Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1 TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT MÌ1.1Giới thiệu về cây khoai mì :Khoai mì (danh pháp khoa học: Manihot esculenta ) là cây lương thực ăn củ có thể sống lâu năm. Cây cao 2-3 m, lá thuộc loại lá phân thuỳ sâu, có gân lá nổi rõ ở mặt sau, thuộc loại lá đơn mọc xen kẽ, xếp trên thân theo chiều xoắn ốc. Cuống lá dài từ 9 đến 20cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím, rễ mọc từ mắt và mô sẹo cuả hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống đất. Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ, giữa thân có lõi trắng và xốp nên rất yếu, thời gian sinh trưởng 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy giống, vụ trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng.Dựa theo đặc điểm thực vật của cây (xanh tía, lá 5 cánh, lá 7 cánh).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.Tuỳ theo giống, vỏ củ, lõi củ, thịt củ, điều kiện đất đai, chế độ canh tác, thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN có khác nhau. Tuy nhiên, ngâm, luộc, sơ chế khô, ủ chua là những phương thức cho phép loại bỏ phần lớn độc tố HCN.Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, vuốt hai đầu, kích thước củ tuỳ thuộc vào điều kiện của đất và điều kiện trồng, dài 300 – 400 mm, đường kính từ 2-10cm. Có cấu tạo gồm 4 phần chính: lớp vỏ gỗ (chiếm khoảng 0,5 – 5% trọng lượng củ), lớp vỏ cùi (chiếm khoảng 5 – 20% trọng lượng củ), phần thịt củ(thành phần chủ yếu trong củ, bao gồm các tế bào nhu mô thành mỏng với thành phần chủ yếu là cellulose, pentosan), phần lõi.Thành phần các chất trong củ khoai mì dao dộng trong khoảng khá lớn tùy thuộc loại giống, loại 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 sau:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Chương TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT MÌ 1.1 Giới thiệu khoai mì : Khoai mì (danh pháp khoa học: Manihot esculenta ) lương thực ăn củ sống lâu năm Cây cao 2-3 m, thuộc loại phân thuỳ sâu, có gân rõ mặt sau, thuộc loại đơn mọc xen kẽ, xếp thân theo chiều xoắn ốc Cuống dài từ đến 20cm có màu xanh, tím xanh điểm tím, rễ mọc từ mắt mơ sẹo cuả hom, lúc đầu mọc ngang sau cắm sâu xuống đất Theo thời gian chúng phình to tích lũy bột thành củ, thân có lõi trắng xốp nên yếu, thời gian sinh trưởng đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy giống, vụ trồng, địa bàn trồng mục đích sử dụng Dựa theo đặc điểm thực vật của (xanh tía, lá cánh, lá cánh) Khoai mì đắng (M Utilissima) có hàm lượng HCN 50 mg/kg củ Giống này thường có lá cánh, thấp và nhỏ Khoai mì ngọt (M Dulcis) có hàm lượng HCN dưới 50 mg/kg củ Giống này thường có lá cánh, mũi mác, cao, thân to Tuỳ theo giống, vỏ củ, lõi củ, thịt củ, điều kiện đất đai, chế độ canh tác, thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN có khác Tuy nhiên, ngâm, luộc, sơ chế khô, ủ chua phương thức cho phép loại bỏ phần lớn độc tố HCN Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, vuốt hai đầu, kích thước củ tuỳ thuộc vào điều kiện đất điều kiện trồng, dài 300 – 400 mm, đường kính từ 210cm Có cấu tạo gồm phần chính: lớp vỏ gỗ (chiếm khoảng 0,5 – 5% trọng lượng củ), lớp vỏ cùi (chiếm khoảng – 20% trọng lượng củ), phần thịt củ(thành phần chủ yếu củ, bao gồm các tế bào nhu mô thành mỏng với thành phần chủ yếu là cellulose, pentosan), phần lõi Thành phần các chất củ khoai mì dao dộng khoảng khá lớn tùy thuộc loại giống, loại đất, điều kiện phát triển của và thời gian thu hoạch Thành phần hóa học trung bình của củ khoai mì được trình bày bảng sau: SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Bảng 1.1: Thành phần hoá học 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) Đường củ khoai mì chủ yếu: glucose và một ít maltosec, sacharose.Khoai mì càng già thì hàm lượng đường càng giảm Chất đạm khoai mì có hàm lượng rất thấp ít ảnh hưởng đến cơng nghệ sản x́t Khoai mì già hàm lượng đường giảm Vì lượng nước khoai mì cao, nên việc bảo quản khó khăn, cần có chế độ bảo vệ củ hợp lý Ngoài thành phần dinh dưỡng, khoai mì còn có độc tố, tanin, sắc tố và cả hệ enzyme phức tạp.Độc tố khoai mì là CN-, chưa đào thì nhóm này ở dạng glucozite gọi là phaseolutanin (C10H17O6N) Dưới tác dụng của enzyme hay môi trường axit thì chất này tạo thành glucose, acetone, và axit cyanhydric Hiện tại, khoai mì trồng 100 nước vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới nguồn thực phẩm 500 triệu người(theo CIAT, 1993) Đó thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến, khả bảo quản tương đối ổn định chế biến thành bột hay thành phẩm sơ chế khác khoai mì lát, miếng khoai mì… Với nhu cầu cơng nghệ, khoai mì nguồn ngun liệu ngành kỹ nghệ nhẹ, ngành làm giấy, ngành làm đường dùng hóa chất hay men thực vật để chuyển hố tinh bột khoai mì thành đường mạch nha hay gluco 1.2 Tổng quan ngành sản xuất tinh bột mì Việt Nam : Năm 2006 sản lượng khoai mì giới 211,26 triệu củ tươi, đến năm 2007 sản lượng tăng lên 226,34 triệu Khoai mì trồng nhiều Châu Phi với 11,82 triệu (chiếm 57% diện tích khoai mì giới ), Châu Á (25%), châu Mỹ Latinh (18%).Phần lớn củ khoai mì dùng làm thức ăn cho người gia súc, phần nhỏ sử dụng công nghiệp chế biến SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Hằng năm,Việt Nam sản xuất triệu củ tươi, đứng thứ 11 giới sản lượng khoai mì, thứ giới xuất tinh bột mì, sau Thái Lan Indonexia.Trong chiến lược toàn cầu, khoai mì xem lương thực dễ trồng vùng đất khô cằn, loại công nghiệp có khả cạnh trạnh với nhiều loại trồng khác Ở nước ta khoai mì nhanh chóng chuyển đổi từ lương thực truyền thống sang cơng nghiệp.Cây khoai mì nguồn thu nhập quan trọng hộ nơng dân nghèo khoai mì dễ trồng, kén đất, đầu tư vốn, phù hợp sinh thái điều kiện kinh tế nông thộn Sự hội nhập mở rộng thị trường, tạo hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính EnZim, sản xuất khoai mì lát, dạng viên để xuất khẩu, thức ăn gia súc làm nguyên liệu số ngành cơng nghiệp khác Góp phần phát triển kinh tế đất nước.Tinh bột mì trở thành bảy mặt hàng xuất có triển vọng phủ địa phương quan tâm Việt Nam sản xuất năm khoảng 800.000 – 1.200.000 tinh bột sắn, 70% xuất gần 30% tiêu thụ nướ c.Theo thống kê, năm 2009, sắn mặt hàng có khối lượng kim ngạch xuất tăng đột biến Bảy tháng đầu năm, nước xuất 2,66 triệu sắn lát khô tinh bột sắn, kim ngạch đạt 406 triệu USD, tăng 4,4 lần sản lượng, 2,8 lần kim ngạch so với kỳ năm trước Với kết trên, Bộ Công thương xếp sắn vào mặt hàng xuất chủ lực năm 2009 Ở Việt Nam, khoai mì trồng từ Bắc chí Nam, phần lớn miền núi trung du Một số tỉnh thành có diện tích trồng khoai mì lớn như: Sơn La, Thanh Hố, Nghệ An, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Kon Tum, Bà Rịa – Vũng Tàu… Thông thường, nông dân thường trồng khoai mì vụ vào khoảng từ tháng đến tháng 4.Và vùng miền, thời gian thu hoạch khác tùy thuộc điều kiện khí hậu vùng Ở khu vực phía Bắc, khoai mì vào tháng thuận lợi nhất, thời gian có mưa xn ẩm, thích hợp cho sinh trưởng, hình thành phát triển củ Vùng Bắc Trung Bộ, việc trồng khoai mi tốt bắt đầu vào tháng Vì trồng sớm gặp mưa lớn làm thối cây, trồng muộn, khoai mì cịn non, gặp trời rét khơ dẫn đến sinh trưởng SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Vùng Nam Trung Bộ, khoai mì trồng thời gian từ tháng đến tháng tốt nhất, lúc điều kiện nhiệt độ tương đối cao thường có mưa nên đủ ẩm Đối với vùng Tây Ngun, Đơng Nam Bộ, khoai mì tháng hay tháng 5, khoảng thời gian điều kiện nhiệt độ cao ổn định có mưa Đối với đồng sông Cửu Long, chủ độngvề nguồn nước, nên trồng từ đầu năm, để thu hoạch trước mùa lũ Ngành sản xuất tinh bột mì nước ta phân thành qui mơ : Qui mơ nhỏ ( qui mơ hộ gia đình ): Cơng việc sản xuất cịn sử dụng dụng cụ thủ cơng thô sơ Kỹ thuật sản xuất đơn giản gián đoạn , nên chất lượng tinh bột không cao suất thấp Qui mô vừa: điểm khác biệt nhà máy so với qui mô nhỏ nâng suất lên cao hơn, cải tiến qui trình, cơng nghệ sản xuất Máy móc đại hơn, suất cao hơn, sử dụng nhân cơng, tốn nhiều nước nhiên liệu Qui mơ lớn: Cả nước có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn qui mô lớn, công suất 50 - 200 / ngày.Tổng công suất nhà máy chế biến sắn qui mơ cơng nghiệp xây dựng có khả chế biến 40% sản lượng sắn nước Một số dây chuyền sản xuất tinh bột mì : SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Sơ đờ sản xuất tinh bột khoai mì ở nhà máy Phước Long-tỉnh Bình Phước SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Tinh bột ướt Quậy, pha loãng Tẩy chua, tẩy trắng Tách tạp chất Quậy Ly tâm Sấy khô Làm nguội Đóng gói Sơ đờ cơng nghệ chế biến tinh bợt khoai mì kiểu Thái Lan SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Chương TỔNG QUAN NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 2.1 Nguồn gốc phát sinh : Ô nhiễm nước thải tinh bột mì vấn đề nan giải cần tìm hướng khắc phục.Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà lượng nước thải sinh nhiều hay Ở Việt Nam quy trình sản xuất sử dụng 10 – 20 m3/tấn sản phẩm, 95 % lượng nước thải thải mang theo phần tinh bột không thu hồi Nước thải phát sinh chủ yếu từ công đoạn : Trong công đoạn rửa, nước được sử dụng cho việc rửa củ mì trước lột vỏ để loại bỏ các chất bẩn bám bề mặt trước đưa vào nghiền Nếu rửa không đầy đủ, bùn bám củ sẽ làm cho tinh bột có màu rất xấu Trong công đoạn ly tâm và sàng loại xơ, nước được sử dụng nhằm mục đích rửa và tách tinh bột từ bột xơ củ mì Nước sử dụng trình nghiền củ , với khối lượng không đáng kể Nước thải sinh chủ yếu từ nước rửa củ tách tinh bột Thành phần nước thải khoai mì chứa hàm lượng hữu cao, độ đục cao, bốc mùi chua nồng.Hàm lượng cặn lơ lửng cúng cao, xác mì mịn, khó lắng bị theo xả nước thải từ bể ngâm Đặc biệt nước thải có chứa HCN- acid có tình chất độc hại Đây chất hố học khoai mì gây nên trang thái say, ngộ độc ăn phải nhiều Trong nước thải HCN- yếu tố cản trở hoạt động vi sinh cơng trình sinh học SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Bảng thành phần tính chất nước thải tinh bột mì Chỉ tiêu [Nguồn : Giải pháp xử lý nước thải tinh bột mì cho làng nghề Hồi Hảo, Bình Định – Khoa Mơi TrườngTrường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM] Đơn vị kết pH 4,2-5,1 COD mg/l 2.500 – 17.000 BOD5 mg/l 2.120 – 14.750 SS mg/l 120-3000 N-NH3 mg/l 136-300 N-NO2 mg/l 0-0,2 N-NO3 mg/l 0,5-0,8 N tổng mg/l 250 – 450 P tổng mg/l 4-70 CN- mg/l 2-75 SO42- mg/l 52-65 2.2 Các tác động: 2.2.1 Độ pH Độ pH của nước thải quá thấp sẽ làm mất khả tự làm sạch của nguồn nước tiếp nhận các loại vi sinh vật có tự nhiên nước bị kìm hãm phát triển Ngoài ra, nước thải có tính axít sẽ có tính ăn mòn, làm mất cân bằng trao đổi chất tế bào, ức chế sự phát triển bình thường của quá trình sống 2.2.2 Hàm lượng chất hữu Nước thải chế biến tinh bột có hàm lượng chất hữu cao, xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan nước vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy các chất hữu Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp 2.2.3 Hàm lượng chất lơ lửng Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, không những làm mất vẻ mỹ quan mà quan trọng nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu giảm quá trình trao đổi oxy và truyền sáng, dẫn nước đến tình trạng kị khí Mặt khác một phần SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày cặn lắng x́ng đáy gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè đồng thời thực hiện quá trình phân hủy kỵ khí giải phóng mùi hôi thối gây ô nhiễm cho khu vực xung quanh 2.3 Các phương pháp xử lý: Nước thải ngành sản xuất tinh bột mì có hàm lượng chất hữu cao , tỉ lệ BOD5/COD lên đến 70%, nên định hướng xử lý sinh học hợp lý.Tuy nhiên, để nâng cao hiệu xử lý người ta thường kết hợp với biện pháp học hoá lý Việc lựa chọn phương pháp biện pháp, cơng trình cụ thể áp dụng dây chuyền công nghệ xử lý nước thải cịn phải phụ thuộc đặc điểm tính chất nước thải, mức độ làm sạch, chi phí đầu tư cơng nghệ, chi phí vận hành, diện tích mặt để xây dựng 2.3.1 Các phương pháp học lý học : a.Song chắn rác : cơng trình xử lý sơ nước thải để chuẩn bị cho cơng trình xử lý tiếp theo.Mục tiêu song chắn rác: giữ lại xác bã khoai mì, cây…Song chắn rác thường đặt trước bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy để trách trường hợp bị ngặt, bít đường ống …Song chắn rác đặt góc 1200 so với hướng dịng chảy, rác lấy thủ cơng hay thiết bị cào khí b.Bể điều hòa : thường đặt sau bể lắng cát Mục tiêu: khắc phục vấn đề vận hành dao động lưu lượng, nâng cao hiệu suất q trình phía sau , giảm kích thước chi phí xử lý phía sau Bể điều hồ tiến hành sục khí hay khuấy trộn khí để ngăn q trình lắng hạt rắn vá chất có khả phân huỷ sinh học c.Bể lắng: dựa nguyên tắc tách cặn trọng lực Mục tiêu : khử SS nước thải hay cặn trịnh keo tụ tạo , bơng bùn hoạt tính Các loại bể lắng : Bể lắng ngang: nước chảy theo phương ngang từ đầu đến cuối bể Bể lắng đứng: hình trụ trịn hình vng có đáy hình nón, chop,nước chảy từ lên theo phương thẳng đứng , cặn lắng xuống đáy bể Bể lắng li tâm : bề mặt hình trịn, nước chảy từ tâm thành bể, hạt cặn lắng xuống Hiệu xử lý phương pháp xử lý học : cơng trình xử lý học loại bỏ 60% tạp chất khơng hồ tan, giảm BOD 30% SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày d.Bể acid: CN nước thải tinh bột mì yếu tố gây cản trở sư họat đơng vủa vi sinh vật phương pháp xử lý sinh học., diễn q trình acid hố chất hữu hoà tan, hợp chất cyanua thành acid hữu e.Bể trung hoà : Nước thải chứa acid vô kiềm cần trung hoà đưa pH = 6,5- 8,5 trước đưa vào xử lý sinh học Có thể trung hồ cách : trộn chung nước thải acid nước thải kiềm,châm hoá chất, lọc nước acid qua vật liệu lọc có tác dụng trung hồ Viêc lựa chọn phương pháp trung hồ phụ thuộc vào thể tích nồng độ nước thải , khả có sẵn giá thành hố chất f.Bể keo tụ tạo bơng : sử dụng tác nhân keo tụ, để tạo cặn nhằm xử lý hàm lượng SS Các cặn lớn lắng xuống bể lắng.Việc lựa chọn hoá chất keo tụ phải tính đến mặt kinh tế, không gây ô nhiễm thứ cấp 2.3.2 Các phương pháp xử lý sinh học : Mục đích : Chuyển hố ( oxy hố) chất hồ tan chất dễ phân huỷ sinh học thành sản phẩm cuối chấp nhận Hấp thụ kết tụ cặn lơ lửng, chất keo không lắng thành bơng sinh học hay màng sinh học, chuyển hố /khử chất dinh dưỡng ( nitơ, photpho) số trường hợp, khử hợp chất thành phần hữu dạng vết Phương pháp sinh học thực điều kiện hiếu khí ( có oxy) điều kiện ky khí (khơng có oxy) Phương pháp xử lý sinh học ứng dụng để làm hoàn toàn hợp chất hữu hoà tan phân tán nhỏ Do vậy, phương pháp thường ứng dụng sau loại bỏ tạp chất thơ khỏi nước thải có hàm lượng chất hữu cao a.Bể Aerotank: Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút, đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng Nước thải vào có thể phân bố nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể Ở chế độ dòng chảy nút, bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể Quá trình phân hủy nội bào xảy ở cuối bể Tải trọng thích hợp vào khoảng 0,3 – 0,6 kgBOD5/m3.ngày với hàm lượng MLSS 1.500 – 3.000 mg/l, thời gian lưu nước từ 4–8 giờ, tỷ số F/M = 0,2 – 0,4; thời gian lưu bùn từ – 15 ngày b.Bể phản ứng theo mẻ SBR: Đây là loại công nghệ mới được sử dụng ở nhiều nước thế giới vì hiệu quả xử lý Nitơ, Phospho rất cao nhờ vào các qui trình hiếu khí, thiếu khí, yếm khí SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 10 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Đường kính ớng nhánh × Qn = v' π d= ×0,0353 20 ×3,14 = 0,048 m Chọn loại ống sắt tráng kẽm Φ60 (Φtrong=50) Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí ống chính vkhí = × 0,529 × Qk = 3,14 × 0,22 = 13,92m/s π ×D Vận tớc khí ớng nhánh v’khí = × 0,0353 4Q' k = 3,14 × 0,05 = 18 m/s πd Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể Chọn vận tốc nước thải ống : v = 0,7 m/s ( giới hạn 0,3 – 0,7 m/s ) Chọn loại ống dẫn nước thải là ống HDPE (Cơng ty Nhựa Bình Minh), đường kính của ớng D= 4Q = vπ ×0,0116 0,7 ×3,14 = 0,145 m Chọn ớng PVC Φ160 (đường kính Φ147 ) Tính lại vận tốc nước chảy ống v= × 0,0116 4×Q = 0,683 m/s = 3,14 × 0,147 π ×D Chọn máy bơm nước thải vào bể Aerotank Lưu lượng bơm : Q = 1000 m3/ngày = 0,0166 m3/s Cột áp bơm: H = 8m N= Q ×ρ×g ×H 1000 ×η = 0,0116 ×1000 ×9,81 ×8 1000 ×0,8 = 1,14 kW η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8 Chọn Bơm hiệu Ebara có Model 3(L)M 50 -125/3 có cơng suất 3kw, lưu lượng 48m3/h, cột áp H = 15,4m SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 42 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 880 m3/ng = 0,01 m3/s Vận tốc bùn chảy ống điều kiện có bơm là – m/s Chọn vận tốc bùn ống v=1 m/s D= 4Q vπ = ×0,01 ×3,14 = 0,113 m Chọn ống HDPE Φ125(Φtrong=115) Bơm bùn tuần hoàn Cột áp của bơm :H= 8m Công suất bơm N= Q r × ρb × g × H 0,01 ×1010 ×9,81 ×8 = = 0,99 kW 1000 ×0,8 1000η Chọn Bơm hiệu Ebara có Model MMD4 50 -250/2,2 có cơng suất 2,2kw, lưu lượng 39m3/h, cột áp H = 11,3m η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8 ρb : trọng lượng riêng bùn, ρb = 1010kg/m3 Bơm bùn dư đến bể nén bùn Lưu lượng bơm Qw = 20,625 m3/ngày = 0,00024m3/s Cơng śt bơm N= Qw × ρb × g × H 0,00024 ×1010 ×9,81 ×8 = = 0,024kW 1000 ×0,8 1000 ×η Chọn Bơm ly tâm hiệu Ebara có Model CMA 0.50M có cơng suất 0,37kw, lưu lượng 3,5m3/h, cột áp H = 15m η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8 Tính toán đường dẫn bùn dư Chọn vận tốc bùn ống v= m/s D= 4Qw = vπ ×0,00024 ×3,14 = 0,017m Chọn ống PVC Φ21 SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 43 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Thơng số thiết kế bể Aeroten Thông số Chiều cao Chiều rộng Chiều dài BOD vào BOD Lưu lượng Lượng khơng khí cung cấp vào bể Số đĩa phân phối khí Đường kính ống dẫn khí Ống dẫn khí Ống dẫn khí nhánh Lưu lượng bùn tuần hồn Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn Đường ống dẫn nước thải vào Thời gian lưu nước 4.10 Bể lắng II : Lắng Ly tâm Đơn vị m m m mg/l mg/l m3/h m3/s Giá trị 4,5 15 509 60 41,67 0,529 165 mm mm m3/h mm mm h 220 60 880 125 160 12,48 Bể lắng II có nhiệm vụ lắng nước phần để xả nguồn tiếp nhận đặc bùn hoạt tính đến nồng độ định phần bể để bơm tuần hồn lại bể aeroten Diện tích mặt bể lắng : S= Q × (1 + α) × C o C t × VL Trong đó: S: diện tích mặt bể lắng (m2) Q: lưu lượng nước thải đưa vào xử lý ; Q = 41,67m3/h : hệ số tuần hoàn, = 0,88 Co : nồng độ bùn hoạt tính bể aeroten X 3000 Co = 0,8 = 0,8 = 3750 (mg/l) = 3750 (g/m3) Ct : nồng độ bùn dòng tuần hoàn: Ct = 000 mg/l = 000 (g/m3) VL : vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với nồng độ CL VL = Vmax e- KC SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 44 L 10 -6 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Trong đó: CL : nồng độ cặn tại mặt lắng L (bề mặt phân chia) CL = × Ct = 0,5 × 8000 = 4.000 mg/l = 4.000 (g/m3) Vmax = m/h K = 600 (cặn có chỉ số thế tích 50 < SVI < 150) ⇒ VL = × e −600×4000×10 −6 = 0,635 (m/h) ⇒ Diện tích phần lắng bể : SL = 41,67 × (1 + 0,88) × 3750 ≈ 58(m ) 8000 × 0,635 Nếu kể diện tích buồng phân phối trung tâm : Sbể = 1,1 × S =1,1 ×58 = 63,8(m ) = 63,8 (m2) Đường kính bể : D = 63,8 π = 9( m ) Đường kính buồng phân phối trung tâm : d = 0,25D = 2,25 (m) Diện tích buồng phân phối trung tâm : f = d × π 2,25 × π = ≈ 4(m ) 4 Diện tích vùng lắng bể : SL= 63,8 – = 59,8(m2) Tải trọng thuỷ lực : a= Q 1000m / = ≈ 17,24( m / m ) SL 58 Vận tốc lên dòng nước bể : V = a 17,24 = = 0,718(m / h) 24 24 Máng thu nước đặt vịng trịn có đường kính 0,9 đường kính bể : Dmáng = 0,9 × = 8,1 (m) Chiều rộng × cao = 0,45 × 0,45 m Chiều dày lớp betong : 0,1 m Chiều dài máng thu nước : L = π × Dmang = 3,14 ×8,1 = 25,434( m) Chọn máng thu nước có gắn them cưa để phân bố nước vào máng thu Máng có xẻ khe hình chữ V với góc đáy 900C Chọn thép làm máng cưa thép khơng gỉ , có bề dày 3mm SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 45 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Bề dày miếng đệm : dr = 3mm Chiều cao chữ V 75mm, khoảng cách hai chữ V 150 mm, chiều rộng chữ V 150 mm, chọn chiều cao tổng cộng máng cưa: hct = 250mm Máng cưa được nối với máng tràn nhờ bulông M8 Tải trọng thu nước m chiều dài máng: aL = Q 1000 = = 39,32m / mdai.ngay < 125 L 25,434 Đường kính ống loe Dloe = 1,35× d = 1,35× 2,25 = 3,04m Chiều cao ớng loe (hloe = 0,2 ÷ 0,5 m) Chọn hloe = 0,3 m Đường kính tấm chắn Dchan = 1,3 × dloe = 1,3 × 3,04 = 3,95 m Chiều cao từ ống loe đến tấm chắn (hchan = 0,2 ÷ 0,5 m) Chọn hchan = 0,3 m Tải trọng bùn: b= (Q + Q t ) × C o Q × (1 + α ) × C 1000 × (1 + 0,88) × 3750 ×10 −3 = = = 5,06kg / m h 24 × S L 24 × S L 24 × 58 Xác định chiều cao bể : Chọn chiều cao bể : H = m, chiều cao dự trữ mặt thoáng : h1 = 0,3 m Chiều cao cột nước bể = H - h = - 0,3 = 3,7m, gồm : Chiều cao phần nước : h = 1,5 m Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 10% tâm: h3=0,1 × 4,5 = 0,45m Chiều cao chứa bùn phần hình trụ: h4 = H − h1 − h2 − h3 = − 0,3 − 1,5 − 0,45 = 1,75( m) Thể tích phần chứa bùn : vb = S be × h4 = 63,8 ×1,75 ≈ 112m Nờng đợ bùn trung bình bể: Ctb = C L + C t 5000 + 8000 = = 6500 g/m3 = 6,5 (kg/m3) 2 Lượng bùn chứa bể lắng G = vb × Ctb = 112 × 6,5 = 728(kg) Thời gian lưu nước bể lắng : SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 46 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Dung tích bể lắng : V = ( H − h1 ) × S be = 3,7 × 63,8 = 236,06( m ) Nước vào bể lắng : Qv = (1 + α ) × Q = 1,88 × 41,67 = 78,34( m / h) Thời gian lắng : T = V 236,06 = = 3(h) Qv 78,34 Thông số xây dựng bể: Thông số Đường kính Chiều cao cột nước Chiều cao tổng Chiều cao phần chóp đáy Thể tích thực của bể Thời gian lưu nước Đường kính ống dẫn nước vào Đường kính ống dẫn nước Đường kính ống dẫn bùn tuần hồn Đường kính ống dẫn bùn dư Chiều dài máng thu nước 4.11 Đơn vị m m m m m3 h mm mm mm mm m Kích thước 3,7 0,45 214,6 160 160 125 125 25,434 Hồ hồn thiện : Có nhiệm vụ ổn định tính chất nước thải, kiểm sốt nồng độ N, P khử trùng ánh sáng mặt trời Lưu lượng nước thải : 1000m3/ngày BOD5 đầu vào : 60mg/l BOD5 đầu : 40 mg/l Hiệu suất xử lý hồ hoàn thiện : BOD5vao − BOD5 60 − 40 = = 33,33% BOD5vao 60 E= Thời gian lưu nước hồ : t= BOD5vao × lg K ×α BOD5ra Trong đó: α :Hệ số sử dụng thể tích hồ; Chiều rộng B : Chiều dài L= 1:1 α =0,35 K: số phụ thuộc vào nhiệt độ; K= 0,1 ×1,047 ( 25 −20 ) = 0,1258 T: thời gian nước lưu lại hồ , ngày đêm SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 47 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày ⇒t = 60 × lg ≈ 4( ) 0,1258 × 0,35 40 Thể tích hồ : Vh = Q × t = 1000m / × 4ngay = 4000(m ) Chọn chiều sâu hồ : H = 1m ( chiều sâu hồ không 1,5m) Diện tích bề mặt hồ : S h= Vh 4000 = = 4000(m ) Hh Kích thước hồ : Hh x Lh x Bh = x 64 x 64 m; Chiều cao bảo vệ : hbvh= 0,3m Các thông số thiết kế : Thông số Đơn vị Giá trị Chiều dài L m 64 Chiều rộng B m 64 Chiều cao H m Chiều cao bảo vệ hbvh m 0,3 Thời gian lưu nước Ngày 4.12 Bể nén bùn : Chọn bể nén bùn trọng lực Bùn từ bể lắng keo tụ tạo , UASB, lắng II đưa đến bể nén bùn , bùn sau nén đưa đến sân phơi bùn Thể tích cặn từ bể lắng keo tụ tạo : V1 = 4,685 m3/ngày Thể tích bùn sinh từ bể UASB :V2 = 0,47 m3 /ngày Thể tích bùn sinh từ bể lắng II : V3 = 20,625m3/ngày Tổng thể tích bùn cần xử lý ngày : V = V1 + V2 + V3 = 4,658 + 0,47 + 20,625 = 25,78m / Diện tìch bể nén bùn : F = V q Trong : q: Tải trọng tính tốn lên diện tích mặt thống bể nén bùn; q = 0,3m3/m2.h ⇒F = 25,78 = 3,6m 0,3 × 24 Đường kính bể: D= xF π = x3,6 = 2,14m 3,14 Chọn D = 2,2m Đường kính ống trung tâm d = 20%D = 0,2x2,2 = 0,44m Chiều cao ống trung tâm chọn là h = 1m Chiều cao công tác của vùng nén bùn: H = q ×t = 0,3 ×8 = 2,4m SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 48 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày t : Thời gian nén bùn, chọn t = giờ Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn li tâm: Htc = H + h1 + h2 + h3 = 2,4 + 0,4 + 0,3 + 0,9 = m Với: h1 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể; h1= 0,4 h2: chiều cao lớp bùn và lắp đặt thiết bị gạt bùn ở đáy Khi dùng hệ thống gạt bùn thì h2 = 0,3m h3: chiều cao tính từ đáy bể đến mức bùn, h3 = 0,9 m Bể có dạng hình trụ với độ dốc đáy 5% hướng về tâm Lượng bùn sinh sau nén: M = q× 100 − P1 100 − P2 P1 : Độ ẩm ban đầu của bùn ; chọn P1 = 99% P2 : Độ ẩm của bùn sau nén ;chọn P2 = 97% ⇒ M = 25,78 × 100 − 99 = 8,6m / 100 − 97 Trong bể đặt máy gạt cặn để gạt cặn ở đáy bể về hố thu trung tâm Tốc độ quay của hệ thống gạt là 0,75 - h-1, chọn là 2h -1 Bùn được lấy khỏi bể bằng ống D = 200 mm đặt dưới áp lực thủy tĩnh khoảng 2,0 – 2,5 m Đường kính máng tràn thu nước sau nén: Dmáng = 0,8 × D = 0,8 x 2,2m = 1,76m Tải trọng máng tràn: Lưu lượng nước tách từ bể nén bùn qx = q × P1 − P2 100 − P2 Trong đó q : Lưu lượng bùn xả hàng ngày q = 25,78 m3/ngày ⇒ qx = 25,78 × Lmang = 99 − 97 = 17,18m / 100 − 97 qx 17,18 = = 1,13 ×10 −4 m / m.s Dmang 24 x3600 x1,76 4.13 Sân phơi bùn Diện tích sân phơi bùn: F = M × 365 qo × n Trong : SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 49 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày qo:tải trọng cặn lên sân phơi bùn.Chọn qo=2m3/m2 năm ( Trong trường hợp xét tới cặn tươi, bùn hoạt tính đã lên men và với nền nhân tạo có hệ thống rút nước) n: hệ số phụ tḥc vào khí hậu ; n=3,3 ⇒F = 8,6 × 365 = 476m 2 × 3,3 Sân phơi bùn có kích thước: L x B = 22 x 22m Diện tích tổng cộng của sân phơi ( bao gồm đường xá, mương máng) Ft = F × (1 + 0,25) = 595m Lượng bùn phơi từ độ ẩm 97% đến độ ẩm 75% năm : W = M × 365 × 100 − P1 100 − 97 = 8,6 × 365 = 376,68m 100 − P2 100 − 75 Chương TÍNH KINH TẾ STT A Hạng mục cơng trình Hố thu gom Bể điều hoà Bể Acid Bể Khuấy trộn SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 Khối lượng hạng mục Đơn vị tính Phần xây dựng 10 m3 124 m3 290 m3 9,1 m3 50 Đơn giá (đồng/m3) Thành tiền (đồng) 2000.000 2000.000 2000.000 2000.000 20.000.000 248.000.000 580.000.000 18.200.000 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày 10 11 12 13 Bệ keo tụ Bể lắng Bề UASB Bể Aerotank Bể Lắng II Bể nén bùn Khu hóa chất Nhà bảo vệ Nhà điều hành m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 12,4 58,3 63 121,5 154,6 7,1 20 20 40 2000.000 2000.000 2000.000 2000.000 2000.000 2000.000 2000.000 2000.000 2000.000 248.000.000 116.600.000 126.000.000 243.000.000 309.200.000 14.200.000 40.000.000 40.000.000 80.000.000 2.082.400.000 Đơn giá ( đồng/cái) 800.000 Thành tiền (đồng) 800.000 200.000.000 400.000.000 200.000.000 400.000.000 95.000.000 190.000.000 10.000.000 10.000.000 10.000.000 30.000.000 40.000.000 50.000.000 160.000.000 50.000.000 25.000.000 25.000.000 25.000.000 25.000.000 25.000.000 25.000.000 25.000.000 25.000.000 150.000.000 300.000.000 50.000.000 50.000.000 25.000.000 15.000.000 25.000.000 15.000.000 Tổng cộng B STT 10 11 12 13 14 15 16 Phần thiết bị Hạng mục Nhãn hiệu – Số lượng vật liệu Song chắn rác Thép khơng gỉ Bơm chìm hố thu Ebara gom 80DML52,2 Bơm chìm bể điều Ebara hịa Máy thổi khí bể Taiko điều hòa Motor khuấy trộn Sumitomo nhành Motor khuấy tạo Sumitomo bơng Bơm hóa chất Doseuro Motor gạt bùn lắng Sumitomo cặn Bơm bùn bể lắng Ebara cặn Bơm nước thải sang Ebara bể UASB Bơm bùn bể UASB Ebara Bơm nước thải sang Ebara bể Aeroten Máy thổi khí bể Taiko Aeroten Hệ thống gạt bùn bể Sumitomo lắng II Bơm bùn tuần hoàn Ebara Bơm bùn dư Ebara SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 51 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì công suất 1000 m3/ngày 17 18 19 20 21 Ống thổi khí Đĩa thỗi khí Van co Đường ống HDPE Tủ điều khiện 36 165 bộ Bình Minh 350.000 350.000 50.000.000 50.000.000 50.000.000 Tổng cộng 12.600.000 57.750.000 50.000.000 50.000.000 50.000.000 1.551.150.000 C.Chi phí vận hành Tổng lượng điện sử dụng ngày : 800Kwh Giá 1500 đồng / 1kwh Tiền điện ngày: 1200.000đồng /ngày D.Chi phí hóa chất : 400.000 đồng/ngày E.Chi phí nhân cơng :500.000 đồng /ngày Tồng chi phí vận hành quản lý năm : (1200000+400000+500000) x 360 = 756.000.000 đồng Chi phí xử lý 1m3 nước thải : Thuế giá trị gia tăng 10% cho cơng trình xây dựng thiết bị : Chọn chi phí xây dựng khấu hao 20 năm , chi phí khấu hao cho thiết bị 15 năm : Tổng chi phí đầu tư cho năm : S xd S TB + ) × 110% + S ql 20 15 2082400000 1551150000 =( + ) × 1,1 + 756000000 = 984283000dong 20 15 S =( Tổng vốn đầu tư ( lãi suất ngân hàng 8,5%): S = (1 + i ) S = (1 + 0.085) × 984283000 = 1.067.947.055( dong ) Giá thành xử lý 1m3 nước thải : SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 S0 1067947055 = = 2.967 dong / m Q × 360 1000 × 360 52 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Chương KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ 6.1 Kết Luận : Ngành sản xuất tinh bột mì ngành quan tâm nhiều nước phát triển Đây ngành sử dụng lượng nước lớn nước thải có hàm lượng nhiễm cao Vì vậy, cần phải quan tâm cần có biện pháp xử lý để vừa đem lại lợi ích kinh tế môi trường Nước thải nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì có hàm lượng chất dinh dưỡng và chất hữu dễ phân huỷ sinh học tương đối cao nên việc áp dụng phương pháp xử lý sinh học mang lại hiệu quả cao Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện , ưu điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư và vận hành thấp, phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, không gây độc hại cho môi trường, hiệu quả xử lý cao Sử dụng bể acid hóa sơ đồ công nghệ này là điểm đáng chú ý: nước thải sản xuất tinh bột có hàm lượng chât hữu cơ, chất lơ lửng rất cao, đặc biệt thành phần nước thải chứa CN Các yếu tố này sẽ gây trở ngại rất lớn cho SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 53 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì công suất 1000 m3/ngày quá trình xử lý ở các giai đoạn sau Bể acid hóa xử lý hàm lượng CN nước thải, không gây ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng sinh học 6.2 Kiến Nghị : Cần hạn chế ô nhiễm mùi phát sinh từ các khí độc hại quá trình phân hủy chất hữu bằng các biện pháp: Tăng cường sử dụng nước tái tuần hoàn Kiểm soát chặc chẽ nước thải tại các khâu trích ly, tách ly, tránh thải tinh bột và cặn bã hữu ngoài Thu gom triệt để các mảnh vụn chất hữu Thường xuyên theo dõi hiện trạng của hệ thống thoát nước, các thiết bị sản xuất, nhằm giảm thiểu tối đa lượng chất thải phát sinh ngoài Để tránh các sự cố đáng tiếc có thể xảy ra, cần phải có biện pháp an toàn lao động và phòng tránh cháy nổ SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 54 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Tài liệu tham khảo 1) Lâm Minh Triết-Nguyễn Thanh Hùng-Nguyễn Phước Dân Xử lý nước thải đô thị công nghiệp Tính tốn thiết kế cơng trình NXB Đại học Quốc Gia TP HCM 2) TS Trịnh Xuân Lai Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp NXB Xây dựng Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải NXB Xây Dựng Tính tốn thiết kế cơng trình hệ thống cấp nước NXB Khoa học kỹ thuật 3) PGS.TS Nguyễn Văn Phước Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghiệp biện pháp sinh học NXB Xây dựng 4) Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 51-84 Thoát nước, mạng lưới bên ngồi cơng trình SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 55 GVHD: Phan Xuân Thạnh ... Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Bảng thành phần tính chất nước thải tinh bột mì Chỉ tiêu [Nguồn : Giải pháp xử lý nước thải tinh bột mì cho... Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Chương TỔNG QUAN NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 2.1 Nguồn gốc phát sinh : Ô nhiễm nước thải tinh bột mì vấn... lượng 3.3 Đề xuất công nghệ công nghệ xử lý : SVTH: Đồng Trong Đạt MSSV:90604090 16 GVHD: Phan Xuân Thạnh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì cơng suất 1000 m3/ngày Thuyết minh