Đang tải... (xem toàn văn)
trình bày thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mỳ Bình Dương
Mở đầu MỞ ĐẦU I. ĐẶT VẤN ĐỀ Khoai mì có tên khoa học là Manigot esculent a krantz là cây lương thực nhiệt đới, được trồng nhiều ở những nước có khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới. Hiện nay, khoai mì được trồng đại trà ở các vùng nhiệt đới như Indonesia, Philippines, Malaysia, Thailand, Châu Phi và Brazil. Sản lượng mỗi hecta trồng khoai mì vào khoảng 10 – 40 tấn tuỳ thuộc vào điều kiện sống và phát triển của cây. Theo báo cáo thu thập được thì khoai mì chứa trung bình 18% hàm lượng tinh bột. Chế biến khoai mì đã được phổ biến ở nước ta từ thế kỷ 16. Những năm gần đây, do yêu cầu phát triển của ngành chăn nuôi và ngành chế biến thực phẩm từ khoai mì gia tăng. Sản lượng khoai mì hằng năm đạt khoảng 3 triệu tấn. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn dự báo sản lượng chế biến tinh bột khoai mì vào năm 2010 của nước ta đạt 600.000 tấn sản phẩm. Tuy nhiên, tăng trưởng kinh tế mới là điều kiện cần nhưng chưa đủ cho sự phát triển sản xuất. Vì sản xuất càng nhiều thì lượng chất thải càng lớn. Ước tính trung bình hằng năm gần đây ngành chế biến tinh bột khoai mì (bao gồm nhà máy chế biến và hộ gia đình) đã thải ra môi trường 500.000 tấn thải bã và 15 triệu m 3 nước thải. Thành phần của các loại chất thải này chủ yếu là các hợp chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng khi thải ra môi trường _ trong điều kiện khí hậu của nước ta- nhanh chóng bò phân hủy gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường đất, nước, không khí, ảnh hưởng đến môi trường sống của cộng đồng dân cư trong khu vực. Hiện nay, ở một số nhà máy chế biến tinh bột nồng độ COD trong nước thải lên đến 13.000 mg/l, vượt gấp trăm lần so với chỉ tiêu cho phép. Điều này cho thấy ngành tinh bột đang đứng trước nhu cầu phải phát triển nhưng môi trường khu vực hiện tại và tương lai lại phải đứng trước nguy cơ gánh chòu hậu quả do chất thải tinh bột mang lại. Trong phạm vi hẹp, em chọn đề tài “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Bình Dương” với mong muốn góp phần vào phát triển bền vững ngành chế biến tinh bột khoai mì. II. MỤC TIÊU LUẬN VĂN Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Bình Dương trong điều kiện thực tế - 1 - Mở đầu III. NỘI DUNG LUẬN VĂN 1. Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất, khả năng gây ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trong nghành chế biến tinh bột khoai mì. 2. Khảo sát, phân tích, thu thập số liệu về nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Bình Dương. 3. Lựa chọn công nghệ, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đáp ứng yêu cầu kinh tế và điều kiện của nhà máy. 4. Quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải của công ty. IV. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 1. Điều tra, khảo sát thu thập số liệu, tài liệu, quan sát và lấy mẫu đo đạc phân tích các chỉ tiêu nước thải, nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Bình Dương. 2. Phương pháp lựa chọn - Trên cơ sở động học của các quá trình xử lý cơ bản. - Tổng hợp số liệu. - Phân tích khả thi. - Tính toán kinh tế - 2 - Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ ĐẾN MÔI TRƯỜNG 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ 1.1.1 Nguyên liệu sản xuất 1.1.1.1. Phân loại khoai mì - Dựa theo đặc điểm thực vật của cây (xanh tía, lá 5 cánh, lá 7 cánh). - Dựa theo đặc điểm củ (khoai mì trắng hay khoai mì vàng). - Dựa theo hàm lượng độc tố có trong khoai mì (khoai mì đắng hay khoai mì ngọt, … ). Đây là cách phân loại được sử dụng phổ biến : Khoai mì đắng (M. Utilissima) có hàm lượng HCN hơn 50 mg/kg củ. Giống này thường có lá 7 cánh, cây thấp và nhỏ. Khoai mì ngọt (M. Dulcis) có hàm lượng HCN dưới 50 mg/kg củ. Giống này thường có 5 lá cánh, mũi mác, cây cao, thân to. 1.1.1.2. Cấu trúc nguyên liệu Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, nhỏ dần ở hai đầu (cuống và đuôi). Kích thước củ tùy thuộc vào chất đất và điều kiện trồng mà dao động trong khoảng: dài từ 300 – 400 mm, đường kính từ 2 – 10 cm. Cấu tạo gồm 4 phần chính: - Vỏ gỗ: là phần bao ngoài của củ, gồm những tế bào xếp sít, thành phần chủ yếu là cellulose và hemi cellulose, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ khỏi tác động bên ngoài. Vỏ gỗ mỏng, chiếm khoảng 0,5 – 5% trọng lượng củ, do vỏ gỗ thường kết dính với các thành phần khác như: cát, đất, sạn và các chất hữu cơ khác nên khi chế biến cần phải tách càng sạch càng tốt. - Vỏ cùi: dày hơn vỏ gỗ nhiều, chiếm khoảng 5 – 20% trọng lượng củ. Cấu tạo gồm các lớp tế bào thành dày, thành tế bào chủ yếu là cellulose, bên trong tế bào là các hạt tinh bột, các chất chứa nitrogen và dòch bào. Trong dòch bào có tanin, sắc tố, độc tố, các enzyme … Vì vỏ cùi 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 dòch bào làm ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột. - 3 - Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường - Thòt củ khoai mì: là thành phần chủ yếu trong củ, bao gồm các tế bào nhu mô thành mỏng với thành phần chủ yếu là cellulose, pentosan. Bên trong tế bào là các hạt tinh bột, nguyên sinh chất, glucide hòa tan và nhiều nguyên tố vi lượng khác. Những tế bào xơ bên ngoài thòt củ chứa nhiều tinh bột, càng vào sâu phía trong hàm lượng tinh bột càng giảm dần. Ngoài các tế bào nhu mô còn có các tế bào thành cứng không chứa tinh bột, cấu tạo từ cellulose nên cứng như gỗ gọi là xơ. - Lõi củ khoai mì: ở trung tâm dọc từ cuống tới chuôi củ, ở cuống lõi to nhất rồi nhỏ dần tới chuôiû. Thành phần lõi hầu như toàn bộ là cellulose và hemi cellulose. Lõi chiếm khoảng 0,3 – 1% trọng lượng toàn củ. 1.1.1.3. Thành phần hóa học Thành phần các chất trong củ khoai mì dao dộng trong khoảng khá lớn tùy thuộc loại giống, chất đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch. Thành phần hóa học trung bình của củ khoai mì được trình bày trong bảng (2.1), (2.2) Bảng 1.1: Thành phần hoá học trong củ khoai mì Thành phần Tỷ trọng (%trọng lượng) Nước 70,25 Tinh bột 21,45 Chất đạm 1,12 Chất béo 5,13 Chất xơ 5,13 Độc tố (CN - ) 0,001 – 0,04 (Nguồn: Đoàn Dụ và các cộng sự, 1983) Bảng 1.2 : Thành phần hóa học của vỏ củ khoai mì và bã mì Thành phần Vỏ củ mì (mg/100mg) Bã phơi khô (mg/100mg) Độ ẩm Tinh bột Sợi thô Protein thô Độ tro Đường tự do HCN Pentosan Các loại Polysaccharide 10,8 – 11,4 28 – 38 8,2 – 11,2 0,85 – 1,12 1 – 1,45 1 – 1,4 vết vết 6,6 – 10,2 12,5 – 13 51,8 – 63 12,8 – 14,5 1,5 – 2 0,58 – 0,65 0,37 – 0,43 0,008 – 0,009 1,95 – 2,4 4 – 8,492 - 4 - (Hội thảo giảm thiểu ô nhiễm trong công nghiệp chế biến tinh bột Hà Nội, 1/98) Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường Đường trong củ khoai mì chủ yếu là glucose và một ít maltose. Khoai càng già thì hàm lượng đường càng giảm. Trong chế biến, đường hòa tan trong nước thải thải ra ngoài theo nước dòch. Chất đạm trong khoai mì cho đến nay vẫn chưa được nguyên cứu kỹ, tuy nhiên do hàm lượng thấp nên ít ảnh hưởng đến công nghệ sản xuất. Ngoài những thành phần có giá trò dinh dưỡng, trong củ khoai mì còn chứa độc tố, tanin, sắc tố và cả hệ enzyme phức tạp. Người ta cho rằng trong số các enzyme thì polyphenoloxydaza xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol thành orthoquinol sau đó trùng hợp với các chất không có gốc phenol như acid-amine tạo thành chất có màu. Những chất này gây khó khăn cho chế biến và nếu qui trình công nghệ không thích hợp sẽ cho sản phẩm có chất lượng kém. Độc tố trong củ khoai mì là CN, nhưng khi củ chưa đào nhóm này nằm ở dạng glucozite gọi là phaseolutanin (C 10 H 17 NO 6 ). Dưới tác dụng của enzyme hay ở môi trường acid, chất này bò phân hủy tạo thành glucose, acetone và acid cyanhydric. Như vậy, sau khi đào củ khoai mì mới xuất hiện HCN tự do vì chỉ sau khi đào các enzyme trong củ mới bắt đầu hoạt động mạnh và đặc biệt xuất hiện nhiều trong khi chế biến và sau khi ăn vì trong dạ dày người hay gia súc là môi trường acid và dòch trong chế biến cũng là môi trường acid. Phaseolutanin tập trung ở vỏ cùi, dễ tách ra trong quá trình chế biến, hòa tan tốt trong nước, kém tan trong rượu etylic và metylic, rất ít hòa tan trong chloroform và hầu như không tan trong ether. Vì hòa tan tốt trong nước nên khi chế biến, độc tố theo nước dòch ra ngoài, nên mặc dù giống khoai mì đắng có hàm lượng độc tố CN cao nhưng tinh bột và khoai mì lát chế biến từ khoai mì đắng vẫn sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc tốt. Trong chế biến, nếu không tách dòch bào nhanh thì có thể ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột do acid cyanhydic tác dụng với nguyên tố sắc có trong củ tạo thành feroxy cyanate có màu xám. Tùy thuộc giống và đất nơi trồng mà hàm lượng độc tố trong khoai mì khác nhau. 1.1.1.4. Công dụng của khoai mì - Khoai mì là loại củ nhiều tinh bột cho nên được dùng làm lương thực, thực phẩm. Một số nước Châu Phi có số dân khoảng 200 triệu người dùng khoai mì làm lương thực chính. - Khoai mì có thể ăn tươi hoặc chế biến dạng lát, phơi khô, bột khô hoặc tinh bột. Khi dùng khoai mì làm lương thực phải bổ sung thêm nhiều protein và chất béo mới đáp ứng đủ nhu cầu của con người và gia súc. - 5 - Củ khoai mì tươi Lọc Sấy khô Hơi nóng Tinh bột Gọt vỏ p bã Rửa Băm nghiền Đóng gói Quạt hút Lắng ly tâm Băng tải Băng tải Làm nguội Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường - Tinh bột khoai mì dùng làm nguyên liệu trong sản xuất, chế biến các sản phẩm bánh kẹo, mạch nha, đường glucoza, bột ngọt hay các thực phẩm dưới dạng tinh bột qua chế biến như bún, miến, … 1.1.2. Một số dây chuyền công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì hiện nay 1.1.2.1. Nhà máy sản xuất tinh bột Phước Long – Xã Bù Nho – Huyện Phước Long – Tỉnh Bình Phước Nhà máy Phước Long là một thành viên của công ty cổ phần trách nhiệm hữu hạn Vedan Việt Nam, mới thành lập năm 1996 nhằm phát huy hơn nữa hiệu quả kinh doanh của công ty Vedan Việt Nam. Sự ra đời của công ty đòi hỏi sự nguyên cứu toàn diện, công phu về nhiều mặt đặc biệt là công nghệ sản xuất. Sau đây là công nghệ của nhà máy Hình 1.1: Sơ đồ sản xuất tinh bột khoai mì ở nhà máy Phước Long 1.1.2.2. Doanh nghiệp tư nhân Hoàng Minh ở Long Phước, Long Thành, Đồng Nai Long Phước là doanh nghiệp tư nhân chuyên kinh doanh sản xuất tinh bột từ củ mì. Sản phẩm của nhà máy là tinh bột thô dùng để cung cấp cho nhà máy sản xuất bột ngọt Vedan. Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột khoai mì ở hình 2.2: - 6 - Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì của nhà máy Hoàng Minh 1.1.2.3. Các nhà máy ở tỉnh Tây Ninh Tỉnh Tây Ninh là tỉnh có nhiều nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì có công suất lớn nhất ở các tỉnh phía Nam. Những nhà máy này đều chế biến tinh bột khoai mì theo công nghệ của Thái Lan, sử dụng nguyên liệu ở đòa phương và tham gia xuất khẩu sản phẩm. Các công đọan chính trong quy trình sản xuất: - 7 - Củ tươi Bóc vỏ RửaNước sạch Mài Vỏ Rây nhiều lần Nước sạch Nươc thải bỏ Lọc Tháo mủ Lắng Bã Bột tốt Bột mủ Phơi Bột xấu Tinh bột Phơi Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột khoai mì kiểu Thái Lan - 8 - Tinh bột ướt Quậy, pha loãng Tách tạp chất Quậy Ly tâm Tẩy chua, tẩy trắng Làm nguội Đóng gói Sấy khô Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường 1.1.2.4. Các cơ sở thủ công và tiểu thủ công nghiệp Các cơ sở thủ công Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột khoai mì của cơ sở thủ công - 9 - Rủa củ Sàng /tách vỏ Củ mì tươi Cắt nghiền Lọc (lưới rung) tinh Mương (xây) lắng Vô bao Phân bón đốt bỏ Lọc (lưới rung) thô Vỏ cát Nước thải Thức ăn gia súc Hồ lắng thấm Hồ xử lý Bã mì Bã mì Thức ăn gia súc mủ mì Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường Hộ gia đình ở các làng nghề: Hình 1.5: Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì qui mô hộ gia đình ở các làng nghề - 10 - Lắng lần 2 Nước Bột nhất (loại 1) Nước thải Củ mì tươi Gọt vỏ Xay (máy mì) Vỏ củ mì Bột mì Lớp trên bể lắng Lắng lần 1 Nước thải Chà (đánh bộ t) Nước Xác mì Nước Nước thải Lắng lần 2Bột mì Lớp bột lắng - làm phân hữu cơ - làm thức ăn cho trâu, bò - phơi, làm thức gia súc ăn gia súc [...]... qui trình xử lý nào đối với nước thải sản xuất tinh bột khoai mì đạt đến tiêu chuẩn Tìm kiếm công nghệ xử lý nước thải tinh bột phù hợp là rất cần thiết - 29 - Chương 3 Tổng quan về nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì tỉnh Bình Dương CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ TỈNH BÌNH DƯƠNG 3.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY - Nhà máy đặt tại ấp 5, xã An Lạc, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương - Hoạt... công nghệ sản xuất vẫn còn thô sơ lạc hậu, sản lượng thu hồi tinh bột thấp mức độ ô nhiễm rất nghiêm trọng Vì vậy, để thiết kế hệ thống xử lý nước thải tinh bột khoai mì, ta phải quan tâm đến qui trình công nghệ sản xuất 1.2 KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NGHÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ Các chất thải từ công nghệ chế biến tinh bột khoai mì bao gồm: nước thải , khí thải, chất thải rắn 1.2.1 Nước thải Trong... khoai mì Nước thải Buồng lọc cát Bể tách protein Bể yếm khí số 1 Bể yếm khí số 2 Bể yếm khí số 3 Bể yếm khí số 4 Bể yếm khí số 5 Bể phân hủy tự nhiên Bể đánh bóng Nước thải đã xử lý Hình 2.6: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Phước Long - 25 - Chương 2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải khoai mì 2.3.2 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Hoàng Minh Nước thải trích ly lọc Nước thải rửa củ Song... nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường - 18 - Chương 2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải khoai mì CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHOAI MÌ Nước thải khoai mì chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao (tỉ lệ BOD/COD = 0,87) nên dùng phương pháp sinh học để xử lý là hợp lý Xử lý sinh học gồm hai phương pháp: Phương pháp xử lý. .. về các phương pháp xử lý nước thải khoai mì Hình 2.8: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Tân Châu – Tây Ninh Ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống Nước thải được thu gom từ các phân xưởng sẽ qua bể lắng chảy vào bể trung hòa Ở bể trung hòa, dung dòch xút sẽ được đưa vào bể nhằm trung hòa các acid có trong nước thải Sau đó, nước thải được đưa vào hệ hồ 2, 3, 4, 5, 6 và 7 để xử lý bằng phương pháp... Song chắn rác Bể lắng bột Song chắn rác Bồn NaOH Bồn Clo Sân phơi bùn Bể lắng cát Sân phơi cát Ngăn trung hòa Nước thải Nước thải Bể điều hòa Bể UASB Bể Aortank Bể nén bùn Bể lắng 2 Nguồn tiếp nhận - 26 - Ga Máy thổi khí Chương 2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải khoai mì Hình 2.7: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hoàng Minh Ưu và khuyết điểm của hệ thống: Nước thải sau khi được trung... lượng và nồng độ đồng thời xử lý một phần chất thải Sau đó, nước thải sẽ được xử lý kỵ khí bằng UASB và hiếu khí bằng Aerotank Ưu điểm: Hệ thống vận hành đơn giản, không chiếm nhiều diện tích Khuyết điểm: Không xử lý triệt để lượng CN trong nước thải khoai mì, để đạt tiêu chuẩn xả loại A hệ thống phải xử lý với tải lượng lớn dẫn đến khó kiểm soát 2.3.3 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Tân Châu – Tây... công nghệ sản xuất đã nêu ở chương 1, một số nhà máy đã xây dựng hệ thống xử lý như sau: 2.3.1 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Phước Long – xã Bù Nho – huyện Phước Long – tỉnh Bình Phước Nhà máy Phước Long có lưu lượng và thành phần nước thải như sau: Q = 4.800 m3/ngày pH = 4,5 – 6 Chất rắn lơ lửng = 1.500 – 2.000 mg/l BOD = 3.000 – 4.000 mg/l Từ lưu lượng và thành phần nước thải như trên, nhà máy. .. phát sinh tại khu vực tập kết nguyên liệu (bụi đất, cát) và từ phòng đóng bao thành phẩm (bụi bột mì) - 16 - Chương 1 Tồng quan về công nghệ sản xuât và tác động của ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì đến môi trường * Nồng độ: Trên cơ sở tham khảo số liệu đo đạc nồng độ bụi tại hai công đoạn Vò trí đo Nhà máy chế biến tinh Cơ sở sản xuất tinh bột bột khoai mì Tân Châu khoai mì Phong Phú – Tây... 1.477 – 2.585 0 500 – 800 900 – 1.900 236 – 360 2.400 – 3.200 5,8 99 Nồng độ trung bình 1.520 4 27.000 17.000 10.000 2.000 2.200 0 650 1.400 298 2.800 5,8 99 Từ lưu lượng và thành phần nước thải như trên nhà máy đã xây dựng hệ thống xử lý như sau: - 27 - Chương 2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải khoai mì Nước thải vào Song chắn rác Bể lắng sơ bộ Dung dòch xút Bể trung hòa Bể kỵ khí 1 (hồ 2)