BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Sản xuất tinh bột khoai mì là một ngành thực phẩm chính ở Đông Nam Á. Công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì là một ngành công nông nghiệp làm theo thời vụ, sử dụng khoai mì làm nguyên liệu chính. Tinh bột khoai mì là một trong các nguồn có hàm lượng tinh bột cao nhất, củ khoai mì chứa đến 30% hàm lượng tinh bột nhưng có hàm lượng protein, cacbonhydrate và chất béo thấp. Đó là nguồn thức ăn cho cuộc sống con người và là nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Thị trường tinh bột ngày càng tăng do nhu cầu sử dụng nguyên liệu cho sản xuất ngày càng tăng của các ngành sản xuất bánh kẹo, bột ngọt ; đặc biệt là nhu cầu cho việc sử dụng để sản xuất nhiên liệu sạch( nhiên liệu sinh học). Hiện nay ở nước ta, trong các ngành công nghiệp trọng điểm của đất nước thì tinh bột sắn là một ngành kinh tế đang được sự chú trọng và thu hút đầu tư của các nhà sản xuất. Đặc biệt là lĩnh vực sử dụng nguyên liệu sắn cho các nhà máy sản xuất Etanol đang ngày được mở rộng về phạm vi và quy mô. Nó tạo ra những lợi ích kinh tế, lợi ích xã hội to lớn: tạo công ăn việc làm cho người lao động, đóng góp cho ngân sách nhà nước, ổn định vấn đề nguyên liệu cho sản xuất trong nước, qua đó ổn định thị trường. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của nhà máy, luôn kèm theo nhiều vấn đề bức thiết cần giải quyết. Trong đó vấn đề nước thải nhà máy được đặt lên hàng đầu. Nguyên do đây là ngành sản xuất sử dụng nước tương đối lớn, nước thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận chất hữu cơ, dòng thải phân hủy sinh ra mùi hôi thối và một số chất khí làm ảnh hưởng đến môi trường không khí. Nguy hiểm hơn khi nước thải được thải ra từ quá trình sản xuất tinh bột sắn, nếu không được xử lý trước khi ra môi trường sẽ gây ra những tác hại to lớn cho con người, môi trường và sinh vật, do chứa một hàm lượng tương đối Xianua. Đáp ứng nhu cầu thực tế đó, chúng ta sẽ đi tìm hiểu công nghệ xử lý Xianua từ nước thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn ở nhà máy sản xuất Etanol. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN Nhóm thực hiện : 7 1 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI Mục Tiêu Của Đề Tài  Xác định thành phần tính chất nước thải sản xuất tinh bột mì.  Xử lý cianua trong nước thải tinh bột sắn Nội Dung Thực Hiện  Nghiên cứu cơ sở lý thuyết  Thu thập các phương án xử lý nước thải ngành sản xuất tinh bột  Thu thập các phương án xử lý cianua trong nước thải  Lựa chọn công nghệ xử lý cianua KÍ HIỆU VIẾT TẮT BOD: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầuọoxi sinh hoá, mg/l COD: Chemical Oxygen Đeman – Nhu cầu ôxi hoá học, m/l SS : Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng, mg/l DO : Dissolved Oxygen – Oxi hoà tan, mgO2/l UASB: Upflow Anaerobic Susdge Blanket - Xử lý yếm khí ngược dòng có lớp bùn lơ lửng FAO: Tổ chức lương thực Thế giới TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TBS: Tinh bột sắn Nhóm thực hiện : 7 2 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN I.Giới thiệu chung Tinh bột khoai mì là thực phẩm cho hơn 500 triệu người trên Thế Giới (theo Cock,1985; Jackson & Jackson, 1990) được các nước trên Thế Giới sản xuất và xuất khẩu. Brazil sản xuất khoảng 25 triệu tấn /năm. Nigeria, Indonesia và Thái Lan cũng sản xuất một lượng lớn để xuất khẩu (CAIJ,1993). Châu Phi sản xuất khoảng 85,2 triệu tấn năm 1997, Châu Á 48,6 triệu tấn và 32,4 triệu tấn do Mỹ La Tinh và Caribbean sản xuất (FAO,1998). Nguyên liệu chế biến Tinh bột khoai mì từ củ mì tươi có cấu tạo và thành phần như sau: 1.Cấu tạo củ khoai mì Hình 1.1 - Cấu tạo củ khoai mì Cấu tạo của khoai mì. Củ khoai mì có dạng hình trụ, vuốt hai đầu. Kích thước củ tùy thuộc vào thành phần dinh dưỡng của đất và điều kiện trồng, dài 0,1 ÷1 m, đường kính 2 ÷10 cm. Cấu tạo gồm 4 phần chính: lớp vỏ gỗ, vỏ cùi, phần thịt củ và phần lõi. 2.Phân loại khoai mì Có nhiều cách phân loại khoai mì khác nhau, nhưng chủ yếu là được phân ra từ hai loại: khoai mì đắng và khoai mì ngọt. Việc phân loại này phụ thuộc vào thành phần cyanohydrin có trong củ mì. Dựa vào thành phần Cyanohydryn có trong củ mì mà người ta phân nó ra làm 2 loại Khoai mì đắng và khoai mì ngọt:  Khoai mì đắng (Manihot palmata Manihot aipr Pohl): Hàm lượng HCN hơn 50mg /kg củ Khoai mì đắng có thành phần tinh bột cao, sử dụng phổ biến làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp hoá dược, công nghiệp giấy và nhiều ngành công nghiệp khác.  Khoai mì ngọt (Manihot aipr hay Manihot utilissima Pohl): Hàm lương HCN nhỏ hơn 50mg/ kg củ. Khoai mì ngọt được dùng làm thực phẩm tươi vì vị ngọt và dễ tạo thành bột nhão, dễ nghiền nát hay đánh nhuyễn - Thành phần hóa học củ khoai mì: thay đổi tuỳ thuộc vào giống, tính chất, độ dinh dưỡng của đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch Nhóm thực hiện : 7 3 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI Bảng 1.1 : Thành phần hoá học cây khoai mì 3.Tình hình sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam và thế giới: Sắn được sử dụng khá phổ biến để sản xuất tinh bột, đây là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp dệt, thực phẩm, may mặc, bánh kẹo, sản xuất lên men cồn, sản xuất acid hữu cơ, Bảng 1. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới từ năm 1995 – 2008 Diện tích (triệu ha) Năm Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (triệu tấn) 16,43 1995 9,84 161,79 16,25 1996 9,75 158,51 16,05 1997 10,06 161,60 16,56 1998 9,90 164,10 16,56 1999 10,31 170,92 16,86 2000 10,70 177,89 17,17 2001 10,73 184,36 17,31 2002 10,61 183,82 17,59 2003 10,79 189,99 18,51 2004 10,94 202,64 18,69 2005 10,87 203,34 20,50 2006 10,90 224,00 18,39 2007 12,16 223,75 Nhóm thực hiện : 7 4 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI 21,94 2008 12,87 238,45 Bảng 2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn 1995 - 2008 Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng ( triệu tấn) 1995 164,30 9,84 1,62 1996 275,60 7,50 2,06 1997 254,40 9,45 2,40 1998 235,50 7,55 1,77 1999 226,80 7,96 1,80 2000 234,90 8,66 2,03 2001 250,00 8,30 2,07 2002 329,90 12,6 4,15 2003 371,70 14,06 5,23 2004 370,00 14,49 5,36 2005 425,50 15,78 6,72 2006 474,80 16,25 7,77 2007 496,80 16,07 7,98 2008 557,40 16,85 9,3 Bảng 3.Diện tích, năng suất và sản lượng của các vùng sinh thái Việt Nam năm 2008 TT Vùng sinh thái Diện tích (1000 ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (1000 tấn) 1 Đồng bằng sông Hồng 7,90 12,92 102,10 2 Trung du và miền núi phía Bắc 110,00 12,07 1.328,00 3 Bắc Trung bộ và Duyên hải miền Trung 168,80 16,64 2.808,30 4 Tây Nguyên 150,10 15,70 2.356,10 5 Đông Nam Bộ 113,50 23,74 2.694,50 6 Đồng bằng sông Cửu Long 7,40 14,43 106,80 Cả nước 557,40 16,87 9.395,80 Hình 1.2. Giá trị kinh tế của củ khoai mì Nhóm thực hiện : 7 5 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI THỰC PHẨM BỘT CÔNG NGHIỆP RƯỢU CỒN NGƯỜI SÚC VẬT Thực phẩm trực tiếp Bột Sắt lát Viên nén Bột bán NGÀNH CÔNG NGHIỆP Giấy Keo ,Hồ Dệt sợi Gỗ , ván ép Cao su Giấy BỘT CÔNG NGHIỆP Độc tố CN: Độc tố trong khoai mì tồn tại dưới dạng CN - . Tùy thuộc vào giống và đất trồng mà hàm lượng độc tố trong khoai mì khoảng 0,001 – 0,04%. Cyanua là nguyên tố gây độc tính cao đối với con người và thủy sinh vật. Cyanua tự do tồn tại dưới dạng HCN hay CN - là dạng độc tính nhất trong nước là HCN. Cyanua ngăn cản quá trình chuyển hóa các ion vào da, túi mật, thân, ảnh hưởng đến quá trình phân hóa tế bào trong hệ thần kinh CN gây độc tính cho cá, động vật hoang dã, vật nuôi. 4.Một số quy trình công nghệ sản xuất tinh bột. Một số quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì trên thế giới ép Lọc Băm nghiền Tinh bột Khoai mì Sấy khô Lắng Đóng Nhóm thực hiện : 7 6 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 CỦ MÌ TƯƠI BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI Quạt hút Quạt hút Hình 1.3: Quy trình sản xuất tinh bột của Indonesia Quy trình chế biến củ khoai mì để sản xuất tinh bột được thực hiện như sau: Tách xơ, bã Lọc, rửa Tách nước Phơi sấy Sản phẩm dạng tinh bột Gel hóa, ép viên, sấy Sản phẩm dạng viên hạt (tapioca) Mài xát Bóc vỏ và rửa Rửa củ Củ khoai mì Sàng, lọc Nước cấp Khói thải Hệ thống xử lý khói -Xả ra nguồn tiếp nhận -Sử dụng lại tưới cây Lọc Nước thải Trạm xử lý nước thải Phơi, máy nén Mài, nghiền Nhóm thực hiện : 7 7 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 nước BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI Trích ly, chiếc suất Bã mì Nước cấp Rửa sơ bộ, tách tạp chất Bóc vỏ gỗ, rửa sạch Băm nhỏ Song chắn rác, công trình xử lý sơ bộ Khoai mì tươi Nước cấp Nước thải Dehydrate hóa Sấy khô Đóng bao, vô kho Thành phẩm Nước cấp Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột của Thái Lan Nhóm thực hiện : 7 8 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI Quy trình công nghệ sản xuất được áp dụng theo công nghệ của Thái Lan, quy trình đồng bộ khắp kín, kỹ thuật tiên tiến mang tính tự động hóa cao, thực hiện trích ly và hydrat hóa sữa bột nhiều lần lập đi lập lại, làm tăng chất lượng tinh bột và tăng tỉ lệ thu hồi sản phẩm. Thời gian từ khi nguyên liệu nhập vào dây chuyền máy móc đến khi sản phẩm ra khoảng 1 giờ. Thao tác sử dụng và vận hành máy móc, thiết bị đơn giản, dễ thực hiện. Ưu điểm chính của công nghệ Thái Lan: Công đoạn trích ly chiết suất được thực hiện qua nhiều giai đoạn, kết hợp với xử lý bột bằng SO 2 . Do đó quy trình công nghệ của Thái Lan cho tỷ lệ thu hồi hồ tinh bột cao, lượng tinh bột tạo ra theo bã có thể hạn chế tới mức thấp nhất. II.Thành phần và tác động của các chất hóa học có trong nước thải ở nhà máy chế biến tinh bột sắn: 1 .Thành phần các chất có trong nước thải của nhà máy chế biến tinh bột sắn Nước sản xuất được sử dụng nhiều nhất ở công đoạn rửa và ly tâm tách bã. Lượng nước thải ra môi trường thường chiếm 80- 90 % nước sử dụng. Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc trưng như: 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 hoá học (BOD), nhu cầu oxy hoá học (COD), độ mầu với nồng độ rất cao, vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn môi trường. Nước thải được sinh ra từ các công đoạn sản xuất chính sau đây: - 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, thường dao động trong khoảng 20-25m 3 / tấn nguyên liệu, 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, BOD. Nhóm thực hiện : 7 9 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: PHẠM XUÂN NÚI - Nước thải sinh hoạt (nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa các chất cặn bã, SS, BOD, COD, các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh vật… - Nước mưa chảy tràn tại nhà máy cuốn theo các chất cặn bã, rác, bụi. Ngoài ra, trong quá trình sản xuất, HCN hoà tan trong nước rửa bã, thoát khỏi dây chuyền sản xuất cũng góp phần gây ô nhiễm môi trường tạo màu sẫm của nước thải. Bên cạnh nước thải còn có khí thải trong nhà máy sản xuất tinh bột sắn phải kể đến là các hợp chất SO x từ quá tŕnh tẩy rửa dùng nước SO 2 , dung dịch NaHSO 3 , CO 2 từ quá tŕnh lên men, các loại khí NH 4 , indon, scaton, H 2 S, CH 4 từ các quá tŕnh lên men yếm khí và hiếu khí các hợp chất hữu cơ như tinh bột, đường, protein trong nước thải, bã thải. Các chất thải rắn như vỏ sành (vỏ lớp ngoài cùng của củ sắn), các phần sơ, bã thải rắn chứa nhiều xenluloza, bã lọc từ máy lọc, máy ly tâm. Kết quả phân tích nước thải tại một số doanh nghiệp sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam (Bảng 2). Bảng 2. Chất lượng nước thải của từ sản xuất tinh bột sắn Ghi chú: * Các thông số quy định trong tiêu chuẩn, chưa xét hệ số liên quan đến dung tích nguồn tiếp nhận và hệ số theo lưu lượng nguồn thải, trong đó: A - Thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích sinh hoạt. B - Nguồn tiếp nhận khác, ngoài loại A. C - Nguồn tiếp nhận được quy định. Bảng trên cho thấy chất lượng nước thải từ quy tŕnh sản xuất tinh bột sắn hoàn toàn không đáp ứng được tiêu chuẩn môi trường. Ngoài tính chất axit, nước thải còn chứa Nhóm thực hiện : 7 10 Lớp: Lọc Hóa Dầu B-K53 [...]... lượng, thành phần, tính chất nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột tùy thuộc vào dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày đêm Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào cho các công tŕnh xử lư phía sau, cần thiết phải có một bể điều ḥa lưu lượng Khử CN - có trong nước thải khoai mì và xử lý một phần nước thải Tại bể axít hóa, COD giảm từ 10-30% và phần lớn... hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải. .. lượng chất rắn, các chất hữu cơ, HCN cần được xử lý Bên cạnh đó, khoảng cách dao động về các chỉ tiêu nước thải cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép Thành phần nước thải phụ phuộc vào quy mô sản xuất, tổng mức đầu tư, tŕnh độ công nghệ và hệ thống thiết bị xử lý nước thải, quy trình vận hành và quan trắc môi trường Với hàm lượng BOD/ COD như bảng trên, nước thải ngành sản xuất tinh bột sắn... NÚI C CÔNG NGHỆ THÍCH HỢP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ Những công nghệ truyền thống đơn giản không đáp ứng được nhu cầu xử lý và quản lý nước thải phục vụ cho phát triển bền vững, điển hình là ngành chế biến tinh bột khoai mì tại Việt Nam Dựa vào các kết quả nghiên cứu đạt được ở qui mô phòng thí nghiệm, công nghệ thích hợp để xử lý nước thải tinh bột khoai mì được đề xuất như Hình Nhóm thực... hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản, dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70%.Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải Xử lý. .. của quá tŕnh xử lý nước thải qua bể UASB là nhờ vào sự hoạt động phân hủy các vi sinh vật kỵ khí biến đổi chất hữu cơ thành các dạng khí sinh học Chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là chất dinh dưỡng cho vi sinh vật Sự phát triển của vi sinh vật trong bể chia thành 3 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ... hoá nước thải xyanua bằng Ozon , KMnO4, FeSO4, có nhiều ưu điểm về mặt công nghệ hơn dùng clo vì chúng không sinh ra các hợp chất trung gian bay hơi Oxy hoá nước thải xyanua bằng ozon thích hợp cho trường hợp cần xử lý khối lượng nước thải lớn mà trong đó có chứa các cation đồng, kẽm… nếu không được làm sạch thêm có thể dùng lại nước sản xuất của xưởng - Giảm được tổng lượng nước trong nước xử lý do... được xử lý yếm khí (UASB), hiếu khí, hồ sinh học, sử dụng chế phẩm vi sinh vật để đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường Tuy nhiên, nước thải sản xuất tinh bột sắn ở các quy mô khác nhau, hầu như chưa đạt được tiêu chuẩn nước thải công nghiệp của Việt Nam 2 Tác động của các chất có trong nước thải - Biochemical Oxygen Demand (BOD) là nhu cầu oxy sinh hoá học xác định mức độ ô nhiễm của nước cấp, nước thải. .. hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch Bể được thiết kế cho các trạm xử lý dưới 5000 m3/ngđ Bể hiếu khí bùn hoạt tính – Bể Aerotank Là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể , các chất lơ lửng đóng vai trò... lượng COD > 4000mg/l Nước thải của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn quy mô lớn có BOD 6.200 - 23.000 mg/ lít và khối lượng nước thải khá lớn 1.500m3/ ngày đêm Nếu nước thải không được xử lư triệt để, không đạt tiêu chuẩn môi trường, sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước, đất và không khí CHƯƠNG II : TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN A.CÁC . Xác định thành phần tính chất nước thải sản xuất tinh bột mì.  Xử lý cianua trong nước thải tinh bột sắn Nội Dung Thực Hiện  Nghiên cứu cơ sở lý thuyết  Thu thập các phương án xử lý nước. phân tích nước thải tại một số doanh nghiệp sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam (Bảng 2). Bảng 2. Chất lượng nước thải của từ sản xuất tinh bột sắn Ghi chú: * Các thông số quy định trong tiêu. lượng, thành phần, tính chất nước thải của nhà máy sản xuất tinh bột tùy thuộc vào dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày đêm. Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng