Đang tải... (xem toàn văn)
trình bày thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA GVHD: ThS. DƢ MỸ LỆ SVTH: NGUYỄN KIM THIỆN MSSV: 90602325 2010 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Khoa môi trƣờng 1/1/2010 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI (MSMH: 610080) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa với công suất Q tb ngày = 500 m 3 /ngày để chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải loại B TCVN 5945 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 3 Mục lục CHƢƠNG 1 Mở đầu………………………………………………………… 5 1.1 Tổng quan về ngành sữa………………………………………………………… .5 1.2 Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa…………………………………6 CHƢƠNG 2 Qui trình sản xuất…………………………………………………………7 2.1 Qui trình sản xuất của các sản phẩm từ sữa……………………………………… 7 2.1.1 Sữa tƣơi uống……………………………………………………………… .7 2.1.2 Sữa hộp……………………………………………………………………….7 2.1.3 Sữa chua…………………………………………………………………… .9 2.1.4 Phô mai và bơ……………………………………………………………….11 2.2 Thuyết minh các qui trình……………………………………………………… 12 2.2.1 Tiêu chuẩn hóa…………………………………………………………… .12 2.2.2 Đồng hóa……………………………………………………………………12 2.2.3 Phối trộn…………………………………………………………………….12 2.2.4 Tiệt trùng UHT…………………………………………………………… .12 2.2.5 Ủ chín……………………………………………………………………….12 2.2.6 Lạnh đông ………………………………………………………………… 12 CHƢƠNG 3 Đặc trƣng nƣớc thải …………………………………………………….13 3.1 Các khâu sản xuất gây ô nhiễm…………………………………………………….13 3.2 Đặc tính nƣớc thải…………………………………………………………………13 CHƢƠNG 4 Sơ bộ nƣớc thải nhà máy……………………………………………… .17 4.1 Yêu cầu thiết kế…………………………………………………………………….17 4.2 Đề xuất công nghệ………………………………………………………………….17 4.3 Tiểu chuẩn nƣớc thải loại B……………………………………………………… 18 4.4 Thuyết minh công nghệ…………………………………………………………….18 4.5 Chất lƣợng nƣớc đầu vào của nhà máy…………………………………………….19 CHƢƠNG 5 Tính toán………………………………………………………… .20 5.1 Bể tuyển nổi……………………………………………………………………… .20 5.2 Bể UASB………………………………………………………………………… .23 Phục lục, catalogue Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 4 Chương 1: Mở đầu 1. Tổng quan về ngành sữa Chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa đã trải qua nhiều thời kì cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật. Các quốc gia ở khu vực châu Âu và châu Mỹ là những nhân tố quan trọng góp phần tác động đến sự thay đổi trong công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa. Những loại sữa từ động vật đang đƣợc sử dụng trên thế giới gồm có: sữa dê, sữa bò, sữa cừu. Mỗi loài động vật sẽ cho sữa với tính chất khác nhau, trong đó, phổ biến nhất ở Việt Nam là sữa bò. Do vậy, trong suốt phần trình bày này chỉ đề cập tới nguyên liệu là sữa bò. Công nghiệp sản xuất và chế biến sữa đang phát triển không chỉ ở các nƣớc châu Âu, châu Mỹ mà đang phát triển với tốc độ rất nhanh ở Việt Nam. Do đó, việc xử lý nƣớc thải ngành sữa phải đƣợc quan tâm từ giai đoạn thiết kế nhà máy. Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với ngƣời dân, nếu trƣớc những năm 90 chỉ có 1-2 nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột ( nhập ngoại), hiện nay thị trƣờng sữa Việt Nam đã có gần 20 hãng nội địa và rất nhiều doanh nghiệp phân phối sữa chia nhau một thị trƣờng tiềm năng với 80 triệu dân. Về mức tiêu thụ sữa trung bình của Việt Nam hiện nay khoảng 7,8 kg/ngƣời/năm tức là đã tăng gấp 12 lần so với những năm đầu thập niên 90. Theo dự báo trong thời gian sắp tới mức tiêu thụ sữa sẽ tăng từ 15-20% ( tăng theo thu nhập bình quân). Sản phẩm sữa là sản phẩm dinh dƣỡng bổ sung ngoài các bữa ăn hàng ngày, với trẻ em, thanh thiếu niên và những ngƣời trung tuổi – sữa có tác dụng lớn hỗ trợ sức khỏe. Trên thị trƣờng có rất nhiều loại bột ngũ cốc, đồ uống tăng cƣờng sức khỏe… nhƣng các sản phẩm này về chất lƣợng và độ dinh dƣỡng không hoàn toàn thay thế đƣợc sữa. Một dây chuyền sản xuất sữa có giá trị trung bình khoảng vài chục tỷ, đó là một khoản đầu tƣ không nhỏ chƣa tính đến các chi phí xây dựng nhà máy. Công đoạn quản trị chất lƣợng (KSC) nguyên liệu đầu vào và đầu ra là hết sức quan trọng vì nó ảnh hƣớng đến chất lƣợng của ngƣời tiêu dùng, sữa đầu vào nguyên liệu đã ít nhƣng chất lƣợng không đảm bảo nên có nhiều nhà máy khi thu mua sữa tƣơi về phải bỏ đi vì chất lƣợng kém, không qua đƣợc KCS đầu vào gây thất thu. Trong khi sản xuất, việc pha chế các sản phẩm từ sữa cũng còn nhiều bất cập vì các tỉ lệ vitamin, chất dinh dƣỡng đƣợc pha trộn theo hàm lƣợng, có thông tin đầy đủ trên bao bì Nguồn cung nguyên liệu không ổn định, chất lƣợng chƣa đƣợc đảm bảo nên hầu hết nguồn sữa này đƣợc tiêu thụ trực tiếp qua các cửa hàng sữa tại các thành phố lớn, còn các công ty sữa sử dụng nguồn sữa nhập ngoại để chế biến những sản phẩm của mình, trên thị trƣờng hiện tại có các sản phẩm chính nhƣ sau: Sữa lỏng (Liquid Milk)-bao gồm sữa tƣơi, sữa đặc Sữa bột (Powder Milk) Sữa chua (Drink Yoghurt) Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 5 Sữa có đƣờng giành cho trẻ em(Sweetened Children Milk) Khi sữa thành phẩm đã xong, các doanh nghiệp sữa phải sử dụng vỏ hộp đạt tiêu chuẩn để dễ dàng vận chuyển và bảo quản, hiện nay thị trƣờng chỉ có hai nhà cung cấp độc quyền là Tetra Park-Thụy Điển và Combiblock-Đức, hai doanh nghiệp này còn là hai nhà cung cấp phần lớn dây chuyển sữa ở Việt Nam. 2. Các nguyên liệu sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa Đường: Đƣờng đƣợc dùng để hiệu chỉnh chất khô và vị ngọt của sản phẩm. Một số loại đƣờng thƣờng đƣợc sử dụng, nhƣ đƣờng latose, đƣờng saccaroze, đƣờng glucose, fructo… Chỉ tiêu hóa lý quan trọng của đƣờng là độ ẩm, hàm lƣợng saccaroze, độ tro, độ màu… Sữa và các sản phẩm từ sữa: Trong sản xuất kem, các loại sữa có thể đƣợc sử dụng nhƣ sữa tƣơi, sữa đặc, sữa bột nguyên cream…chất béo từ sữa nhƣ cream, bơ, chất béo khan… Dầu thực vật: Ngƣời ta có thể dùng dầu đậu nành, dầu dừa, dầu hƣớng dƣơng hoặc dầu cải để làm nguyên liệu sản xuất một số loại kem. Chỉ tiêu hóa lý quan trọng của dầu thực vật: chỉ số acid, chỉ số peroxyc…Hàm lƣợng dầu thực vật có thể chiếm từ 6 – 10% khối lƣợng kem thành phẩm. Dầu thực vật cũng đƣợc bảo quản trong những điều kiện phù hợp. Các chất ổn định: Các chất ổn định trong sản xuất kem là những hợp chất ƣa nƣớc, thƣờng có chứa protein hoặc carbonhydrate. Mục đích là để quá trình lạnh đông nguyên liệu sản xuất kem, các tinh thể đá xuất hiện sẽ có kích thƣớc nhỏ, nên kem đƣợc đồng nhất. Các chất nhũ hóa: Chất nhũ hóa thƣờng là những hợp chất có tính ƣa nƣớc và ƣa béo. Trong sữa có chƣa một số chất nhũ hóa, nhƣ lecithine, protein, phosphate… nhƣng với hàm lƣợng thấp. Lòng đỏ trứng gà cũng là một chất nhũ hóa thông dụng trong ngành sản xuất kem, nhƣng giá thành cao. Các chất tạo hương: Ngƣời ta sẽ dùng các chất có hƣơng khác nhau nhƣ các loại hoa quả tự nhiên, hạt khô (đậu phộng, hạt điều, nho khô, hạt socola…), mức quả, nƣớc quả…vanilla, dâu, sầu riêng, socola… Chất màu: Mục đích của chất màu là làm tăng màu sắc và vẻ hấp dẫn cho kem.Có 2 loại chất màu chính: chất màu tự nhiên và chất màu tổng hợp. Các chất khác: Để bảo quản chất lƣợng kem, ngƣời ta bổ sung thêm một số loại acid hữu cơ nhƣ acid citric, acid tatric… để tạo độ chua cần thiết cho kem và ức chế sự phát triển của một số loại vi sinh có trong kem thành phẩm. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 6 Chương 2: Quá trình sản xuất 2.1 Qui trình 2.1.1Sữa tƣơi uống -Sữa tƣơi thanh trùng -Sữa tƣơi tiệt trùng -Sữa hoàn nguyên Qui trình sản xuất chung Nhận sữa Kiểm tra chất lƣợng Làm lạnh bảo quản Gia nhiệt Li tâm làm sạch Tiêu chuẩn hóa Đồng hóa Thanh trùng Làm lạnh Rót chai Bảo quản 2.1.2 Sữa hộp Khái niệm sữa hộp xuất phát từ việc bảo quản sữa vì sữa là sản phẩm giàu dinh dƣỡng nên cũng là môi trƣờng thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Theo qui trình sản xuất, ngƣời ta chia sữa hộp thành 2 nhóm: sữa cô đặc và sữa bột. Công đoạn chung chuẩn bị nguyên liệu cho sữa hộp Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 7 Nhận sữa Lọc Làm lạnh Tạm chứa Tiêu chuẩn hóa Đồng hóa Thanh trùng Cô đặc a. Sữa cô đặc Sau công đoạn xử lý chung nhƣ trên, sữa cô đặc đƣợc đƣa qua bộ phận rót hộp và tiệt trùng. b. Sữa bột Sau công đoạn xứ lý chung nhƣ trên, sữa cô đặc đƣợc đƣa qua máy sấy. Sữa đƣợc làm nguội sau sấy, rồi đóng gói và bảo quản Qui trình sản xuất Phối trộn nguyên liệu Đồng hóa Thanh trùng Ủ chín Bổ sung hƣơng liệu Làm lạnh đông,thổi khí Rót và khuôn, que Làm lạnh sâu, tôi kem Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 8 2.1.3Sữa chua a. Sữa chua yoghurt - Yoghurt dạng tĩnh - Yoghurt dạng động - Sữa chua uống Sơ đồ công nghệ sữa chua uống Chất ổn định đƣờng mứt quả Đồng hóa Phối trộn Đồng hóa Rót vô trùng Làm lạnh Thanh trùng Lên men Bảo quản vài tháng Đồng hóa UHT Rót Rót vô trùng Bảo quản 1 tháng Bảo quản 2 tuần Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 9 Sơ đồ công nghệ sữa chua tĩnh và động Sữa chua dạng tĩnh Sữa chua dạng động b. Sữa chua kefir Qui trình sản xuất sữa chua kefir cơ bản giống sữa chua yoghurt, nhƣng nó đƣợc bổ sung chủng vi sinh vật kefir Chuẩn bị sữa để lên men Cấy men Rót Lên men Lên men Làm lạnh, ủ chín Làm lạnh, Trộn hƣơng Rót Làm lạnh, ủ chín Mứt hoa quả Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 10 2.1.4 Phô mai và bơ Qui trình sản xuất phomat Nhận sữa Làm sạch Tiêu chuẩn hóa Thanh trùng Làm nguội Cấy men Lên men giai đoạn 2 Cắt quện sữa, tách nƣớc Ép thành bánh Xử lý muối Ngâm chín Bao gói Bảo quản Qui trình sản xuất bơ Nhận cream Thanh trùng cream Làm lạnh và ủ chín vật lý cream Đảo trộn Rửa hạt bơ Trộn muối( nếu là bơ mặn) Xử lý hạt bơ Đóng gói Bảo quản [...]... thiết bị công nghiệp… - Nƣớc thải từ nồi hơi, từ máy lạnh - Dầu mỡ rò rỉ từ thiết bị và động cơ - Khâu tiệt trùng và đóng hộp sữa: nƣớc rửa có chứa sữa do hao hụt - Nhà máy chế biến các sản phẩm từ sữa: dịch khử protein có chứa nhiều latose - Nƣớc thải từ nhà máy sản xuất phomai: loại nƣớc này chứa lactose và protein Nƣớc thải sinh hoạt - Đặc tính nƣớc thải trong nhà máy là hàm lƣợng hữu cơ cao,... Xử lý bằng phƣơng pháp hóa lý - Xử lý bằng phƣơng pháp sinh học 3.3.1 Xử lý bằng phƣơng pháp cơ học Xử lý cơ học đƣợc đặt ở đầu hệ thống xử lý, nhằm loại bỏ các chất rắn, vô cơ và hữu cơ, dầu mỡ, nhựa, tạp chất nổi, rác… Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 12 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Tùy theo đặc điểm các loại cặn trong rác thải, các công trình xử lý. .. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Chương 3: Công nghệ xử lý 3.1 Các khâu sản xuất gây ra ô nhiễm nguồn nước Dựa vào qui trình công nghệ sản xuất,ta thấy nƣớc thải của nhà máy chủ yếu bao gồm Nƣớc thải sản xuất: - Nƣớc rửa bồn, nƣớc rửa chai, đóng chai… - Nƣớc súc rửa các sản phẩm dƣ bên trong hoặc trên bề mặt của tất cả các đƣờng ống, bơm, bồn chứa, thiết. .. 60 6 600 16 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Nước đầu vào Hố thu gom và chắn rác Bể điều hòa Rác Thổi khí Bể trung hòa Tuyển nổi UASB Nén khí Khí biogas Mƣơng oxi hóa AEROTANK Bể chứa bùn Bể lắng II Máy ép bùn Bánh bùn Hệ thống thoát nước Sơ đồ qui trình xử l Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 17 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng,... 90602325 15 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM Chương 4: Đề xuất công nghệ 4.1 Yêu cầu thiết kế Lƣu lƣơng nƣớc thải của nhà máy 500m3/h Nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN5945-2005) Diện tích đất xây dựng không hạn chế Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN_5945:2005 Nƣớc thải công nghiệp-Tiêu chuẩn thải, quy định giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô... trong nƣớc thải nói chung khoảng từ 700 -1600mg/L -pH sau khi đồng nhất khoảng 7.5-8.8 3.3 Công nghệ xử lý Theo phân tích thành phần nguồn thải nhƣ trên, thì nƣớc thải sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa chủ yếu chịu ảnh hƣởng chủ yếu bởi các yếu tố nhƣ ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, rác, cát bụi, dầu mỡ… Vì thế các phƣơng pháp đƣợc đề xuất để nghiên cứu khả năng xử lý phù hợp với nguồn thải này là: - Xử lý bằng... làm bằng máy ly tâm-điều chỉnh tự động làm đồng thời 2 nhiệm vụ là tiêu chuẩn hóa sữa và ly tâm làm sạch 2.2.2 Đồng hóa Mục đích: Làm giảm kích thƣớc các cầu mỡ, làm cho chúng phân bố đều chất béo trong sữa, làm cho sữa đƣợc đồng nhất Đồng hóa có thể làm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhƣng làm giảm đáng kể quá trình oxi hóa, làm tăng chất lƣợng của sữa và các sản phẩm từ sữa Các sản phẩm sữa sau... đủ, nên các công trình tự nhiên này ít đƣợc áp dụng b Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo Các công trình nhân tạo đƣợc tiến hành trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí, có thể là các bể sục khí hoặc các thiết bị lọc sinh học o Hiếu khí: Nguyễn Kim Thiện MSSV : 90602325 14 Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải ngành sữa Khoa Môi Trƣờng, ĐHBK TPHCM bể Aerotank: nƣớc thải đƣợc sục khí và hòa... minh công nghệ - Nƣớc thải của nhà máy đƣợc tập trung tại hố thu gom - Đầu tiên nƣớc thải đƣợc qua hố thu gom và song chắn rác để loại bỏ các tạp chất lớn nhƣ cát sỏi bao ni lon - Sau đó nƣớc thải đƣợc bơm tới bể điều hòa để ổn định lƣu lƣợng và xử lý Tại đây có hệ thống sục khí để cung cấp O2 vào nƣớc cho vi sinh vật trong bùn tồn tại và tăng sinh khối chuẩn bị cho quá trình xử lý sinh học Kết hợp châm... béo và các chất có khả năng phân hủy sinh học Tùy theo công nghệ sản xuất ra từng chủng loại sản phẩm sữa hay tùy theo công suất nhà máy, xí nghiệp mà tính chất hóa lý của nƣớc thải cũng rất khác nhau 3.2 Đặc trưng Một số tính chất quan trọng của loại nƣớc thải này nhƣ sau: -Tỉ lệ COD/BOD5 trong sữa là 1.4 và trong huyết thanh là 1.9 -Lƣợng thải theo tổng nito Kjeldahl ( TKN ) từ 1-20g trong 100ml sữa . sữa với tính chất khác nhau, trong đó, phổ biến nhất ở Việt Nam là sữa bò. Do vậy, trong suốt phần trình bày này chỉ đề cập tới nguyên liệu là sữa bò.. nƣớc châu Âu, châu Mỹ mà đang phát triển với tốc độ rất nhanh ở Việt Nam. Do đó, việc xử lý nƣớc thải ngành sữa phải đƣợc quan tâm từ giai đoạn thiết