Nâng cấp hệ thống xử lý nước thả và tái sử dụng khí sinh học Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum

LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp, tôi luôn nhận được sự quan tâm, động viên và giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, người thân và bạn bè. Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Phạm Trung Kiên – người thầy mà tôi luôn nguỡng mộ về phong cách làm việc. Cảm ơn thầy đã dành nhiều thời gian hướng dẫn, tận tình giúp đỡ, truyền đạt nhiều kinh nghiệm thực tế cho tôi trong suốt quá trình thực hiện khoá luận tốt nghiệp. Xin cảm ơn các thầy cô Khoa Môi Trường & Tài Nguyên – Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích trong suốt bốn năm học tập tại trường. Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến bác Nhân, bác Toản, bác Quang cùng toàn thể anh chị em công nhân đang sống và làm việc tại Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum. Cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ và che chở tôi trong thời gian thực tập tại công ty. Thành thật cảm ơn mọi nguời rất nhiều. Tôi cảm thấy rất hạnh phúc và may mắn khi được học tập, gắn bó, cùng chia sẻ những vui buồn với các bạn MT05 trong suốt quãng đời sinh viên. Xin gửi lời cảm ơn thân thương và triều mến nhất đến các tất cả các bạn. Từ MT05 – tôi đã thật sự hiểu được giá trị của tình đoàn kết, sự quan tâm, yêu thương và giúp đỡ mọi người. Cảm ơn nhé, MT05. Cuối cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc và lòng kính yêu vô hạng đến ba mẹ, anh chị em, tất cả người thân trong gia đình luôn bên cạnh động viên, an ủi, là điểm tựa vững chắc luôn đồng hành cùng tôi, giúp tôi vượt qua mọi khó khăn và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý và sửa chữa của thầy cô và các bạn về khóa luận tốt nghiệp này. TP. HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2009 Sinh viên NGUYỄN THỊ HOÀNG OANH TÓM TẮT KHOÁ LUẬN Ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn đóng vai trò quan trọng đối với nền kinh tế Việt Nam và thế giới. Tuy nhiên ngành công nghiệp này có thể gây nhiều vấn đề ô nhiễm môi trường trên toàn cầu, đặc biệt là môi trường nước tại các nước châu Á. Lượng nước thải sinh ra từ quá trình sản xuất tinh bột sắn thay đổi lớn trong năm kể cả về lưu lượng lẫn tính chất nước thải. Lưu lượng đặc trưng dao động từ 3 đến 6 m3 nước thải/1 tấn củ sắn tươi. Với tỷ lệ khoảng 3,5 đến 4 tấn củ sắn tươi ban đầu sẽ sản xuất được một tấn tinh bột sắn thành phẩm. Hầu hết toàn bộ nước thải sinh ra từ các nhà máy có quy mô sản xuất nhỏ (hộ gia đình) được thải trực tiếp ra sông hay kênh rạch xung quanh mà không hề được xử lý, trong khi đó ở các nhà máy sản xuất có quy mô lớn hơn thì đa phần nước thải được xử lý bằng một chuỗi hệ thống hồ sinh học tự nhiên. Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum là một trong những công ty như vậy. Công ty đã mở rộng sản xuất, nâng công suất thiết kế từ 100 lên 120 tấn tinh bột sắn/ngày, phát triển trị trường nhằm đáp ứng nhu cầu xuất khẩu, nhưng hệ thống XLNT hiện hữu phát sinh nhiều vấn đề và hoạt động chưa thực sự hiệu quả dẫn đến nước thải sau xử lý không đạt chất lượng so với tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005, loại B. Việc cải tạo hệ thống XLNT hiện có ở công ty nhằm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005, loại B trước khi xả vào nguồn tiếp nhận, chú trọng đến công nghệ kỵ khí (UASB), tái sử dụng khí sinh học thay thế thay thế dầu FO. Giải pháp này có ý nghĩa rất lớn đối với công ty, tính khả thi đáp ứng tiêu chuẩn xả thải cao, giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáng kể, đồng thời mang lại lợi ích to lớn từ việc tiết kiệm chi phí về năng lượng và bảo tồn tài nguyên. Đề tài “Nâng cấp hệ thống xử lý nước thải và tái sử dụng khí sinh học Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum” đã đạt được các mục tiêu đề ra, kết quả như sau: Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005, loại B, giá thành 1m3 nước thải sau xử lý ở phương án lựa chọn là 5.600 VNĐ. Khí sinh học thay thế thế được 39% dầu FO, lợi nhuận thu được là 6.158.879 VNĐ/ngày, sau 5 tháng sẽ hoàn vốn cho phương án tái sử dụng khí sinh học. MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT KHOÁ LUẬN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC vi DANH SÁCH HÌNH vii DANH SÁCH BẢNG viii Chương 1: MỞ ĐẦU 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 MỤC TIÊU KHÓA LUẬN 2 1.3 NỘI DUNG KHOÁ LUẬN 2 1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2 1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3 1.6 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 3 1.7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3 Chương 2: TỔNG QUAN 4 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN 4 2.1.1 Thành phần hoá học của củ sắn 4 2.1.2 Hiện trạng ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn Việt Nam 4 2.1.3 Quy trình chế biến tinh bột sắn cơ bản 5 2.1.4 Vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải ngành sản xuất tinh bột sắn 6 2.2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XLNT NGÀNH SX TINH BỘT SẮN 7 2.2.1 Các phương pháp XLNT tinh bột sắn 7 2.2.2 Các công nghệ XLNT ngành sản xuất tinh bột sắn 8 2.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY LDSX TINH BỘT SẮN KON TUM 10 2.3.1 Giới thiệu Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn Kon Tum 10 2.3.1.1 Vị trí địa lý 10 2.3.1.2 Vài nét sơ lược về công ty 10 2.3.2 Thông tin về hoạt động sản xuất 11 2.3.2.1 Sản phẩm, sản lượng và thị trường tiêu thụ 11 2.3.2.2 Nhu cầu nguyên liệu, phụ liệu, nhiên liệu, điện nước tiêu thụ 11 2.3.2.3 Sơ đồ dây chuyến công nghệ sản xuất 12 2.3.3 Các phương pháp xử lý nước thải tại công ty 14 2.3.3.1 Nguồn gốc, lưu lượng nước thải phát sinh tại công ty 14 2.3.3.2 Thành phần, tính chất nước thải phát sinh tại công ty 15 2.3.3.3 Biện pháp khống chế ô nhiễm nước thải hiện tại tại công ty 15 2.3.3.4 Đánh giá sơ bộ hiệu quả xử lý 16 2.3.4 Tổng hợp kết quả phân tích nước thải trước xử lý tại một số nhà máy 17 2.3.5 Cơ sở lựa chọn thông số thiết kế cho hệ thống XLNT trong đề tài 18 Chương 3: HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XLNT TẠI CÔNG TY LDSX TINH BỘT SẮN KON TUM 20 3.1 THÔNG SỐ HOẠT ĐỘNG, HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỤM 1 (XỬ LÝ CƠ HỌC) 20 3.1.1 Máy lọc rác (Lọc parabol) 20 3.1.2 Bể chứa nước 20 3.1.3 Bể lắng cát 20 3.1.4. Mương dẫn 21 3.1.5 Lưới chắn rác thô 21 3.2 THÔNG SỐ HOẠT ĐỘNG, HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỤM 2 (XỬ LÝ SINH HỌC) 21 3.2.1 Hồ kỵ khí 1 21 3.2.2 Hồ kỵ khí 2 22 3.2.3 Hồ tùy nghi 3 23 3.2.4 Hồ tùy nghi 4 23 3.2.5 Hồ tùy nghi 5 23 3.3 CÁC VẤN ĐỀ, NGUYÊN NHÂN GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NƯỚC THẢI TINH BỘT SẮN TẠI CÔNG TY 24 Chương 4: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NÂNG CẤP HỆ THỐNG XLNT VÀ TÁI SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC CÔNG TY LDSX TINH BỘT SẮN KON TUM 26 4.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NÂNG CẤP HỆ THỐNG XLNT 26 4.1.1 Cơ sở lựa chọn phương án 26 4.2.2 Phương án đề xuất 27 4.2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HTXLNT ĐỀ XUẤT 34 4.2.1 Phương án 1 (Xem chi tiết phần B.1 phụ lục 2) 34 4.2.1.1 Máy lọc rác ( sử dụng lại) 34 4.2.1.2 Bể chứa nước 34 4.2.1.3 Bể lắng cát (sử dụng lại) 34 4.2.1.4 Lưới chắn rác tinh (thiết kế mới) 34 4.2.1.5 Bể điều hoà (thiết kế mới) 35 4.2.1.6 Bể trộn (thiết kế mới) 35 4.2.1.7 Bể phản ứng (thiết kế mới) 36 4.2.1.8 Bể lắng 1 (thiết kế mới) 36 4.2.1.9 Bể UASB (thiết kế mới) 37 4.2.1.10 Bể lọc sinh học (thiết kế mới) 37 4.2.1.11 Sân phơi bùn (thiết kế mới) 38 4.2.1.12 Cụm 5 hồ sinh học hiện hữu 38 4.2.2 Phương án 2 (Xem chi tiết phần B.2 phụ lục 2) 38 4.2.2.1 Máy lọc rác 39 4.2.2.2 Bể lắng cát 39 4.2.2.3 Lưới chắn rác tinh 39 4.2.2.4 Bể điều hoà 39 4.2.2.5 Bể trộn 39 4.2.2.6 Bể phản ứng 39 4.2.2.7 Bể lắng 1 39 4.2.2.8 Bể UASB 39 4.2.2.9 Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo 1 39 4.2.2.10 Hồ kỵ khí 2 (hồ hiện hữu) 39 4.2.2.11 Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo 3 39 4.2.2.12 Hồ tuỳ nghi 4 (hồ hiện hữu) 40 4.2.2.13 Hồ tuỳ nghi 5 (hồ hiện hữu) 40 4.3 DỰ TOÁN KINH TẾ (Xem chi tiết phụ lục 3) 40 4.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 41 4.5 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÁI SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC THAY THẾ DẦU FO 42 4.5.1 Khí sinh học (KSH) 42 4.5.2 Khả năng tái sử dụng KSH thay thế dầu FO (Xem chi tiết phần A.1 phụ lục 4) 43 4.5.3 Quy trình công nghệ sấy tinh bột sắn tại công ty 43 4.5.3.1 Quy trình công nghệ ( xem hình 4.3) 43 4.5.3.2 Thuyết minh quy trình: 43 4.5.4 Cơ sở đề xuất phương án 44 4.5.4.1 Lợi ích từ khi tái sử dụng KSH 44 4.5.4.2 Khả năng cải tiến lò đốt dầu FO hiện tại thành lò đốt với hai loại nhiên liệu là dầu và khí 44 4.5.5 Phương án đề xuất 44 4.5.5.1 Quy trình công nghệ (xem hình 4.4) 44 4.5.5.2 Thuyết minh quy trình 44 4.5.7 Tính toán các công trình (Xem chi tiết phần A.2
A.5 phụ lục 4) 45 4.5.7 Dự toán kinh kế ( Xem chi tiết phần B phụ lục 4) 45 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 5.1 KẾT LUẬN 46 5.2 KIẾN NGHỊ 47 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD5 Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh học đo ở điều kiện 200C trong thời gian 5 ngày) COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu ôxy hóa hóa học) SS Suspended Solids (Chất rắn lơ lửng) PAC Poly Aluminium Chloride UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật KT Kon Tum SCR Song chắn rác SX Sản xuất BC Báo cáo LDSX Liên Doanh Sản Xuất TNHH Trách nhiệm hữu hạng BVMT Bảo bệ môi trường SVTH Sinh viên thực hiện HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 1 Hình ảnh và các phương pháp xử lý nước thải Phụ lục 2 Tính toán chi tiết các công trình đơn vị Phụ lục 3 Dự toán kinh tế Phụ lục 4 Tái sử dụng khí sinh học thay thế dầu FO DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn 6 Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống XLNT Nhà Máy Mì Thái Lan 9 Hình 2.3. Sơ đồ công nghệ XLNT Nhà Máy Tinh Bột Mì Phước Long 10 Hình 2.4. Quy trình công nghệ sản xuất của Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn KT 14 Hình 2.5. Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT sản xuất tại công ty 16 Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống XLNT tinh bột sắn phương án 1 27 Hình 4.2. Sơ đồ hệ thống XLNT tinh bột sắn phương án 2 28 Hình 4.3. Quy trình công nghệ sấy tinh bột sắn tại công ty 43 Hình 4.4. Quy trình công nghệ sấy tinh bột sắn khi tái sử dụng KSH 45 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Thành phần hoá học của củ sắn 4 Bảng 2.2: Một vài phương pháp XLNT theo quy trình xử lý cơ, hóa, sinh học 8 Bảng 2.3: Tên các loại nguyên liệu, phụ liệu trong công ty 12 Bảng 2.4. Nhu cầu nhiên liệu, điện nước tiêu thụ 12 Bảng 2.5: Kết quả phân tích 6 mẫu nước thải trước và sau xử lý Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn Kon Tum 17 Bảng 2.6: Công suất hoạt động của một số nhà máy SX tinh bột sắn quy mô lớn 17 Bảng 2.7: Thành phần, tính chất nước thải đặc trưng của các nhà máy SX tinh bột sắn quy mô lớn tại Việt Nam 18 Bảng 2.8: Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước thải các nhà máy SX tinh bột sắn 18 Bảng 2.9: Thông số thiết kế cho hệ thống XLNT tại công ty 18 Bảng 3.1: Thông số hoạt động của bể lắng cát hiện hữu 20 Bảng 3.2: Hiệu quả xử lý của bể lắng cát hiện hữu 21 Bảng 3.3: Thông số hoạt động hiện tại của hồ kỵ khí số 1 21 Bảng 3.4: Hiệu quả xử lý hiện tại của hồ kỵ khí số 1 22 Bảng 3.5: Thông số hoạt động hiện tại của hồ kỵ khí số 2 22 Bảng 3.6: Hiệu quả xử lý hiện tại của hồ kỵ khí số 2 22 Bảng 3.7: Thông số hoạt động hiện tại của hồ tùy nghi 3 23 Bảng 3.8: Thông số hoạt động hiện tại của hồ tùy nghi 4 23 Bảng 3.9: Thông số hoạt động hiện tại của hồ tùy nghi 5 23 Bảng 3.10: Hiệu quả xử lý hiện tại của hồ tùy nghi 5 23 Bảng 3.11: Các vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải SX tinh bột sắn tại công ty, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp. 24 Bảng 4.1: Bảng dự tính hiệu quả xử lý qua các công trình phương án 1 31 Bảng 4.2: Bảng dự tính hiệu quả xử lý qua các công trình phương án 2 33 Bảng 4.3: Các thông số thiết kế và kích thước lưới chắn rác tinh 34 Bảng 4.4: Các thông số thiết kế và kích thước bể điều hoà 35 Bảng 4.5: Các thông số thiết kế và kích thước bể trộn 35 Bảng 4.6: Các thông số thiết kế bể phản ứng 36 Bảng 4.7: Các thông số thiết kế và kích thước bể lắng 1 36 Bảng 4.8: Các thông số thiết kế và kích thước bể UASB 37 Bảng 4.9: Các thông số thiết kế và kích thước bể lọc sinh học 37 Bảng 4.10: Các thông số thiết kế và kích thước sân phơi bùn 38 Bảng 4.11: Các thông số thiết kế và kích thước cụm 5 hồ sinh học hiện hữu 38 Bảng 4.12: Khái quát dự toán kinh tế phương án 1 40 Bảng 4.13: Khái quát dự toán kinh tế phương án 2 41 Bảng 4.14: Sự vượt chuẩn về chất lượng nước thải đã xử lý qua 2 phương án 42 Bảng 4.15: Khái quát tính toán các công trình phương án tái sử dụng KSH 45 Bảng 4.16: Khái quát dự toán kinh tế phương án tái sử dụng KSH 45 Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sắn là cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và lương thực thực phẩm. Củ sắn được dùng để chế biến tinh bột, sắn lát khô, bột sắn nghiền hoặc dùng để ăn tươi. Từ sắn củ tươi hoặc từ các sản phẩm sắn sơ chế tạo thành hàng loạt các sản phẩm công nghiệp như bột ngọt, rượu cồn, mì ăn liền, gluco, xiro, bánh kẹo, mạch nha, kỹ nghệ chất dính, bún, miến, mì, hạt trân châu (tapioca), phụ gia thực phẩm, phụ gia dược phẩm. Củ sắn cũng là nguồn nguyên liệu chính để làm thức ăn gia súc. Thân sắn dùng để làm giống, nguyên liệu cho công nghiệp xenlulô, làm nấm, làm củi đun. Lá sắn dùng trực tiếp để nuôi tằm, nuôi cá. Bột lá sắn hoặc lá sắn ủ chua dùng để nuôi lợn, gà, trâu bò, dê. Sản phẩm sắn ngày càng thông dụng trong buôn bán, trao đổi thương mại quốc tế (P.Silvestre,M.Arraudeau, 1991). Bên cạnh những lợi ích kinh tế, xã hội mà ngành công nghiệp này đem lại tất sẽ nảy sinh những vấn đề về mặt môi trường, trong đó việc ô nhiễm nước thải tinh bột sắn đang là vấn đề bức xúc cần được giải quyết. Hoạt động của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn phát sinh một lượng lớn nước thải. Nhưng một thực trạng đáng buồn là phần lớn các nhà máy sản xuất tinh bột sắn đều chưa xây dựng hệ thống XLNT hoặc có thì chưa hoàn chỉnh. Đa phần chỉ chứa trong các hồ phân hủy tự nhiên không chống thấm, không đảm bảo tải trọng thiết kế. Điều này đã dẫn đến nước thải không đạt tiêu chuẩn xả thải, gây ô nhiễm rất lớn đến môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân. Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum là một trong những nhà máy như vậy. Thêm vào đó, công ty đã nâng công suất thiết kế, mở rộng sản xuất, phát triển trị trường nhằm đáp ứng nhu cầu xuất khẩu, nhưng hệ thống XLNT hiện tại phát sinh nhiều vấn đề và hoạt động chưa thực sự hiệu quả. Việc cải tạo hệ thống XLNT hiện có ở công ty nhằm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005, loại B trước khi xả vào nguồn tiếp nhận, chú trọng đến công nghệ kỵ khí (UASB), tái sử dụng khí sinh học thay thế thay thế dầu FO sử dụng cho lò đốt. Giải pháp này có ý nghĩa rất lớn đối với công ty, vừa đem lại hiệu quả kinh tế cao, giúp công ty tiết kiệm 39% nhiên liệu trong sản xuất, đồng thời giảm thiểu được ô nhiễm môi trường một cách đáng kể, đảm bảo cho công ty thực hiện tốt các quy định của pháp luật Việt Nam về môi trường. Đó cũng chính là lý do mà tôi chọn đề tài “Nâng cấp hệ thống xử lý nước thải và tái sử dụng khí sinh học Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum” cho Luận Văn Tốt Nghiệp Kỹ Sư Ngành Kỹ Thuật Môi Trường. 1.2 MỤC TIÊU KHÓA LUẬN Đề xuất phương án cải tạo nâng cao hiệu quả xử lý cho hệ thống XLNT của Công Ty Liên Doanh SX Tinh Bột Sắn Kon Tum. Thu hồi khí sinh học từ hệ thống XLNT, tái sử dụng cung cấp năng lượng thay thế nhiên liệu dầu FO. 1.3 NỘI DUNG KHOÁ LUẬN Thu thập tài liệu tổng quan về hiện trạng, công nghệ sản xuất, khả năng gây ô nhiễm và XLNT ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn. Khảo sát thực tế, thu thập số liệu về Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum. Tìm hiểu về công nghệ XLNT, phân tích và đề xuất phương án XLNT cho Công Ty Liên Doanh SX Tinh Bột Sắn Kon Tum đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-2005 loại B dựa trên điều kiện thực tế và khả năng tái sử dụng khí sinh học thay thế dầu FO cung cấp năng lượng từ hệ thống XLNT. Tính toán thiết kế các công trình xử lý đơn vị và tính toán kinh tế cho phương án cải tạo. Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và tính toán kinh tế cho phương án tái sử dụng khí sinh học thay thế dầu FO. Thực hiện bản vẽ công nghệ. 1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Phương pháp điều tra, thu thập và tổng hợp tài liệu. Phương pháp khảo sát thực địa. Phương pháp lựa chọn trên cơ sở động học quá trình xử lý cơ bản, phân tích tính khả thi, tính toán kinh tế. Sử dụng các phần mềm ứng dụng 1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng Nước thải sản xuất tinh bột sắn từ củ sắn tươi tại Công Ty Liên Doanh SX Tinh Bột Sắn Kon Tum. Phạm vi Nước thải sản xuất thu gom trong khu vực Công Ty Liên Doanh SX Tinh Bột Sắn Kon Tum. 1.6 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài nghiên cứu về nước thải của ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn, đề xuất phương án cải tạo đạt tiêu chuẩn TCVN. Đề tài áp dụng một số phương pháp tính thu hồi khí sinh học từ hoạt động XLNT bằng phương pháp kỵ khí sử dụng bể UASB. Đề tài nghiên cứu khả năng tái sử dụng khí sinh học thay thế nhiên liệu dầu FO. 1.7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học Ứng dụng các nghiên cứu và công nghệ XLNT đề xuất phương án cải tạo hệ thống XLNT. Tái sử dụng KSH thay thế dầu FO, đem lại lợi ích về kinh tế và môi trường. Cung cấp tài liệu làm cơ sở cho các nghiên cứu về XLNT tinh bột sắn, khả năng thu hồi, tái sử dụng khí sinh học từ hệ thống XLNT. Góp phần giảm thiểu ô nhiễm do nước thải ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn và bảo vệ môi trường. Ý nghĩa thực tiễn Đề xuất công nghệ xử lý để nước thải công ty đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-2005, loại B. Đề xuất phương án thu hồi, tái sử dụng khí sinh học hiệu quả. Việc cải tạo và vận hành tốt hệ thống XLNT sẽ giảm bớt việc đóng phạt, đóng phí bảo vệ môi trường đối với nước thải tại Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum. Chương 2 TỔNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN 2.1.1 Thành phần hoá học của củ sắn Bảng 2.1: Thành phần hoá học của củ sắn Thành phần (%)  Theo Đoàn Dự và các cộng sự, 1983  Theo dk/starxh/tmstarch.htm  Theo Recent Process in research and extension, 1998   Nước  70,25  70  63 – 70   Tinh bột  21,45  22  18 - 30   Chất đạm  1,12  1,1  1,25   Tro  0,40  -  0,85   Protein  1,11  1  1,2   Chất béo  5,13  -  0,08   Chất sơ  5,13  2  -   CN-  0,001 – 0,004  -  173 ppm   Thành phần hoá học của củ sắn thay đổi tuỳ thuộc vào loại giống trồng, tính chất, độ dinh dưỡng của đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch. 2.1.2 Hiện trạng ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn Việt Nam Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô. Năm 2006, diện tích đất trồng sắn đạt 475.000 ha, sản lượng tinh bột sắn đạt 7.714.000 tấn. Tới nay cả nước đã có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với tổng công suất khoảng 3,8 triệu tấn củ tươi/năm và trên 4.000 cơ sở chế biến thủ công. Việt Nam hiện SX mỗi năm khoảng 800.000 – 1.200.000 tấn tinh bột sắn, trên 70% xuất khẩu, gần 30% tiêu thụ trong nước. Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau Indonesia và Thái Lan. Thị trường chính là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản. Quy mô SX tinh bột sắn: Việt Nam hiện tồn tại 3 loại quy mô SX Qui mô nhỏ: chiếm 70 - 74%, công suất 0,5 - 10 tấn tinh bột sắn/ ngày. Qui mô vừa: chiếm 16- 20%, công suất dưới 50 tấn tinh bột sắn/ ngày. Qui mô lớn: chiếm khoảng 10% tổng số các cơ sở chế biến cả nước, công suất trên 50 tấn tinh bột sắn/ ngày. Đặc thù sản xuất Củ sắn tươi rất khó bảo quản dài ngày nên hầu hết các nhà máy chế biến sắn đều hoạt động theo thời vụ, chủ yếu là từ cuối tháng 8 năm trước đến đầu tháng 4 năm sau. Riêng các nhà máy chế biến tại Tây Ninh có thời gian chế biến là 330 ngày/ năm. Thời gian sản xuất trong năm của các nhà máy khác khoảng 200 ngày. Theo công suất thiết kế, nhu cầu nguyên liệu sắn tươi là: 5.360.000 tấn sắn tươi/ năm, chiếm 69,48% sản lượng sắn hiện có. Trong khi đó sản lượng sắn hàng năm làm lương thực cho người và cho chăn nuôi khoảng 3.000.000 tấn. Với sản lượng sắn 7.700.000 tấn sắn/ năm, nhiều nhà máy chế biến tinh bột sắn bị thiếu nguyên liệu. Ngoài vấn đề về nguyên liệu, hiện tại các doanh nghiệp SX tinh bột sắn đang đối mặt với thách thức lớn nhất về ô nhiễm môi trường và suy thoái đất trồng sắn. 2.1.3 Quy trình chế biến tinh bột sắn cơ bản Quy trình chế biến thủ công: củ sắn được rửa bằng tay và gọt vỏ bằng dao rồi nạo thủ công trên một bàn nạo/mài trên tấm thiếc hoặc sắt mềm có đục lỗ tạo gờ sắc một bên. Bột sau khi mài được đưa vào một tấm vải lọc buộc bốn góc và rửa bằng vòi nước. Xơ sau khi rửa được vắt khô. Sữa bột thu được chứa trong xô/ thùng chứa để chờ tinh bột lắng xuống. Thay nước nhiều lần để loại bỏ nhựa và tạp chất và HCN. Bột ướt vớt lên khay hoặc vắt qua vải lọc để tách nước rồi được sấy khô tự nhiên. Quy trình chế biến bán cơ giới: việc gọt vỏ vẫn được tiến hành thủ công. Quá trình nạo/ mài được tiến hành bằng máy mài. Lực để quay trống được truyền qua trục động cơ điện và dây curoa. Trống có phủ tấm kim loại đục lỗ được quay trong một hộp máy có gắn phễu nạp củ phía trên và bột sau khi mài được chảy xuống dưới. Quá trình mài được bổ sung một lượng nhỏ nước. Lượng tinh bột được giải phóng và hoà tan nhờ cách làm này có thể đạt hiệu suất 70-90%. Bột nhão thu được qua sàng lọc thô, lọc mịn và lọc tinh. Có thể bổ sung nước trong khi tách các tạp chất và bã. Dịch thu được sẽ qua giai đoạn lắng để tách nước. Lắng được tiến hành trong bể lắng hoặc bàn lắng. Quá trình lắng có thể bổ sung hóa chất giúp lắng nhanh hoặc tẩy trắng. Tinh bột được tách ra bằng tay. Sấy khô tinh bột bằng phương pháp tự nhiên hoặc cưỡng bức. Quy trình chế biến hiện đại: tinh bột sắn được chế biến từ nguyên liệu là củ tươi hoặc khô với các quy mô và trình độ công nghệ khác nhau, nhìn chung gồm 7 công đoạn chính (xem hình 2.1) Hình 2.1. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn 2.1.4 Vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải ngành sản xuất tinh bột sắn Quy trình SX tinh bột sắn có nhu cầu sử dụng nước rất lớn (15-30 m3/tấn sản phẩm). Chỉ tính riêng cho khoảng 60 nhà máy có quy mô lớn, lượng nước thải khoảng 140.000 m3/ngày với tải lượng SS khoảng 1.000 tấn/ngày, BOD5 khoảng 3.000 tấn/ngày, COD khoảng 5.000 tấn/ngày, cyanua khoảng 5 tấn/ngày. Theo báo cáo hiện trạng môi trường năm 2005 của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, lượng nước thải sinh hoạt sinh ra hàng ngày trên cả nước là khoảng 2.010.000 m3/ngày, chiếm 64% trong tổng lượng các loại nước thải. Như vậy, trong mùa vụ SX, ngành chế biến tinh bột sắn sinh ra lượng nước thải có tải lượng ô nhiễm hữu cơ ít nhất cũng gấp 4 lần tải lượng hữu cơ của tổng lượng nước sinh hoạt trên toàn quốc. Đây là nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng tại các địa phương phát triển ngành công nghiệp SX tinh bột sắn. Chính các thành phần hữu cơ như tinh bột, protein, xenluloza, pectin, đường có trong nguyên liệu củ sắn tươi là nguyên nhân gây ô nhiễm cao cho các dòng nước thải của nhà máy SX tinh bột sắn. Trong quá trình SX, HCN hoà tan trong nước rửa bã, thoát khỏi dây chuyền sản xuất, góp phần gây ô nhiễm môi trường tạo màu sẫm của nước thải. Nước thải được sinh ra từ các công đoạn SX chính sau: Nước rửa củ: chứa đất, cát, rễ, lớp vỏ gỗ…ít ô nhiễm chất hữu cơ hòa tan. Bóc vỏ, mài củ, ép bã: chứa một hàm lượng lớn cyanua, alcaloid, antoxian, protein, xenluloza, pectin, đường và tinh bột. Đây là nguồn chính gây ô nhiễm nước thải, có chứa SS, BOD, COD rất cao. Lắng trích ly: chứa tinh bột, xenluloza, protein thực vật, lignin và cyanua, do đó có SS, BOD, COD rất cao, pH thấp. Rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: có chứa dầu máy, SS, BOD5. Nước thải sinh ra từ dây chuyền SX tinh bột sắn có các thông số đặc trưng: pH thấp, hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dưỡng chứa N, P, K, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học (BOD5), nhu cầu oxy hoá học (COD), …với nồng độ rất cao. Thành phần nước thải phụ thuộc vào quy mô SX, tổng mức đầu tư, trình độ công nghệ và hệ thống thiết bị XLNT, quy trình vận hành. Tuy nhiên, nước thải SX tinh bột sắn ở các quy mô khác nhau, hầu như chưa đạt được tiêu chuẩn nước thải công nghiệp của Việt Nam. 2.2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XLNT NGÀNH SX TINH BỘT SẮN 2.2.1 Các phương pháp XLNT tinh bột sắn Phân loại các phương pháp XLNT theo đặc tính của quy trình xử lý gồm: Xử lý cơ học. Xử lý hóa học. Xử lý sinh học. Hệ thống XLNT hoàn chỉnh có thể gồm một vài công trình đơn vị trong các công đoạn xử lý cơ học, hóa học, sinh học và xử lý bùn cặn. Bảng 2.2: Một vài phương pháp XLNT theo quy trình xử lý cơ, hóa, sinh học Quy trình xử lý  Các công đoạn có thể áp dụng   Cơ học  Điều hòa Lắng cặn Tách rác Lọc qua lưới lọc Làm thoáng Lọc qua lớp vật liệu lọc, lọc qua màng Tuyển nổi và vớt bọt Khử khí Khuấy trộn pha loãng   Hoá học  Oxi hóa – khử: Clo hóa, Ozon hóa, làm thoáng, điện giải, UV Trung hòa bằng dung dịch axit hoặc kiềm Keo tụ tạo bông Hấp thụ và hấp phụ Trao đổi ion   Sinh học  Xử lý hiếu khí    Bùn hoạt tính Bể Aeroten thông thường Cấp từng bậc Tăng cường Mương oxy hóa Từng mẽ (SBR) Khử Nitơ Ổn định cặn trong môi trường hiếu khí  Sinh trưởng dính bám Lọc sinh học Aeroten tiếp xúc Lọc sinh học kết hợp làm thoáng Đĩa sinh học Tiếp xúc lơ lửng    Xử lý yếm khí Bể UASB Bể lọc yếm khí Bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ Hồ yếm khí   Xử lý cơ học, hoá học, sinh học (Xem chi tiết phần C phụ lục 1) 2.2.2 Các công nghệ XLNT ngành sản xuất tinh bột sắn Hiện tại ở Việt Nam, hầu hết các nhà máy SX tinh bột sắn áp dụng hệ thống hồ sinh học để XLNT. Tuy nhiên, hệ thống hồ sinh học luôn luôn chiếm một diện tích đất rộng lớn, đòi hỏi thời gian xử lý dài, phụ thuộc nhiều vào thời tiết và nhiệt độ. Trên thực tế, mặc dù hồ sinh học đã được áp dụng từ rất lâu – song đây là kỹ thuật lỗi thời và sự hiểu biết để vận hành tốt hệ thống còn quá hạn chế. Rất nhiều hệ thống được xây dựng trước đây đã trở thành hồ kỵ khí, những hồ kỵ khí thường có mùi hôi và chúng tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Hơn thế nữa, khi chỉ áp dụng hệ thống hồ sinh học thì đầu ra sau xử lý thường không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt của Việt Nam. Gần đây, ngày càng có nhiều nghiên cứu đề cập đến vấn đề XLNT tinh bột sắn như: “Xử lý kỵ khí nước thải chế biến tinh bột sắn bằng thiết bị UASB” của Prasanna Lal Amatya tại Thái Lan, 1996. Nghiên cứu “Hệ thống XLNT chế biến tinh bột sắn khép kín ở Việt Nam” của P.G. Hien, et al tại trường Đại Học Văn Lang, 1999; nghiên cứu này sử dụng hệ thống UASB làm giảm đáng kể COD trong nước thải chế biến tinh bột sắn, sau đó nước đầu ra được đưa vào hệ thống ao sinh học. Nghiên cứu về quá trình UASB và hiếu khí kết hợp, của Huỳnh Ngọc Phương Mai “Kết hợp xử lý nước thải công nghiệp chế biến tinh bột sắn bằng công nghệ sinh học” tại trường Đại Học Văn Lang và Đại Học Wageningen, 2006. Các tác giả khẳng định hiệu suất xử lý của UASB tương đối cao, từ 80 – 90% ở tải lượng lên đến hàng chục kg COD/m3.ngày. Nhà máy mì Thái Lan (Tây Ninh) Công suất 100 tấn tinh bột sắn/ngày, hệ thống XLNT được thiết kế với lưu lượng 1600 m3/ngày, tổng diện tích khu XLNT là 20 ha. Tính chất nước thải trước xử lý của nhà máy: pH = 5,3; BOD5 = 5.757 (mg/L); COD = 8.635 (mg/L); SS = 2.010 (mg/L); nitơ tổng = 453 (mg/L); photpho tổng = 0,39 (mg/L) ; CN = 22 (mg/L). Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống XLNT Nhà Máy Mì Thái Lan Nhà Máy Tinh Bột Khoai Mì Phước Long (Bình Phước) Trạm XLNT Nhà Máy Tinh Bột Khoai Mì Phước Long được thiết kế với lưu lượng 3600m3/ngày. Lượng nước thải chủ yếu từ quá trình rửa củ (xử lý riêng) và nước thải tách ra từ quá trình chế biến tinh bột (chứa nhiều hợp chất hữu cơ). Nước thải từ công đoạn rửa củ chủ yếu chứa tạp chất vô cơ được dẫn theo dòng riêng vào 24 bể lắng tách các chất vô cơ rồi xả vào nguồn tiếp nhận. Nước thải từ quá trình chế biến có hàm lượng COD: 7.000 – 14.243; BOD5: 6.200 – 13.200; SS: 500 – 3.080; pH: 4,9 – 5,7; nước thải được xử lý như sau:
Hình 2.3. Sơ đồ công nghệ XLNT Nhà Máy Tinh Bột Mì Phước Long 2.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY LDSX TINH BỘT SẮN KON TUM 2.3.1 Giới thiệu Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn Kon Tum 2.3.1.1 Vị trí địa lý Công ty được xây dựng nằm trên mặt bằng của một khu đất đồi có diện tích 25,5 ha, thuộc xã Sa Bình, huyện Sa Thầy, tỉnh Kon Tum, cách quốc lộ 14 khoảng 15 km, cách thị xã Kon Tum khoảng 20 km, nằm bên cạnh với tỉnh lộ 675. Phía Đông giáp : Sông PôKô Phía Tây giáp : Tỉnh lộ 675 Phía Bắc giáp : Tỉnh lộ 675 Phía Nam giáp : Suối Cạn 2.3.1.2 Vài nét sơ lược về công ty Tên Công Ty : Công Ty Liên Doanh Sản Xuất Tinh Bột Sắn Kon Tum Địa chỉ : Xã Sa Bình, huyện Sa Thầy, tỉnh Kon Tum Điện thoại : 060-3814778 Fax : 060-3814780 Loại hình sản xuất kinh doanh : Sản Xuất Chế Biến Tinh Bột Sắn Công suất thiết kế : 100 tấn tinh bột sắn/ngày Công suất hiện tại : 120 tấn tinh bột sắn/ngày Trước khi đi vào hoạt động công ty đã đầu tư dây chuyền công nghệ SX tinh bột sắn với sản lượng 100 tấn/ngày. Nhằm đáp ứng nhu cầu xuất khẩu, hiện nay công ty đã đầu tư, nâng công suất thêm một số thiết bị nhằm tăng sản lượng tinh bột sắn từ 100 tấn/ngày lên 120 tấn/ngày. Tổng diện tích mặt bằng của công ty là: 25,5 ha. Diện tích xây dựng: 7,65 ha chiếm 30%. Diện tích sân bãi và đường bộ: 3,06 ha chiếm 12%. Diện tích các công trình phụ khác (văn phòng, bãi xe): 2,04 ha chiếm 8%. Diện tích hệ thống XLNT hiện tại: 2,55 ha chiếm khoảng 10 %. Diện tích cây xanh: 10,2 ha chiếm 40 % tổng diện tích. 2.3.2 Thông tin về hoạt động sản xuất Hoạt động sản xuất của công ty khoảng 240 ngày/năm. Làm việc: 3 ca/ngày. 2.3.2.1 Sản phẩm, sản lượng và thị trường tiêu thụ Sản phẩm chính của công ty là tinh bột sắn. Tổng sản lượng đạt 30.000 tấn/năm Sản phẩm phụ là bã sắn. Tổng sản lượng đạt 36.000 tấn/năm. Thị trường tiêu thụ: Tập đoàn Thai German bao tiêu 100% sản phẩm xuất khẩu, hợp đồng bao tiêu ký hàng. Hàng hóa của liên doanh được mang nhãn hiệu của tập đoàn Thai German (sản xuất tại Việt Nam). Sản phẩm phụ tại công ty thì được bán cho công ty chế biến thức ăn gia súc. 2.3.2.2 Nhu cầu nguyên liệu, phụ liệu, nhiên liệu, điện nước tiêu thụ Quá trình chế biến tinh bột sắn sử dụng nguyên liệu chính là sắn củ tươi, nước để rửa, năng lượng điện để chạy máy, nhiệt để sấy, cũng như hóa chất để tẩy trắng. Nhu cầu nguyên liệu, phụ liệu Bảng 2.3: Tên các loại nguyên liệu, phụ liệu trong công ty STT  Loại nguyên liệu, vật liệu thô  Số lượng   1  Củ sắn tươi  12.000 tấn/tháng   2  Bao bì đóng gói  72.000 bao/tháng   3  SO2  7,6 tấn/tháng   4  Men vi sinh biological  1.080 kg/tháng   5  Chỉ khâu  60 kg/tháng   (Nguồn: Báo Cáo Nhập - Xuất Vật Tư, Hàng Hóa Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn KT) Bảng 2.4. Nhu cầu nhiên liệu, điện nước tiêu thụ Chủng loại  Số lượng   Nhiên liệu -Dầu DO -Dầu FO  2.400 lít/tháng 126.000 lít/tháng   Điện  900.000 kW/tháng   Nước  66.000 m3/tháng   (Nguồn: Báo Cáo Định Kỳ Công Tác BVMT Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn KT) 2.3.2.3 Sơ đồ dây chuyến công nghệ sản xuất Quy trình công nghệ sản xuất (xem hình 2.4) Thuyết minh quy trình Sắn tươi trước khi đưa vào SX được kiểm tra chất lượng để xác định hàm lượng tinh bột và các chỉ tiêu kỹ thuật khác, được cân tĩnh qua phễu nạp nguyên liệu ban đầu, sau đó được chuyển bằng băng tải cao su đến thiết bị làm tróc vỏ gỗ. Trong quá trình vận chuyển theo băng tải, công nhân loại bỏ rác, tạp chất thô. Bên dưới phễu nạp liệu là băng tải cao su đưa sắn đến thiết bị bóc vỏ gỗ để tách bỏ đất cát và một phần vỏ gỗ bên ngoài. Do cấu tạo của thiết bị làm tróc vỏ tại đây đất cát và phần lớp vỏ gỗ được tách ra, do tác động va đập và ma sát cấu trúc của củ sắn bị phá vỡ, làm thay đổi thành phần giữa nội nhũ của nguyên liệu. Sắn sau khi đã được làm tróc vỏ được đưa vào máy để rửa sạch. Nhờ hệ thống cánh khuấy và tốc độ của dòng nước rửa mà đất cát, vỏ ngoài được loại bỏ hoàn toàn khi sắn rời khỏi thiết bị rửa. Sau khi rửa sạch, củ sắn được đưa vào thiết bị băm nhỏ nhờ băng tải, mục đích của quá trình này nhằm làm vỡ củ, tạo thành các mảnh nhỏ, làm tăng khả năng tinh bột hoà tan trong nước và tách bã. Với tốc độ 1400 vòng/phút và tác động của lưỡi dao chặt, sắn được băm nhỏ có kích thước 10-20 mm trước khi đưa vào máy nghiền mài. Sau khi băm, nguyên liệu được chuyển vào máy nghiền bằng vít tải củ và bộ phận phân phối dăm, sắn được nghiền nát thành hỗn hợp bột bã lỏng được bơm lên thùng chứa.Tại đây hỗn hợp bột bã lỏng được xử lý bằng dung dịch SO2 làm cho sản phẩm không bị biến màu, giữ được màu trằng của tinh bột. Sau đó hỗn hợp này được đưa vào hệ thống chiết xuất, từ trích ly thô đến trích ly tinh nhờ các thiết bị lắng lọc ly tâm cao tóc để lấy dịch sữa bột và tách bã ra riêng. Bã được đưa đi ép nén nhờ băng tải và thiết bị ép bã nhằm tách bớt lượng nước trong bã, sau đó mang đi phơi khô, sấy sử dụng làm thức ăn gia súc, hoặc dùng làm tám lợp, bột giấy, phân bón. Sau khi qua ly tâm tách bã, phần nước bột loãng được bơm cấp lại cho máy nghiền, còn phần dịch sữa bột được bơm qua công đoạn tiếp theo là lọc và ly tâm tách mủ. Dịch sữa bột được đưa qua hệ thống cyclon cát để tách cát trước khi đưa vào thiết bị phân ly. Dưới tốc độ cao 4500 vòng/phút, dịch tinh bột sẽ phân tách thành lớp nước dịch và tinh bột. Nước dịch sẽ được tách ra và nồng độ tinh bột được tăng cao. Nước sau khi được tách ra từ công đoạn này đươc tái sử dụng một phần cho công đoạn rửa củ, một phần được chiết ra đường ống riêng để công nhân vận hành tiện theo dõi và được dẫn vào hệ thống xử lý nước thải. Sữa bột qua chiết xuất được dehydrat ở máy phân ly, nhờ vận tốc lớn bột tách ra khỏi nước ở dạng sệt và được ly tâm kiệt nước ở máy ly tâm, độ ẩm của bột lúc này khoảng 50 – 55%, được chuyền tải vào thiết bị sấy khô, nhờ không khí qua caloripha vào tháp sấy. Trong quá trình sấy nhiệt độ của buồng sấy phải theo dõi chặt chẽ. Khi độ ẩm đạt giới hạn yêu cầu tinh bột được thổi vào hệ thống Cyclon và để lắng, làm nguội. Sau đó tinh bột được chuyển qua rây để kiểm tra lại độ đồng nhất và độ mịn của sản phẩm trước khi cân tĩnh, đóng bao, bảo quản. Hình 2.4. Quy trình công nghệ sản xuất của Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn KT Các phương pháp xử lý nước thải tại công ty 2.3.3.1 Nguồn gốc, lưu lượng nước thải phát sinh tại công ty Các nguồn phát sinh nước thải trong quá trình SX bao gồm: Nước thải từ công đoạn rửa củ Nước thải trong quá trình nghiền củ, lọc bã non, ép bã Nước thải trong quá trình lọc tinh (lọc ly tâm) Nước thải do rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng, giải nhiệt máy bơm. Tính toán lưu lượng nước thải (Xem chi tiết phần A, phụ lục 2) Với công suất là 120 tấn tinh bột sắn/ngày, lưu lượng nước thải là 2400 m3/ngày đêm. 2.3.3.2 Thành phần, tính chất nước thải phát sinh tại công ty Nước thải trong quá trình rửa củ sắn, cắt vỏ: có chứa đất, bùn, cát, mảnh vỏ, phần rễ, …chủ yếu ô nhiễm bởi các thành phần cát, đất tách ra từ củ và HCN do phân hủy Phazeolunatin trong vỏ thịt nhờ xúc tác của men Cyanoaza.Tuy nhiên do có một phần nước thải sau công đoạn ly tâm tách mủ được tuần hoàn lại để rửa củ nên có thêm các chất ô nhiễm như : cyanua, protein, tinh bột, đường … Nước thải trong quá trình nghiền củ, lọc bã non, ép bã chứa một hàm lượng lớn như tinh bột, protein, xenluloza, pectin, đường, cyanua, alcaloid, antoxian, protein và khoáng chất tách ra trong quá trình nghiền thô. Đây là nguồn chính gây ô nhiễm nước thải, có chứa SS, BOD5, COD rất cao. Nước thải trong quá trình lọc tinh (lọc ly tâm): chứa tinh bột, xenluloza, protein thực vật, lignin và cyanua do đó có: SS, BOD5, COD cao, pH thấp (trong quá trình SX do có sục khí SO2 vào trong nước trong công đoạn trích ly, SO2 khi gặp nước chúng sẽ chuyển hóa thành axit sunfurơ H2SO3 làm cho pH trong nước thải giảm xuống rất nhiều, bên cạnh đó còn do HCN). Ngoải ra trong nước thải còn chứa dịch bào có tanin, men và nhiều chất vi lượng có mặt trong củ sắn. Nước thải do rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: có chứa dầu máy, SS, BOD5, đặc biệt là khi vệ sinh các cụm máy ly tâm thì nước thải chứa hàm lượng chất ô nhiễm tương đối cao (do lượng tinh bột còn sót lại, đóng trong các chi tiết máy). Tóm lại: Nước thải sinh ra từ dây chuyền SX tinh bột sắn có các thông số đặc trưng: pH thấp, nồng độ BOD5, COD, SS, cyanua, nitơ tổng, phốt pho tổng, vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn môi trường. Về mặt cảm quan nước thải có màu trắng ngà, đục, bốc mùi chua nồng. 2.3.3.3 Biện pháp khống chế ô nhiễm nước thải hiện tại tại công ty Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT sản xuất tại công ty (xem hình 2.5) Hình 2.5. Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT sản xuất tại công ty Thuyết minh công nghệ : Nước thải trong quá trình SX được thu gom vào hệ thống XLNT của công ty thông qua hệ thống mương dẫn đến bể lắng cát sơ bộ và rác được thu gom ngay đầu nguồn thải bằng máy lọc rác và song chắn rác thô. Các tạp chất và rác có kích thước lớn hơn 10 mm được lắng và thu gom tại vị trí này. Men vi sinh biological được cho vào ngay mương dẫn nước thải sau bể lắng cát sơ bộ (1,5kg/h). Sau đó nước thải được dẫn qua 5 hồ sinh học liên tiếp. Đầu mùa vụ, khi công ty bắt đầu đi vào SX trở lại thì men vi sinh cũng được bổ sung vào hồ kỵ khí số 1 (6tạ/hồ1). Men vi sinh được bổ sung vào nhằm phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Dưới tác dụng của VSV, các chất hữu cơ bị phân hủy tạo thành CO2, H2O, CH4. Sau khi qua hồ sinh học 5, nước thải được xả vào nguồn tiếp nhận là sông PôKô. 2.3.3.4 Đánh giá sơ bộ hiệu quả xử lý Nhìn chung nước thải sau khi qua xử lý có các chỉ tiêu BOD5, COD, SS, nitơ tổng vượt tiêu chuẩn gấp nhiều lần. Các biện pháp XLNT hiện tại tại công ty chưa đạt hiệu quả như mong muốn, việc bổ sung men vi sinh chỉ mang tính chất tạm thời và chỉ mới được áp dụng trong thời gian gần đây nên chất lượng nước thải đầu ra chưa đạt yêu cầu xả thải (TCVN 5945-2005, loại B). Nguồn tiếp nhận xả thải là sông PôKô, qua các số liệu bảng 2.5 bên dưới cho thấy nước thải của công ty đã đưa một tải lượng chất ô nhiễm tương đối lớn vào sông, ảnh hưởng nghiêm trọng đến thủy vực, nguồn nước dùng để tưới tiêu, giảm năng suất cây trồng, gây hại đến nhiều loại cá tôm tại khu vực của dòng sông. Hệ thống thu gom nước thải chưa tốt, chưa tách riêng nước mưa và nước thải, một phần nước mưa đi vào hệ thống XLNT làm tăng thể tích cần thiết của hệ thống. Bảng 2.5: Kết quả phân tích sáu mẫu nước thải trước và sau xử lý tại Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn Kon Tum STT  Tên chỉ tiêu  Đơn vị tính  Kết quả  TCVN 5945 -2005, loại B      Ngày 08/01/09  Ngày 09/01/09  Ngày 12/01/09       Trước xử lý  Sau xử lý  Trước xử lý  Sau xử lý  Trước xử lý  Sau xử lý    1  pH  -  4,92  8,25  4,8  8,41  5,28  7,87  5,5 - 9   2  BOD5(20oC)  mg/L  8.500  864  8.200  850  7.500  800  50   3  COD  mg/L  9.680  1.064  9.780  1.080  8.000  1.020  80   4  SS  mg/L  2.702  425  2.312  350  2.220  330  100   5  Nitơ tổng  mg/L  105,36  62,41  70,61  18,231  87,42  57,44  30   6  Phốtpho tổng  mg/L  7,48  2,53  8,67  3,7  8,15  2,16  6   7  Xianua (CN-)  mg/L  1,0  0,094  0,5  0,05  0,45  0,04  0,1   8  SO42-  mg/L  43,2  4,01  66,66  5,76  52  4,93  0,5   (Nguồn: Chi Cục Tiêu Chuẩn – Đo Lường – Chất Lượng Kon Tum) Ghi chú: Kết quả phân tích mẫu nước thải ngày 08 và 09/01/09 được xin tại Chi Cục Tiêu Chuẩn - Đo Lường - Chất Lượng Kon Tum. Kết quả ngày 12/ 01/09 được SVTH đề tài tự lấy vào lúc 15 giờ chiều cùng ngày và gửi Chi Cục Tiêu Chuẩn - Đo Lường - Chất Lượng KT phân tích. 2.3.4 Tổng hợp kết quả phân tích nước thải trước xử lý tại một số nhà máy Bảng 2.6: Công suất hoạt động của một số nhà máy SX tinh bột sắn quy mô lớn Tên  Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn Kon Tum  Công ty TNHH Chế Biến Tinh Bột Sắn KMC VN  Công ty Khoai Mì Tây Ninh  Nhà Máy Tinh Bột Mì Phước Long   Địa chỉ  Kon Tum  Bình Phước  Tây Ninh  Bình Phước   Công suất (tấn nguyên liệu/ngày)  400 - 420  400 – 500  500  Trung bình là 500, hết công suất là 1.600   Nguồn  Khảo sát thực tế  Arrpet, 2006  Arrpet, 2005  Arrpet, 2003   Công Ty LDSX Tinh Bột Sắn KT hoạt động với công suất 120 tấn tinh bột sắn/ngày (400 - 420 tấn nguyên liệu/ngày đêm), thuộc quy mô SX lớn. Việc trình bày và tổng hợp các số liệu về thành phần, tính chất nước thải đặc trưng của một số nhà máy SX tinh bột sắn kết hợp với các kết quả phân tích các mẫu nước thải tại công ty, dựa vào đặc thù SX của công ty để đưa ra các thông số thiết kế hợp lý trong đề tài. Bảng 2.7: Thành phần, tính chất nước thải đặc trưng của các nhà máy SX tinh bột sắn quy mô lớn tại Việt Nam STT  Tên chỉ tiêu  Đơn vị tính  Công ty TNHH chế biến tinh bột sắn KMC VN  Công ty khoai mì Tây Ninh  Nhà máy tinh bột mì Phước Long   1  pH  -  3,78 - 4,53  4,3 0 - 4,50  4,90 - 5,70   2  BOD5(20oC)  mg/L  6.757 - 15.280  5.600 - 8.950  6.200 - 13.200   3  COD  mg/L  9.221 - 20.648  10.701-15.560  7.000 - 14.243   4  SS  mg/L  330 - 4.400  1.588 - 2.650  500 - 3.080   5  N-NH3  mg/L  37,8 - 84,5  71,4 - 88,1  45 - 73   6  Nitơ tổng  mg/L  220 - 237  174 - 212  90 - 367   7  P-PO4  mg/L  47 - 58  53 - 59  10 - 45   8  SO42-  mg/L  21 - 28  10 - 25  26 - 73   9  Xianua (CN-)  mg/L  32,5 - 36,5  30,0 - 33,6  19 - 28   (Nguồn: Mai et al) Bảng 2.8: Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước thải các nhà máy SX tinh bột sắn STT  Tên chỉ tiêu  Đơn vị tính  Kết quả   1  pH  -  4,5 – 5,9   2  BOD5(20oC)  mg/L  6.420 – 10.010   3  COD  mg/L  7.850 – 12.244   4  SS  mg/L  560 – 2.980   5  N-NH3  mg/L  47 - 88   6  Nitơ tổng  mg/L  109 - 335   7  P-PO4  mg/L  10 - 51   8  SO42-  mg/L  24 - 65   9  Xianua (CN-)  mg/L  16 - 34   (Nguồn: Huỳnh Ngọc Phương Mai. 2006) 2.3.5 Cơ sở lựa chọn thông số thiết kế cho hệ thống XLNT trong đề tài Bảng 2.9: Thông số thiết kế cho hệ thống XLNT tại công ty STT  Tên chỉ tiêu  Đơn vị tính  Kết quả Trước xử lý  TCVN 5945-2005, loại B   1  pH  -  4,5 – 5,3  5,5 - 9   2  COD  mg/L  10.000  80   3  BOD5(20oC)  mg/L  8.000  50   4  Cặn lơ lửng (SS)  mg/L  2.300  100   5  Nitơ tổng  mg/L  170  30   6  Phốt pho tổng  mg/L  30  6   7  Xianua (CN-)  mg/L  20  0,1   Ngoài thành phần, tính chất nước thải đặc trưng phát sinh do hoạt động SX tại công ty được trình bày ở 2.3.3.2, bên cạnh đó còn có thêm vài đặc điểm sau: Sắn chỉ được làm sạch lớp vỏ gỗ, không tách lớp vỏ củi, vỏ cùi chiếm 5 - 20% trọng lượng củ, thành tế bào chủ yếu là cellulose, bên trong tế bào là các hạt tinh bột, các chất chứa nitrogen và dịch bào. Trong dịch bào có tannin, sắc tố, độc tố, các enzyme… vỏ cùi có nhiều tinh bột (5 – 8%) nên khi chế biến nếu tách đi thì tổn thất tinh bột trong củ, nếu không tách thì nhiều chất dịch bào làm ảnh hưởng màu sắc của tinh bột. Tại nhà máy sử dụng SO2 để tẩy trắng tinh bột, SO2 khi gặp nước chúng sẽ chuyển hóa thành axit sunfurơ H2SO3, bên cạnh đó còn do HCN, làm cho pH trong nước thải giảm xuống rất nhiều nên chọn pH dao động trong khoảng 4,5 – 5,3. Quy trình SX tại nhà máy có tuần hoàn nước (nước thải sau công đoạn ly tâm tách mủ, một phần được tái sử dụng lại cho khâu rửa củ, tiết kiệm bớt lượng nước sạch cấp vào mức độ ô nhiễm cao hơn. Một phần nước thải thì được chiết ra đường ống riêng để công nhân vận hành tiện theo dõi lượng tinh bột thất thoát để điều chỉnh máy sao cho tổn thất tinh bột là ít nhất và nước này được dẫn vào hệ thống XLNT kiểm soát nồng độ ô nhiễm), chọn BOD5 = 8.000 mg/L; COD = 10.000 mg/L, SS = 2.300 mg/L, nitơ tổng = 170 mg/L, photpho tổng = 30 mg/L. Các kết quả phân tích mẫu nước thải tại công ty cho thấy hàm lượng cyanua dao động trong khoảng 0,4 – 2 mg/L là rất thấp. Hàm lượng cyanua có trong củ sắn tùy thuộc vào giống sắn (đắng hay ngọt), tính chất, độ dinh dưỡng của đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch, nên chọn CN- = 20 mg/L là giá trị đặc trưng. Chương 3 HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XLNT TẠI CÔNG TY LDSX TINH BỘT SẮN KON TUM 3.1 THÔNG SỐ HOẠT ĐỘNG, HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỤM 1 (XỬ LÝ CƠ HỌC) Cụm 1 bao gồm: máy lọc rác, bể chứa nước, bể lắng cát, mương dẫn, lưới chắn rác thô 3.1.1 Máy lọc rác (Lọc parabol) Mô tả thiết bị: lọc parabol có dạng trống quay, làm bằng thép, đường kính trống quay 1m, chiều dài 3m, kích thước mắt lưới 10 mm. Nguyên tắc làm việc: một động cơ được gắn vào trục trống quay, khi làm việc nước thải được đưa vào từ một đầu lọc, lọc parabol quay quanh trục, rác được giữ lại trên mắt lưới, nước sau lọc chảy xuống một bể chứa bên dưới rồi đưa vào bể lắng cát. Đầu kia của lọc parabol được gắn với băng chuyền, rác thải sau khi được lưới giữ lại đổ về băng chuyền và đưa ra ngoài. Quan sát thực tế cho thấy: tại đây rác có kích thước lớn hơn 10 mm được giữ lại, chủ yếu là vỏ cùi, vỏ gỗ, đầu, củ, sơ sắn, mảnh vụn trong quá trình mài, nghiền, rửa…, không có hiện tượng nghẹt lọc (Xem hình PL-7, PL-8 phần A.2 phụ lục 1) Kết luận: Lọc parabol hiện tại đáp ứng được yêu cầu tách loại các tạp chất lớn ở phần đầu của phần xử lý cơ học. 3.1.2 Bể chứa nước Bể chứa có nhiệm vụ trung gian để đưa nước sau khi qua lọc parabol đến bể lắng cát, kích thước của bể chứa : L x B x H = 4 m x 3 m x 2,5 m (Xem hình PL-9 phần A.2 phụ lục 1). 3.1.3 Bể lắng cát Bảng 3.1: Thông số hoạt động của bể lắng cát hiện hữu Kích thước  Đơn vị  Giá trị   Dài L x Rộng B  m  7 x 4,4   Chiều cao tổng cộng H  m  1,8   Chiều cao hữu ích  m  1,4   Độ dốc i  %  10   Số ngăn (n) Kích thước mỗi ngăn dài x rộng  m  2 4,4 x 3,5   (Nguồn: Khảo sát tại công ty LDSX Tinh Bột Sắn Kon Tum) Bảng 3.2: Hiệu quả xử lý của bể lắng cát hiện hữu Tên chỉ tiêu  Đơn vị tính  Giá trị đầu vào  Giá trị đầu ra  Hiệu suất (%)   SS  mg/L  2.220  1.887  15   (Nguồn: Chi Cục Tiêu Chuẩn – Đo Lường – Chất Lượng Kon Tum. Ngày 12/01/09) Quan sát thực tế cho thấy: tại đây phần lớn cát được giữ lại (cát rời, và một phần cát dính trong lớp vỏ gỗ, đất), cát được lấy ra khỏi bể bằng phương pháp thu gom thủ công bằng xẻng. SS giảm ở bể lắng cát chủ yếu từ cát, đất, sỏi nhỏ và từ các mảnh vỏ gỗ nhỏ hơn 10 mm không được giữ lại ở lọc parobol (Xem hình PL-10 phần A.2 phụ lục 1). 3.1.4. Mương dẫn Muơng dẫn 1: dẫn nước từ sau bể lắng cát đến mương dẫn 2, kích thước L x B x H = 3,65 m x 0,47 m x 0,3 m. Muơng dẫn 2: dẫn nước từ mương dẫn 1 đến hồ kỵ khí 1, kích thước L x B x H = 3,65 m x 0,47 m x 0,3 m. 3.1.5 Lưới chắn rác thô Kích thước lưới chắn rác thô: L x B = 0,8 m x 0,6 m. Kích thước mắt lưới: l x b = 5 cm x 2 cm. Nước thải qua lưới chắn rác thô đặt ngay mương dẫn 2 trước khi vào hồ sinh học. Quan sát thực tế cho thấy kích thước mắt lưới lớn, chỉ loại được các tạp chất lớn từ bên ngoài vào như: củ sắn rơi trong quá trình vận chuyển, hay bọc nhựa, vỏ cơm hộp.., hoàn toàn không có tác dụng loại tiếp các tạp chất có kích thước nhỏ hơn 10 mm như sợi sơ sắn, mảnh vụn nhỏ, lớp váng bọt (Xem hình PL-11 phần A.2 phụ lục 1). Kết luận: Lưới chắn rác thô hiện hữu làm việc không hiệu quả. 3.2 THÔNG SỐ HOẠT ĐỘNG, HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỤM 2 (XỬ LÝ SINH HỌC) Cụm 2 gồm 5 hồ sinh học. Cụm 2 cách cụm 1 là 600 m 3.2.1 Hồ kỵ khí 1 Bảng 3.3: Thông số hoạt động hiện tại của hồ kỵ khí số 1 STT  Thông số  Kích thước (m)  Đơn vị tính  Giá trị   1  Nồng độ BOD5 vào  -  mg/L  8.500   2  Lưu lượng (Q vào)  -  m3/ngày  2.400   3  Thể tích hồ  110 x 110 x 2,5  m3  30.250   4  Thời gian lưu  -  ngày  12,6   5  Tải trọng thể tích (LV1)  -  kg/ m3.ngày  0,674   (Nguồn: Khảo sát tại công ty LDSX Tinh Bột Sắn Kon Tum) Bảng 3.4: Hiệu quả xử lý hiện tại của hồ kỵ khí số 1 STT  Tên chỉ tiêu  Đơn vị tính  Giá trị đầu vào  Giá trị đầu ra  Hiệu suất(%)   1  BOD5  mg/L  8.500  4.165  51   2  Cặn lơ lửng (SS)  mg/L  2.702  2.202  18,5   3  Nitơ tổng  mg/L  105,36  100  5   4  Phốt pho tổng  mg/L  7,48  6,21  17   (Nguồn: Chi Cục Tiêu Chuẩn – Đo Lường – Chất Lượng Kon Tum. Ngày 08/01/09) Nhận xét: Tải trọng thể tích dòng vào BOD5 cao, LV1 = 0,674 (kg/ m3.ngày) so với tiêu chuẩn là 0,01 – 0,1 (kg/ m3.ngày), hàm lượng cơ chất trên một đơn vị thể tích cao, VSV có thể bị sốc, mất thời gian dài để thích nghi, quá tải, không đảm bảo mức độ an toàn đối với việc phát thải mùi, thời gian lưu là 12,6 ngày. Qua bảng 3.4 ta thấy hiệu quả xử lý BOD5 trung bình (51%), hiệu quả xử lý SS (18,5%), nitơ tổng (5%), phốt pho tổng (17%) không cao. 3.2.2 Hồ kỵ khí 2 Bảng 3.5: Thông số hoạt động hiện tại của hồ kỵ khí số 2 STT  Thông số  Kích thước (m)  Đơn vị tính  Giá trị   1  Nồng độ BOD5 vào  -  mg/L  4.165   2  Lưu lượng (Q vào)