mía khi trời mát và cho mía ngả về một phía sao cho ngọn của hàng đốn sau phủ lên gốc của mía đốn trước để không bị phơi nắng. Khi chuyên chở lấy lá mía phủ lên lớp mía, nếu trời nắng gắt thì tưới nước lên mía. Công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía (quy mô lớn - sản xuất hiện đại) Sơ đồ công nghệ. Thuyết minh quy trình Trích nước mía Mục đích Nhằm lấy kiệt lượng đường trong cây mía.Chỉ tiêu quan trọng của công đoạn này là năng suất trích và hiệu suất trích (E)
Năng suất trích là số tấn mía ép được trong một đơn vị thời gian với hiệu suất nhất định. Tiến hành trích nước mía Có 2 phương pháp lấy nước mía: Phương pháp ép( thực chất là ép có kết hợp với thẩm thấu nước). Phương pháp khuếch tán( thực chất là khuếch tán kết hợp ép). Phương pháp ép Ép khô: ép mía không cho nước vào (không thẩm thấu), sản phẩm thu được là nước mía nguyên. Phương pháp này hiệu suất lấy đường thấp, đạt từ 92 – 95%, nhưng thuận lợi cho quá trình bốc hơi. Nó chỉ áp dụng ở các xe nước mía, lò mía thủ công, hoặc trong nhà máy nhưng vào đầu vụ sản xuất và những lúc muốn kiểm tra máy ép. Ép ướt: ép mía có cho nước sạch thẩm thấu vào bã. Gồm 3 phương pháp nhỏ : Ép thẩm thấu đơn: có cho nước thẩm thấu vào bã nhưng không cho nước mía loãng hoàn lưu về giàn ép. Ép thẩm thấu kép: có cho nước thẩm thấu và có hoàn lưu nước mía loãng về giàn ép theo nguyên tắc thẩm thấu kép theo nguyên tắc : nước mía loãng đưa về bã còn ít đường, nước mía đặc hơn đưa về bã còn nhiều đường hơn. Ép thẩm thấu kết hợp : phương pháp này áp dụng ở các nhà máy có số bộ máy ép từ 5 bộ trở lên, dùng cho các nhà máy muốn nâng công suất ép. Sử dụng thẩm thấu bằng hai vòng thẩm thấu kép. Phương pháp khuếch tán Có hai hệ khuếch tán đường chủ yếu là khuếch tán mía và khuế tán bã. Khuếch tán mía : mía được xử lý sơ bộ, sau đó toàn bộ lượng mía đi vào thiết bị khuếch tán. Khuếch tán bã : mía sau khi xử lý được qua máy ép để lấy 60 – 70% đường trong mía, phần còn lại trong bã đi vào thiết bị khuếch tán. Nhờ đó, thời gian khuếch tán được rút ngắn, tăng hiệu suất trích và hạn chế sự chuyển hóa đường saccharose. Làm sạch nước mía Mục đích Nước mía sau khi được trích ra khỏi cây mía có tính acid với pH = 4,0 – 5,5 và chứa nhiều tạp chất không đường khác. Các tạp chất trong nước mía hỗn hợp có thể chia thành ba nhóm ( các tạp chất thô không hòa tan tồn tại dạng huyền phù làm nước mía đục, các chất màu như carotene, antoxian, clorofil…làm sẫm màu nước mía và các chất không đường hòa tan). Trung hòa nước mía hỗn hợp và loại bỏ tối đa các chất không đường nhằm tăng thu hồi đường saccharose và tăng chất lượng thành phẩm. Các phương pháp làm sạch nước mía Phương pháp vôi Phương pháp vôi sử dụng để sản xuất đường phèn, đường cát vàng. Sản phẩm thu được qua làm sạch nước mía dưới tác dụng của nhiệt và vôi. Phương pháp vôi chia thành 3 dạng sau : Vôi hóa lạnh ( Vôi – Nhiệt) Vôi hóa nóng ( Nhiệt – Vôi) Vôi hóa phân đoạn Vôi hóa lạnh Phương pháp này cho sữa vôi vào nước mía, nâng pH nước mía từ (5,0 - 5,5) lên (7,0 – 7,2) rồi mới gia nhiệt lên 1050C nhằm giảm sự chuyển hóa đường. Lượng vôi cho vào khoảng 0,5– 0,9 kg cho mỗi tấn mía. Vôi hóa nóng Nước mía hỗn hợp (pH = 5,0 - 5,5) gia nhiệt lên 1050C rồi mới cho sữa vôi vào nâng pH lên (7,0 – 7,2) để kết tủa. Đối với phương pháp vôi – nhiệt đường saccharose ít bị chuyển hóa do nước mía được trung hòa trước khi xử lý nhiệt, tuy nhiên lượng kết tủa và keo tụ ít. Ngược lại, ở phương pháp nhiệt – vôi, lượng keo tụ, kết tủa thu được nhiều nhưng nước mía bị gia nhiệt trong điều kiện pH thấp nên đường saccharose bị chuyển hóa nhiều hơn. Vôi hóa phân đoạn (vôi – nhiệt – vôi – nhiệt) Phương pháp này, pH và nhiệt độ nước mía nâng lên từ từ, xen kẽ nhau. Công đoạn gia vôi 1 nâng pH nước mía lên (6,0 – 6,5) nhằm giảm sự chuyển hóa đường do pH thấp trước công đoạn gia nhiệt 1. Đồng thời gia vôi sơ bộ tạo nhiều ion Ca2+. Gia nhiệt 1: nâng nhiệt độ dung dịch lên 90 – 1000C để tăng tốc độ phản ứng keo tụ, kết tủa. Ngay sau đó, gia vôi lần 2 nâng pH dung dịch lên 7,2 – 7,5; ở pH này xảy ra hàng loạt phản ứng keo tụ kết tủa và keo tụ. Gia nhiệt 2 : nâng nhiệt độ dung dịch lên 103 – 1050C để tiếp tục tạo kết tủa và giảm độ nhớt dung dịch, tăng tốc độ lắng. Phương pháp phân đoạn tuy phức tạp hơn nhưng có nhiều ưu điểm như : tiết kiệm được lượng vôi sử dụng, giảm được tổn thất đường saccharose, độ tinh khiết nước mía cao, hiệu suất làm sạch tốt. Phương pháp sunfit hóa Phương pháp sunfit hóa thường sử dụng SO2 xông vào nước mía kết hợp với vôi hóa để làm sạch. Có thể chia làm 2 dạng sau : Phương pháp sunfit hóa acid Nước mía hỗn hợp được gia vôi sơ bộ đến pH = (6,2 – 6,6) và nhiệt độ 50 – 600C. Sau đó, SO2 được xông vào để giảm pH xuống 3,4 – 4,0 đi qua pH đại diện nên có nhiều keo ngưng kết. Đồng thời, SO2 phản ứng với Ca2+ tạo ra muối CaSO3.Thời gian xông SO2 rất ngắn, vì ngay sau tạo kết tủa sữa vôi được cho vào một mặt tạo thêm muối CaSO3, đồng thời trung hòa dịch đường, tránh sự chuyển hóa đường trong điều kiện nhiệt độ cao và pH thấp. Đây là phương pháp phổ biến sản xuất đường kính trắng, đường thu được có chất lượng cao. Tuy nhiên, đường bị chuyển hóa nhiều do pH thấp nên thu hồi thấp. Sunfit hóa kiềm nhẹ Nước mía hỗn hợp được gia nhiệt lên 70 – 750C, và thêm sữa vôi vào nâng pH dung dịch lên 8 – 8,3 để tạo nhiều nhân Ca2+. Sau đó tiến hành xông SO2 làm giảm pH đến 6,0 – 6,5. Trong điều kiện nhiệt độ cao và nhân Ca2+ đã hình thành trước, phản ứng tạo kết tủa CaSO3 xảy ra nhanh và mạnh mẽ. Nước mía sau khi xông SO2 sẽ được trung hòa bằng sữa vôi, nhằm tạo thêm keo ngưng kết và thêm kết tủa CaSO3.. Sản phẩm làm sạch bằng phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ yêu cầu chất lượng nguyên liệu cao hơn so với phương pháp acid. Tuy nhiên, đường ít bị chuyển hóa nên thu hồi cao. Phương pháp carbonat hóa Mục đích Tách loại các chất kết tủa và các keo ngưng tụ phân tán lơ lửng sinh ra trong giai đoạn tạo tủa.Cuối quá trình này, khoảng 80 – 85 % nước mía trong được lấy ra và 15 – 20 % nước bùn được đưa vào thiết bị lọc. Nguyên tắc Dựa vào độ chênh lệch khối lượng riêng của các hạt kết tủa để phân lớp.Vận tốc lắng hay nổi của các chất kết tủa phụ thuộc vào độ nhớt, kích thước của tủa và độ chênh lệch khối lượng riêng giữa tủa và dung dịch nước mía hỗn hợp. Nước mía hỗn hợp được gia nhiệt vôi sơ bộ nâng pH lên (6,2 – 6,6) nhằm giảm chuyển hóa đường và tạo kết tủa một số keo hữu cơ. Sau đó nước mía được gia nhiệt lần 1 nâng nhiệt độ lên 50 – 550C và bổ sung Ca(OH)2, CO2 nâng pH lên pH đại diện 10,5 tạo kết tủa. Sau đó dung dịch được trung hòa bằng P2O5. P2O5 ngoài tác dụng trung hòa nước mía, nó còn tạo kết tủa Ca3(PO4)2 có khả năng tẩy màu rất mạnh. Do đó, đường được làm sạch làm sạch bằng phương pháp carbonat hóa rất trắng. Thiết bị Bàn lóng : có cấu tạo hình hộp chữ nhật, đáy nghiêng một góc 300, được gia nhiệt thông qua vách truyền nhiệt. Phương pháp hoạt động của bàn lóng như sau : thổi không khí vào đường ống dẫn dung dịch đường đến bể lóng, tạo áp suất cao hơn áp suất khí quyển. Khi ra khỏi đường ống, dưới tác dụng của áp suất sẽ tạo thành các bọt khí nhỏ li ti phân tán đều trong dung dịch. Các bọt khí này sẽ hấp phụ trên bề mặt các kết tủa và kéo theo kết tủa nổi lên trên và được gạt ra ngoài. Phần kết tủa có trọng lượng riêng nặng hơn sẽ chìm xuống đáy bàn lóng, sau đó được đưa qua máy lọc bùn. Các thiết bi lắng đều có dạng thân hình trụ có nhiều ngăn và đáy hình nón.Nước mía sau khi được kết tủa và trung hòa sẽ được gia nhiệt và đưa đến các thiết bị lắng. Nước mía được cho vào từ đỉnh thiết bị theo ống trung tâm phân phối vào các ngăn lắng. Nước mía trong thu hồi, phần nước bùn sẽ được đưa qua thiết bị lọc bùn. Lọc bùn Nhằm mục đích tận thu lượng đường sót trong bùn. Thông thường người ta thường sử dụng thiết bị lọc khung bản hoặc thiết bị lọc chân không thùng quay. Tẩy màu Mục đích Tẩy màu nhằm mục đích hoàn thiện, loại bỏ các chất màu trong dung dịch, nhằm chuẩn bị để dung dịch nước đường được trong suốt và quá trình kết tinh diễn ra dễ dàng hơn. Phương pháp thực hiện Tẩy màu bằng phương pháp hóa lý : nước đường được bổ sung than hoạt tính. Than sẽ hấp phụ các chất màu phân tán trong dung dịch ở dạng keo. Tẩy màu bằng phương pháp hóa học : dựa vào khả năng ony hóa các chất màu của khí SO2, người ta sục khí SO2 vào nước mía sau cô đặc, các gốc mang màu sẽ bị oxy hóa làm cho nước mía mất màu. Bốc hơi nước mía Mục đích Bốc hơi nước mía có nồng độ từ 13 – 150Bx đến nồng độ 60 – 650Bx – nồng độ thích hợp để chuẩn bị cho quá trình kết tinh đường. Các biến đổi của nguyên liệu Nồng độ dung dịch tăng do sự bốc hơi nước, saccharose bị caramel hóa gây sẫm màu nước đường. Ở nhiệt độ cao, saccharose dễ bị chuyển hóa thành đường glucose và fructose. Các đường khử này lại bị phân hủy thành các chất màu và acid hữu cơ.Quá trình này diễn ra nhanh hơn nếu dung dịch đường có tính acid. Một số chất không đường trong quá trình cô đặc bị thủy phân tạo thành acid. Sự tạo cặn trong thiết bị do một phần khoáng chưa được loại bỏ. Phương pháp thực hiện Quá trình cô đặc được thực hiện ngay sau quá trình lắng lọc. Do nồng độ đường trước và sau quá trình cô đặc khác nhau nhiều nên để giảm bớt sự biến đổi của đường và tiết kiệm năng lượng, cần sử dụng thiết bị cô đặc nhiều nồi liên tiếp nhau. Hơi thứ (hơi nước do nước mía bốc lên) của nồi trước sẽ được tận thu làm hơi đốt của nồi sau. Trong quá trình cô đặc, nhiệt độ sôi của dung dịch đường thay đổi theo áp suất, nồng độ đường saccharose và tinh độ của nước mía hỗn hợp. Ngoài ra, trong các nhà máy công nghiệp, cần lưu ý đến tổn thất áp suất do áp suất thủy tĩnh gây ra bởi chiều cao cột nước. Điều này dẫn đến sự chênh lệch về điểm sôi giữa bề mặt và đáy cột nước. Do đó, cần duy trì ổn định chiều cao dung dịch đường trong thiết bị. Tổn thất nhiệt do đường ống cũng là một vấn đề cần lưu ý khi tính toán lượng cho quá trình cô đặc. Thông thường lấy tổn thất nhiệt của nồi trước qua nồi sau là 1 – 1,50C. Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt ở các hiệu là có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch đường. Tức là có sự chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các hiệu.Thông thường, các nhà máy đường ở nước ta sử dụng thiết bị cô đặc bốn hiệu cùng chiều để bốc hơi. Thêm nữa, để đảm bảo nồi cuối vẫn bốc hơi, trong công nghiệp người ta thường sử dụng hệ nồi bốc hơi áp lực – chân không. Áp suất trong nồi cô đặc giảm dần từ hiệu đầu có áp suất cao đến hiệu cuối có độ chân không đến 580 – 650 mmHg. Do dó, nhiệt độ trong các nồi giảm dần từ 1200C xuống 650C. Kết tinh đường Khái niệm kết tinh Là quá trình tách chất rắn hoà tan trong dung dịch dựa trên sự chuyển đổi trạng thái của chất tan từ hoà tan sang quá bão hoà. Nguyên lý kết tinh Nguyên lý I Giữ nguyên nhiệt độ, tăng dần nồng độ thì xảy ra sự kết tinh sự cô đặc hoặc là sự kết tinh nóng nấu đường). Nguyên lý II Giữ nguyên nồng độ, hạ dần nhiệt độ thì cũng xẩy ra sự kết tinh (làm nguội hoặc kết tinh lạnh hoặc bồi tinh ). Diễn biến quá trình kết tinh đường: 2 giai đoạn Giai đoạn 1: Hình thành nhân tinh thể Các tinh thể đường khuếch tán trong dung dịch sẽ tập hợp lại và phân bố lên mạng tinh thề. Giai đoạn 1 diễn ra nhanh. Giai đoạn 2 : Nhân tinh thể phát triền Các phân tử đường dạng tan trong dung dịch sẽ khuếch tán lên trên bề mặt của nhân tinh thể làm cho nhân tinh thể dần dần lớn lên. Giai đoạn 2 diễn ra chậm, tốc độ kết tinh tính theo giai đoạn 2. Trạng thái quá bão hoà của đường Saccharose có thể có thể chia thành 3 vùng với những đặc tính khác nhau: Vùng ổn định ( quá bão hoà thấp α = 1,10 – 1,15 ) Nếu trong dung dịch có sẵn tinh thể thì tinh thể sẽ lớn lên chứ không xuất hiện tinh thể mới. Vùng trung gian ( quá bão hoà trung bình α = 1,20 – 1,25 ) Nếu dung dịch có sẵn tinh thể thì tinh thể sẽ lớn lên đồng thời xuất hiện thêm tinh thể mới. Nếu dung dịch chưa có sẵn tinh thể thì có thể kích thích để dung dịch xuất hiện tinh thể. Một số cách kích thích : tác động cơ học, hạ nhiệt độ đột ngột, tác động sóng siêu âm hoặc cho vào dung dịch một ít hạt đường hoặc bất kỳ hạt gì làm nhân tinh thể. Vùng biến động ( quá bão hoà cao, α ( 1,3 ) Tại vùng này tinh thể tự nhiên xuất hiện liên tục đồng thời lớn lên nhưng rất chậm. Động học của quá trình kết tinh Một hạt đường bao giờ cũng có một lớp phim mỏng bao quanh có bề dày d - nồng độ c, bên ngoài lớp phim đó là dung dịch đường đang cô đặc có nồng độ quá bão hoà C > c. Trong quá trình kết tinh thì các phân tử đường sẽ khuếch tán lên bề mặt tinh thể có sẵn làm cho nó lớn lên khi nào còn sự chênh lệch nồng độ. Sự chênh lệch nồng độ ( C – c ) – gradient nồng độ. Tốc độ kết tinh: Định nghĩa: Tốc độ kết tinh là số gam đường kết tinh lên 1m2 bề mặt tinh thể trong thời gian 1 phút. Phương pháp nấu đường Phương pháp nấu gián đoạn ( nấu từng mẻ ) Gồm 4 giai đoạn : Giai đoạn 1: Cô đặc đầu Cho nguyên liệu siro hoặc mật vào thiết bị kết tinh rồi cô đặc lên đến nồng độ quá bão hoà mong muốn. Chú ý : Nguyên liệu còn loãng nên phải tận dụng khả năng của thiết bị để mau chóng đưa dung dịch lên độ quá bão hoà. Không được rút hết nguyên liệu trong thùng chứa vì lớp đáy có cặn và có thể rút không khí vào nồi làm siro trong nồi bùng lên dẫn đến hiện tượng chạy đường ra tháp ngưng tụ, bốc giọt lên chảo ngăn giọt. Giai đoạn 2: Khởi tinh ( Bắt đầu tạo ra nhân tinh thể ) Có 3 phương pháp khởi tinh: Phương pháp tự nhiên Cô đặc đầu sirô đến độ quá bão hoà cao (vùng biến động ) tinh thể xuất hiện hàng loạt. Rút mẫu để xem thấy đủ số hạt thì cố định số hạt lại bằng cách cho thêm nước nóng vào đề hạ độ quá bão hoà đưa dung dịch về vùng ổn định. Phương pháp kích thích Cô đặc đầu đến vùng trung gian α = 1,20 – 1,25) rồi kích thích dung dịch sinh hạt bằng cách Hạ nhiệt độ đột ngột bằng cách cho nước lạnh vào dung dịch đường đang sôi. Cho một ít đường hạt thì hàng loạt tinh thể sẽ xuất hiện và rút mẫu ra xem nếu đủ số lượng hạt thì tiến hành cố định tinh thể bằng cách đưa vào vùng ổn định. Nếu không sẽ sinh ra các tinh thể có kích thước bé hơn (nguỵ tinh, hạt dại, bụi đường ). Phương pháp tinh chủng: Có 3 cách tiến hành Bỏ bột đường : Cô đặc đầu đến vùng ổn định rồi bỏ vào đấy 1 lượng bột đường định sẵn, rồi nuôi hạt đường lớn lên. Số hạt đường sau cùng chính là số hạt bột đường ban đầu, nếu giữ vững độ quá bão hoà của dung dịch. Phân cắt : Nấu hẳn một mẻ đường non có hạt nhỏ rồi cắt ra hai hoặc ba phần để nấu lên 2 đến 3 mẻ đường non mới có hạt lớn hơn. Đường hồ ( Magma ) : là đường cát trộn với sirô ( mật ) có nồng độ 920Bx. Dùng Magma của đường cấp thấp để nấu thành đường non cấp cao hơn. Giai đoạn 3 : Nuôi tinh Dùng nguyên liệu để nuôi tinh thể lớn lên, vừa mở hơi cô đặc dung dịch đường non, vừa cho nguyên liệu vào. Chú ý giữ vững độ quá bão hoà để tránh sự tan hạt. Nếu độ quá bão hoà giảm nhanh dẫn đến sự tan hạt hoặc nếu độ quá bão hoà tăng nhanh quá sẽ sinh ra nguỵ tinh. Giai đoạn 4 Sau khi tinh thể lớn đủ kích thước, đã đạt yêu cầu người ta tiến hành cô đặc cuối, ngưng cho nguyên liệu nhưng vẫn tiếp tục mở hơi cô đặc để độ quá bão hoà tăng dần từ từ và giảm hơi từ từ để tránh độ quá bão hoà tăng đột ngột sinh nguỵ tinh. Cô đặc lên 90- 980Bx thì kết thúc quá trình kết tinh bằng cách đóng hẳn hơi lại. Chú ý : Không để độ quá bão hoà tăng đột ngột, có thể cho thêm một ít nước vào để rửa lớp phim mặt. Phương pháp nấu liên tục Thực chất là các giai đoạn nấu đường được tiến hành cùng lúc trong thiết bị nấu liên tục thường là nồi đường nằm ngang được chia ra làm nhiều ngăn, nhiều buồng. Thông thường một nồi nấu đường liên tục gồm 5 buồng và 13 ngăn.Nguyên liệu vào liên tục, sản phẩm ra liên tục thường khởi tinh bằng phương pháp bỏ bột đường hoặc đường hồ. Ly tâm Mục đích Quá trình ly tâm nhằm tách tinh thể đường ra khỏi mật bằng lực ly tâm. Phương pháp thực hiện Máy ly tâm sinh lực ly tâm làm cho mật văng ra qua lưới ly tâm bên thành máy, còn đường cát hạt to không lọt qua lưới nằm lại. Khả năng tách mẩt phụ thuột vào loại “ đường non “ và tính năng máy ly tâm. Quá trình ly tâm được chia thành hai giai đoạn. Giai đoan đầu, khi “ đường non” đã được phân phối đều trong thùng thì tăng dần tốc độ máy lên cực đại. Nhờ lực ly tâm phần lớn mật được tách ra gọi là mật nguyên. Thời gian tách mật phụ thuộc vào bề dày lớp “ đường non” và độ nhớt của “ đường non”. Ở giai đoạn 2, khi thấy mật rỉ thoát ra ngoài quá ít và thấy “ đường non”, còn dính nhiều mật, cần dùng nước hay hơi để rửa đường. Lượng nước được tách ra lúc này gọi là mật loãng. Sauk hi rửa xong đóng van hơi lại, hãm máy và xả đường. Thiết bị ly tâm có hai loại thông dụng là dạng gián tiếp và dạng liên tục. Sấy đường Mục đích Sấy đường nhằm tách lớp nước trên bề mặt hạt đường, tăng thời gian bảo quan và tạo độ bóng sáng cho thành phẩm. Thiết bị và thông số công nghệ Đường cát sau khi ly tâm, nếu có rửa nước thì độ ẩm khoảng 1,7 – 2.0 %. Trường hợp dùng hơi nóng để rửa thì độ ẩm khoảng 0.7 – 1%. Cần phải có quá trình sấy để giảm độ ẩm của đường. Có 3 dạng máy sấy đường thường được sử dụng là máy sấy dạng thùng quay, sấy tầng sôi, và tháp sấy mâm.Độ ẩm cuối của đường thành phẩm là 0.1 – 0.2%.Nhiệt độ sấy đường càng thấp thì chất lượng đường càng cao nhưng thời gian sấy càng dài.Tùy nhà máy mà nhiệt độ có thể biến đổi từ 70-1000C. Sau khi sấy, đường sẽ được làm nguội, rây và bao gói để thành đường thành phẩm. Vận chuyển và bảo quản đường Sau khi sấy và làm nguội, đường sau khi đạt các chí tiêu cám quan, hóa lý(TCVN-Do ủy ban khoa học và kỹ thuật nhà nước ban hành theo quyết định số 43/ QĐ ngày 11-02-1987) sẽ được vận chuyển bằng hệ thống băng tải sang các sàng phân loại rồi đến các phễu chứa đường. Sau đó đóng bao 50 kg trên máy đóng bao, hay cũng có thể được đóng gói vào các bịch 0.5 kg, 1 kg…..sản phẩm sau đóng gói sẽ được chở vào kho trước khi cung cấp ra thị trường. Cũng như các loại thực phẩm bảo quản dạng bao bì,các bao đường được xếp thành từng dãy trong kho, có thể xếp cao 4-5mét.Kho khô ráo độ ẩm không khí 60% thì tốt.Tường và nền kho lót nguyên liệu cách ẩm, có kệ xếp bao đường. Công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía (quy mô nhỏ - sản xuất truyền thống) Sơ đồ công nghệ
Thuyết minh quy trình Ép mía Ngay khi mía được đem đi ép, người ta cắt chúng thành từng miếng nhỏ để thuận tiện cho vệc thu nhận nước mía ở chu trình ép sau đó. Thông thường có 3 hay nhiều bộ nghiền 3 trục được sử dụng để ép nước mía ra khỏi cây mía. Các chất bã còn lại được tận dụng làm nhiên liệu cho lò hơi Tinh chế nước mía Mục đích là nhằm loại bỏ tối đa các chất bã có trong nước mía theo khả năng có thể. Quá trình lọc được thực hiện nhờ đưa SO2 vào, sau đó đưa vôi vào và tiến hành gia nhiệt. Độ pH đạt được là 8 - 8,5. Nước mía ép đã xử lý hóa chất sẽ để lại một chất kết tủa trong bình, chất kết tủa này sẽ được lọc qua bộ lọc chân không. Nước mía sạch thu từ bình và nước mía thu từ bộ lọc chân không được trộn chung với nhau. Chưng cất Nước mía được cô đặc trong thiết bị chưng cất chân không nhiều tầng để đạt được lượng đường saccarozo là 55 - 65%. Hơi nước sử dụng được cung cấp từ lò hơi sử dụng bã miá làm chất đốt. Kết tinh đường Nước ép cô đặc hay xi rô được đem cho tiếp tục chưng cất đến khi bão hòa thành đường. Quá trình này được thực hiện trong một nồi chân không. Khi nước mật trở nên bão hòa sẽ hình thành các tinh thể đường. Khi nước bay hơi, mật đường được đưa thêm vào nồi để đường tiếp tục kết tinh. Phần mật và tinh thể đường cuối cùng được gọi là massecuite . Phân tách Massecuite được phân tách trong thiết bị quay li tâm kiểu giỏ. Các tinh thể đường tiếp tục ở lại trong giỏ, trong khi chấ lỏng (mật rỉ) đước loại qua các lỗ hổng trên giỏ bằng lực li tâm. Đường này gọi là đường thô, được tiếp tục xử lý để trở thành đường tinh luyện. Mật đường chứa đường saccarozo có thể kết tinh được tiếp tục trộn với mật rỉ và đưa trở về nồi chân không. Hỗn hợp massecuit mới này được phân tách và mật được đưa trở vể nồi chân không một lần nữa để xử lý. Sau khi việc xử lý tách đường thực hiện 3 lần, đường chất lượng cao loại "A" và "B" được đem đi đóng gói sau khi sấy khô và loại "C" (hàm lượng đường thấp) được đem trở về nối chân không như một nguyên lệu để sản xuất đường "A" và "B". Mật rỉ với độ đường saccarozo thấp, vệc tách đường saccarozo không kinh tế, được sử dụng như đường thô dùng để lên men rượu cho sản xuất cồn . Chưng cất Cồn được sản xuất với men từ trong máy chưng cất cho nồng độ cồn 95 - 96 % và 12 - 13 lít vinasse mỗi lít cồn sản xuất được. Vinasse rất giàu các chất hữu cơ và do nó có độ BOD (biochemical oxygien demand-nhu cầu ô xy sinh hoá) cao nên nó không được thải ra sông. Vinasse có thể được sử dụng để làm phân bón cung cấp Nitơ, Kali, Phốt pho cho đất CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG PHÁT SINH TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển, bảo quản vật liệu. Trong quá trình vận chuyển mía đường từ đồng ruộng đến nhà máy cần phải đảm bảo thuận tiện, nhanh nhất về mặt thời gian, để nâng cao lượng đường trong mía bởi mía thu hoạch sau 24 giờ chưa đưa vào nhà máy, chữ đường trong mía sẽ giảm đáng kể. Hiện nay tổn thất sau thu hoạch cây mía từ 10% đến 20%-30%. Ở Thái Lan, Philippines, nhà nước ưu tiên việc chuyển nông sản nói chung, nhất là cây mía về nhà máy càng sớm càng tốt để hạn chế thất thoát, lãng phí nguồn lực xã hội. Đồng thời cũng xem xét cự li vận chuyển, hạn chế việc rơi vãi mía trên đường vận chuyển, và nhiều nguyên nhân khách quan khác dẫn đến việc thất thoát nguyên liệu. Đường sau khi sản suất thành phẩm cần bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát, tránh tiếp xúp với ánh sáng mạnh nếu không đường sẽ hút ẩm, không còn chất lượng tốt khi lưu thong trên thị trường. Nước thải Các nguồn phát sinh nước thải trong quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất nhà máy mía đường dùng rất nhiều nước có thể gấp 12 – 15 lần nguyên liệu ,do đó lượng nước thải phát sinh ra rất nhiều ,được phân loại như sau: Nước thải loại 1: Là nước thải từ các cột ngưng tụ tạo chân không của các thiết bị ( bốc hơi, nấu đường... ). Đây là loại nước thải bị ô nhiễm rất nhẹ, thường có trị số BOD5 thấp ( 20-25mg/l ), SS = 30-50 mg/l, COD = 50-60 mg/l ...Lưu lượng nước thải loại này thường từ 0,97-1,2m3/ tấn mía Nước thải loại 2 Là nước thải từ các nguồn nước làm nguội máy, thiết bị trong dây chuyền sản xuất của nhà máy.Theo nguồn nhiễm bẩn, nước thải loại 2 bao gồm nước làm nguội dầu ( nhiễm bẩn dầu nhớt ), nước làm nguội đường ( nhiễm bẩn đường ) do không tránh khỏi được những dò rỉ nhất định, nước lam nguội máy, thiết bị khi thải ra sẽ bị nhiễm bẩn ( dầu mỡ, đường ) giá trị BOD5 thường dao động từ 200-400mg/l.Lưu lượng của loại nước thải này thường nhỏ khoảng 0.25m3/ tấn mía. Nước thải loại 3: Gồm tất cả các nguồn nước thải còn lại như nước rủa vệ sinh ở các khu vực trong nhà máy: nước xả đáy nồi hơi, nước thải phòng TN, nước rò rỉ đường ống, nước thải lọc vải, vệ sinh máy móc thiết bị... Nước thải loại 3 có độ ô nhiễm rất cao, BOD5 = 1200-1700mg/l, COD thông thường khoảng 2200mg/l, PH < 5,0, SS=780-900, ngoài ra còn có dầu mỡ, màu, mùi. Lưu lượng nước thải loại 3 thường bằng 50% tổng lượng nước thải trong nhà máy và dao động trong khoảng từ 0,99-1,3m3/ tấn mía. Đặc trưng của nước thải nhà máy đường Lượng nước sử dụng trong qúa trình sản xuất lớn. Do đó, lượng nước thải sinh ra cũng khá lớn. Đặc trưng lớn nhất của nước thải nhà máy đường là có giá trị BOD cao và dao động lớn. Bảng BOD5 trong nước thải ngành công nghiệp đường (Nguồn: Công ty môi trường Ngọc Lân) Các loại nước thải  NM đường thô(mg/L)  NM tinh chế đường (mg/L)   Nước rửa mía cây  20-30    Nước ngưng tụ  30-40  4-21   Nước bùn lọc  2.900-11.000  730   Chất thải than  -  750-1.200   Nước rửa xe các loại  -  15.000-18.000   Phần lớn chất rắn lơ lửng là chất vô cơ. Nước rửa mía cây chủ yếu chứa các hợp chất vô cơ. Trong điều kiện công nghệ bình thường, nước làm nguội, rửa than và nước thải từ các quy trình khác có tổng chất rắn lơ lửng không đáng kể. Chỉ có một phần than hoạt tính bị thất thoát theo nước, một ít bột trợ lọc, vải lọc do mục nát tạo thành các sợi nhỏ lơ lửng trong nước. Nhưng trong điều kiện các thiết bị lạc hậu, bị rò rỉ thì hàm lượng các chất rắn huyền phù trong nước thải có thể tăng cao. Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit. Trong trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3 hoặc nước xả rửa cột resin. Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có các chất màu anion và cation(chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ(các axit hữu cơ), dạng vô cơ(Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg và K2O). Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion H+, OH-. Dựa vào đặc tính của nước thải, và yêu cầu mức độ xử lý đặt ra : nước thải phải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B(TCVN 5945-1995) trong đó quy định giới hạn xả thải của các chất như sau: Bảng tổng kết chất lượng nước thải nhà máy đường (Nguồn: Công ty môi trường Ngọc Lân) Stt  Chỉ tiêu  Đơn vị  Giá trị  Tiêu chuẩn(lọai B)   1  PH  mg/l  7,5-8  5,5 -9   2  SS  mg/l  1250  100   3  BOD  mg/l  5000  50   4  COD  mg/l  7000  100   5  N  mg/l  16,4  60   6  P  mg/l  7,5  6   Việc quản lý tốt quy trình sản xuất , bảo dưỡng thiết bị, chống rò rỉ hoặc thay đổi quy trình công nghệ, sử dụng các công nghệ sạch là biện pháp tốt nhất để giải quyết các chất ô nhiễm ngay trong khâu sản xuất. Ngoài ra, cần phải áp dụng quy trình xử lý nước thải, nhằm làm giảm việc thải các chất ô nhiễm vào nguồn nước hay vào hệ thống thoát nước chung của thành phố. Khí thải Các chất gây ô nhiễm môi trường không khó của quá trình sản xuất đường không lớn. Khí thải phát sinh chủ yếu từ lò hơi dùng bã mía làm nhiên liệu, từ quá trình xử lý nước mía bằng CO2 và SO2 của công đoạn bảo xung. Khói của lò đốt bã mía và than. Đây là nguồn ô nhiễm chính mà bất kỳ nhà máy sản xuất công nghiệp nào cũng cần lưu ý để xử lý. Khi đốt lò tạo ra CO2, tro và khí than. Trong mía không có các kim loại nặng và chất độc hại, chủ yếu là lượng khí than thải vào không khí. Hơi của lò đốt lưu huỳnh khi gặp sự cố có thể thoát 1 phần ra ngoài. Khí SO2 rất độc cho người, hấp thụ hơi nước tạo thành axit H2SO4 gây ăn mòn các bề mặt kim loại. Sự tỏa hơi của nước mía có chứa một lượng đường nhỏ phát tán vào không khí và bụi đường ở các công đoạn sàng, đóng bao Chất thải rắn Rỉ đường: sản phẩm phụ của sản xuất đường. Lượng mật thường chiếm 5% lượng mía ép, mật rỉ sử dụng để sản xuất cồn, sản xuất mì chính, nấm men ... Bã mía: chiếm 26,8% - 32% lượng mía ép, với lượng ẩm khỏang 50%. Phần chất khô khoảng 46% Zenluloza và 24,6% Hemizenluloze Các nhà máy đưởng sử dụng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi và chạy máy phát điện. Bã mía còn được sử dụng làm nhiên liệu sản xuất giấy, ván ép ... Bùn lọc: là cặn thải của công đoạn làm trong nước mía thô. Bùn có độ ẩm 75 - 77% chiếm 3,82 - 5,07% lượng mía ép Tro lò hơi: chiếm 1,2% lượng bùn mía. Thành phần chính của tro là SiO 2 chiếm 71 - 72%. Ngoài ra còn có Fe2O3, Al2O3, K2O, Na2O, P2O5, CaO, MnO ... Cùng với bùn, tro được dùng để sản xuất phân hữu cơ. Bảng thành phần hóa học chất thải rắn từ sản xuất mía đường ( phần trăm khối lượng ) (Nguồn: Công ty môi trường Ngọc Lân) Mật rỉ  Bùn lọc  Bã mía   Nước  26  Nước  75  Nước  50   Đường  51  Sáp, chất béo  3,5  Zenlulo  22,5   Chất khử  3  Xơ  7,5  Pentoza  16   Hợp chất Nito  4,5  Đường  4  Lignin  9   Axit hữu cơ  5,6  Protein  3  Sáp, protein  1,5   Tro  10,6  tro  7  tro  1   Chất màu  0,5       Ô nhiễm mùi Mỗi ngày hàng trăm tấn bã thải được thải ra ngoài. Đây là nguồn chất thải dễ lên men, hôi thối và dễ bị khuếch tán theo gió, trôi theo mưa nên việc không thu gom chế biến sẽ gây ô nhiễm nặng môi trường xung quanh… CHƯƠNG 4: KIỂM SOÁT Ô NHIỄM TRONG TOÀN BỘ QUY TRÌNH SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG Các phương pháp xử lý nước thải Hạn chế mất đường theo nước thải Giá trị BOD của đường sacaroza là 0,49 mg O2/mg đường . Đường là nguồn quan trọng của BOD trong nước thải của nhà máy đường . Hạn chế mất đường theo nước thải không những làm giảm tổn thất đường mà còn làm tăng tổng thu hồi trong sản xuất làm giảm độ ô nhiễm của nước thải. Phương pháp hạn chế làm mất đường trong nước thải là một phương pháp xử nước thải mà các nhà máy đường nào cũng áp dụng bởi vì nó đi đôi với việc làm tăng tổng thu hồi của nhà máy. Tồn trữ nước thải Bằng cách giữ lại toàn bộ nước thải của nhà máy và chứa trong những hồ lớn để nước thải có thời gian tự phân hủy từ 70-150 ngày BOD của nước thải từ 190-1015 ppm sẽ giảm xuống từ 10-15 ppm. Đây là phương pháp xử lý đơn giản tuy nhiên đòi hỏi tốn nhiều thời gian và có diện tích đất rộng, do đó chỉ phù hợp với nhà máy đường đặt ở xa khu dân cư, hoang vắng, đất rộng, người thưa. Hồi lưu nước thải Nước thải loại 1 (từ các cột ngưng tụ tạo chân không thùng quay: giàn bốc hơi, nồi nấu đường, máy lọc chân không thùng quay, có BOD=<30 ppm) được cho quay trở lại nhà máy để tái sử dụng, tuần hoàn cho các quá trình công nghệ khác. Đôi khi áp dụng phương pháp hồi lưu để tái sử dụng nước thải loại 2 (nước làm nguội máy). Tuy nhiên có nhược điểm là các chất bẩn trong nước thải do không được xử lý nên sẽ làm ảnh hưởng đến sự truyền nhiệt của máy móc thiết bị. Phương pháp này không thể áp dụng cho nước thải loại 3 (nước vệ sinh, nước thải sinh hoạt, nước xả đáy lò hơi…). Phương pháp này thích hợp cho các nhà máy đường gặp phải khó khăn về nguồn nước cấp. Lọc nước thải Để xử lý triệt để nước thải, một số nhà máy sử dụng phương pháp lọc nước thải. Nước thải có thể lọc bằng cát hoặc lọc bằng đất Diatonic. Ở nước ta, một số nhà máy đường có hệ thống xử lý nước thải với các công nghệ khác nhau: Bằng bể UASB (Nhà máy đường Bình Dương, Cam Ranh ); kết hợp yếm - hiếu khí ( Việt Trì, Ninh Hòa ); UASB - hiếu khí - lọc sinh học (Nông Cống); hồ sinh học (Lam Sơn, An Khê, Kontum...); xử lý hiếu khí (Nhà máy đường Bình Định). Ngoài ra vấn đề tiếng ồn cũng cần phải được quan tâm: tiếng ồn do máy móc hoạt động và do xe cộ đi lại gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe công nhân và dân cư xung quanh, gây tâm lý khó chịu làm giảm năng xuất lao động. Cần phải bôi trơn máy móc, lắp đệm chống ồn, phân khu tiếng ồn và trang bị bảo hộ, chống ồn cho công nhân. Thiết bị không được phép gây tiếng ồn vượt trị số 90 dB trong khu vực sản xuất công nghiệp theo TCVN. Trồng cây xanh, thảm cỏ ven đường, vỉa hè để hấp thụ tiếng ồn, bụi, khí CO2, SO2, tạo bóng mát và nguồn cung cấp O2. Xử lý nước thải bằng vi sinh. Phương pháp này tận dụng khả năng sống hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ(và vô cơ) có trong nước thải, có thể được thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy hoặc trong điều kiện yếm khí không có oxy). Xử lý nước thải bằng vi sinh là một phương pháp khá kinh tế bởi nó giảm được một lượng BOD khá nhiều của nước thải (hiệu quả cao mà không tốn kém năng lượng nhiều), chỉ cần bơm và không yêu cầu phải có đất rộng, do đó đây là một phương pháp rất thông dụng. Áp dụng sản xuất sạch hơn trong toàn bộ quy trình sản xuất. Sản xuất sạch hơn là việc liên tục xác định và thực hiện các biện pháp nhằm tiết kiệm nguyên , nhiên vật liệu, làm tăng hiệu suất, đồng thời làm giảm tác động của sản xuất, sản phẩm và dịch vụ lên môi trường và con người. Phương pháp áp dụng sản xuất sạch hơn bao gồm các bước như sơ đồ:

Các giải pháp không tốn chi phí và chi phí thấp. Tuần hoàn nước làm mát + Nguyên nhân: Lượng nước sử dụng lớn + Giải pháp: Thu gom và tuần hoàn nước giải nhiệt ép máy Sử dụng nước tạo chân không để giải nhiệt cho lò đốt lưu huỳnh thay cho nước sạch Lắp van tự động tại bể chứa nước lạnh khu chế luyện dể tránh chảy tràn + Lợi ích môi trường: Giảm lượng nước khai thác từ song Giảm nước thải Giảm tiêu thụ điện + Các nguyên nhân làm cho sử dụng điện tăng Ý thức sử dụng của công nhân chưa cao,dùng các thiết bị điện trong khi sản xuất và sau khi hết ca ra về hay không tắt các thiết bị dùng điện Sử dụng đèn sợi đốt,sử dụng quạt cũ. + Các giải pháp được đưa ra : Ra quy định tiết kiệm điện,thay thế các loại đèn sợi đốt,dây tóc,đèn tuýp bằng các loại đèn tiết kiệm điện,thay thế quạt cũ bằng quạt công nghiệp công suất phù hợp Giảm tiêu thụ than + Các nguyên nhân gây ra tổn thất than cao Than có độ ẩm cao ,lượng gió dư trong lò cao Kích thước của than không đồng đều Chất lượng than thấp do chứa nhiều tạp chất Hệ thống bảo ôn kém + Các giải pháp khắc phục: Che chắn than tránh khi trời mưa làm ẩm than và mất chất bốc,kiểm soát độ ẩm của than khi nhập nhiên liệu,kiểm soát đúng lưu lượng gió cấp đúng yêu cầu kĩ thuật,kiểm soát kích thước than trước khi đưa vào lò,mua than chất lượng tốt hơn,cải tạo lại lò cũ để quá trình cháy đạt hiệu suất cao hơn,tăng cường hệ thống bảo ôn các hệ thống gia nhiệt Các giải pháp đầu tư lớn Giải pháp 1 : xây dựng xưởng sản xuất phân vi sinh Trong các nhà máy sản xuất đường thì lượng bã thải thải ra rất lớn vì vậy chúng ta nên đầu tư một xưởng sản xuất phân vi sinh,tận dụng triệt để các nguyên liệu sản có và dồi dào. Ngoài ra giải pháp này cũng giúp doanh nghiệp xử lý triệt để vấn đề chất thải rắn,ô nhiễm mùi tại khu vực sản xuất và môi trường xung quanh.