Đang tải... (xem toàn văn)
Mía được trồng ởcác vùng nhiệt đới (nước ta )và cận nhiệt đới
Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 1.1. Tổng quan quy trình công nghệ sản xuất Nguyên liệu sản xuất: mía Mía được trồng ở các vùng nhiệt đới (nước ta )và cận nhiệt đới. Việc thu hoạch mía phải đúng thời vụ mới có thể thu được sản lượng cũng như chất lượng đường cao nhất. Công nghiệp chế biến đường hoạt động theo mùa vụ do đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vô mùa thu hoạch . Quy trình sản xuất đường gồm 2 giai đoạn: sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh. 1.1.1. Thành phần của mía và nước mía −Thành phần của mía phụ thuộc vô từng vùng trồng ,nhưng nó dao động trong các khoảng sau: Nước 69-75% Sacroso 8-16% Đường khử 0,5-2% Chất hữu cơ (ngoại trừ đường) 0,5-10% Chất vô cơ 0,2-0,6% Hợp chất nito 0,5-1% Tro ( Phần lớn là K) 0,3-0,8% Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 2 −Nước mía có tính axit (pH=4,9-7,5), đục(do sự hiện diện của các chất keo như sáp ,protein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh lục. Thành phần nước mía như sau: −Màu của nước mía là do: +Từ thân cây mía: màu do chlorophyl, anthocyanin, saccharetin và tanin gây ra. • Chlorophyll thường có trong nước mía, nó làm cho nước mía có màu xanh lục. Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị loại bỏ bằng phương pháp lọc. • Anthocyanin chỉ có trong loại mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan trong nước. Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanh lục thẫm. Màu này khó bị loại bỏ bằng kết tủa với vôi (vì lượng vôi dùng trong công nghê sản xuất mía đường không đủ lớn) hay với H 2 SO 4. • Saccharetin thường có trong vỏ cây mía. Khi thêm vôi, chất này sẽ trở thành màu vàng được trích ly. Tuy nhiên loại màu này không gây độc, ở môi trường Ph<7 màu biến mất. • Tanin hòa tan trong nước mía, có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt sẽ biến thành sẫm màu. Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy thành các hợp chất giống saccharetin. Nước 75-88% Sucrose 10-21% Đường khử 0,3-3% Chất hữu cơ ( Ngoại trừ đường) 0,5-1% Chất vô cơ 0,2-0,6% Hợp chất Nito 0,5-1% Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 3 + Do các phản ứng phân hủy hóa học • Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng nhiệt nước mía bị đổi màu. + Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác. Để loại bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng các biện pháp sau: • Độ đục: được loại bằng phương pháp lọc. • Nhựa và pectin, muối của các axit hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được loại bỏ bằng phương pháp xử lý với vôi. 1.1.2. Hóa chất làm trong và tẩy màu • Vôi CaCO 3 : - Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía. - Phản ứng với axit photphoric tạo Ca 3 (PO 4 ) 2 - Kết hợp với hợp chất nito và pectin tạo kết tủa. - Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin. - Tác dụng với sucrose tạo saccharate, glucosates • Khí SO 2 - Trung hòa lượng vôi thừa: - Ca(OH)2+ H 2 SO 3 = CaSO 3 +H 2 O - Tẩy màu nước mía - Khí CO 2 - Hấp phụ chất tạo màu • H 3 PO 4 - Kết hợp với vôi để làm trong nước mía • Hóa chất tẩy màu: penton- kết hợp giữa nước oxy già với sắt sunphat - Dùng Na 2 S 2 O 4 Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 4 1.1.3. Quy trình sản xuất đường thô Nước để rử cây mía nước thải Nước ngâm mía Bã mía, bọt vôi H 3 PO 4 Nước Hơi nước ngưng tụ CO 2 Bã mía( lò hơi) Hơi nước , khí thải Nước hơi nước Nước hơi nước , rỉ đường Đường thô Nước mía có tính axit( pH=4,9-7,5), đục, có màu xanh lục(chứa 13-15% chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarose).Nước mía được xử lý bằng các chát hóa học như vôi, CO 2 , SO 2 , PO 4 3- rồi được đun nóng để làm trong. Qúa trình xử lý này có chức năng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và lắng ác chất bẩn. Dung dịch trong được lọc qua máy lọc chân không. Bã lọc được loại bỏ, đem thải hoặc dùng làm phân bón. Nước mía sau khi lọc còn chứa khoảng 88% nước, sau đó được bốc Cây mía Ép mía Gia nhiệt lần 1 Xông co 2 Sunfit hóa lần 1 Cô đặc Sunfit hóa lần 2 Gia nhiệt lần 2 Kết tinh, phân ly Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 5 hơi trong lò nấu chân không. Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để tách đường ra khỏi mật rỉ. Rỉ đường là dung dịch có độ nhớt cao, chứa khoảng 1/3 đường khử. Các chất thải từ quá trình sản xuất có thể được tái chế làm các sản phẩm thân thiện với môi trường như: • Đối với bã mía có thể làm : Bột giấy, tấm xơ ép, nhựa, bê tông. • Đối với mật mía: phân bón, thức ăn gia súc, alcohol,dấm, axeton… Nói chung, lượng nước thải trong công nghiệp sản xuất đường thô rất lớn bao gồm : nước rửa mía cây , khí độc thoát ra từ lò hơi, nước xả đáy lò hơi, nước làm mát thiết bị, nước rửa sàn, hóa chất và các chất khác rơi vãi trong quá trình sản xuất. 1.1.4. Công nghệ sản xuất đường tinh Đường thô vôi H 3 PO 4 than hoạt tính bột trợ lọc sirô tinh lọc tách nước Thuyết minh quy trình sản xu: a.Rửa và hòa tan - Rửa: Làm sạch lớp ngoài cùng của đường thô trên để nâng cao độ trắng của đường. - Hòa tan: Đường sau khi dùng máy ly tâm để trộn đều được hòa tan vào nước thành dung dịch nước đường nguyên chất để đến khâu hóa chế. Rửa và hòa tan Làm trong Làm sạch Kết tinh Tinh thể đường+mật cái Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 6 b. Làm trong:Nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất hóa học như vôi H 3 PO 4 để làm tron. Qúa trình này có chức năng làm kết tủa các chat rắn huyền phù và làm lắng các chất bẩn. c.Làm sạch : Nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than hoạt tính và bột trơ lọc để khử màu và tăng cường khả năng làm trong. Nước đường sau lọc gọi là sirô tinh lọc. d.Kết tinh: nhiệm vụ của việc nấu đường là tách nước từ sirô tinh lọc và đưa dung dịch đến trạng thái bão hòa .Sản phẩm cuối cùng là đường tinh và mật cái. 1.2. Hiện trạng ngành sản xuất đường của Việt Nam Ngành sản xuất mía đường Việt Nam nói chung là chưa thực sự phát triển , so với thế giới thì còn rất lạc hậu. Về mặt kỹ thuật công nghệ, còn thô sơ, chưa thực sự cải tiến. Đối với đất , tuy màu mỡ nhưng chúng ta chưa tận dụng được hết nên năng suất mía thu được còn thấp ( do trình độ kỹ thuật canh tác còn thấp).Kết quả là sản lượng đường thu được từ mía còn rất thấp. Từ mặt kỹ thuật cũng đủ thấy được ngành còn nhiều vấn đề bất cập, đặc biệt là vấn đề môi trường. ngành mía đường thải ra rất nhiều chất độc khó xử lý như: bụi khói lò hơi, bùn lọc , nước thải có hàm lượng COD, BOD cao, khí thoát ra từ các tháp phản ứng sunfit hóa,và cacbonat hóa.Bên cạnh đó thì một số chất thải có thể tái chế thành các sản phẩm than thiện với môi trường : Bã mía: làm nhiên liệu, giấy, nhựa, bê tông Mật: phân bón, thức ăn gia súc, alcohol,dấm, axeton… 1.3. Nước thải ngành sản xuất mía đường Dựa vào quy trình sản xuất đường, chúng ta có thể chia nước thải của ngành thành các nhóm sau: 1.3.1. Nước thải từ khâu ép mía Đối với bã mía(chiếm 25-30% trọng lượng mía đem ép) Thành phần Tỷ lệ Nước 49% Xơ 48% (45-55% xellulose) Đường khử 2,5% Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 7 Đối với mật rỉ(chiếm 3-5% trọng lượng mía đem ép) Đối với bùn lọc(1,5-3%) Nói chung nước thải từ khâu ép mía có nồng độ BOD cao, có chứa nhiều chất dinh dưỡng. 1.3.2. Nước thải rửa lọc,làm mát,rửa thiết bị và sửa sàn Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trị BOD và các chất lơ lửng cao. Nước làm mát được dùng với lượng lớn và thường được tuần hoàn hầu hết hoặc một phần trong quy trình sản xuất. Nước làm mát thường nhiễm bẩn một số chất hữu cơ bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu hoặc nồi chân không. Nước chảy tràn từ các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp. Tuy nhiên, do chế độ bảo dưỡng máy móc kém và điều kiện vận hành không tốt nên có lượng đường đáng kể thất thoát trong nước làm mát. Lượng nước này sẽ được thải đi. Nước rò rỉ và nước rửa tràn, rửa thiết bị tuy có lưu lượng thấp và được xả định kỳ nhưng có hàm lượng BOD và SS rất cao. Thành phần Tỷ lệ Nước 20% saccarose 35% Đường khử 20% Protein 5% Tro 15% Sáp 1% Bột 4% Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 8 1.3.3.Nước thải khu lò hơi Nước thải khu lò hơi được xả định kỳ, với đặc điểm là chất rắn lơ lửng cao và giá trị BOD thấp, nước thải mang tính kiềm. Bảng 1: Số liệu thành phần nước thải mía đường(QCVN 2008) STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị QC 1 pH mg/l 7,5-8 5,5-9 2 SS mg/l 1250 100 3 BOD 5 mg/l 5000 50 4 COD mg/l 7000 100 5 N t mg/l 16,4 30 6 P t mg/l 7,5 6 1.4. Khả năng gây ô nhiễm nguồn nước của nước thải ngành mía đường Hiện nay, đa số các nhà máy đường và nhiều hình thức sản xuất tư nhân chưa có hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao nước thải mía đường đã và đang làm gây ô nhiễm cao cho các nguồn tiếp nhận. Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sacroza và các loại đường khử như glucose và fructose. Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây kiệt oxy trong nước, làm ảnh hường đến các hoạt động của quần thể vi sinh vật trong nước. Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 9 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. Các phương pháp xử lý Việc xử lý nước thải nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ theo quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam năm 2008 về quy định mức độ xả thải. Việc lựa chọn phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nước phụ thuộc vào các yếu tố như : − Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nước. − Lưu lượng nước thải. − Quy trình sản xuất mía đường. − Vật liệu đầu vào. − Hiệu quả xử lý. 2.1.1. Phương pháp xử lý cơ học Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân riêng. Có thể dùng song chắn rác để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo. Do đó phải lắng sơ bộ trước rồi đưa sang công trình xử lý tiếp theo. Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công trình phía sau, còn phần chất rắn được đem đi ủ để làm phân bón. Song chắn rác: Để tách bã mía trong nước thải người ta dùng song chắn rác. Hiệu suất của quá trình tách chất rắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các yếu tố sau: Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thước mắt sàn, khoảng cách giữa các thanh chắn, lưu lượng dòng chảy và điều kiện dòng chảy. Tính chất nước thải :nồng độ chất rắn, kích thước của chất thải cần tách,… Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 10 Ưu điểm: − Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt. − Giữ lại tất cả các tạp vật lớn. Nhược điểm: − Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn. − Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian. − Phải xử lý rác thứ cấp Khi nước thải qua song chắn rác có thể giảm được 4%SS và BOD. Bể lắng cát Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát …… ra khỏi nước thả. Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng. Nước thải qua bể lắng cát có thể giảm được 5%SS, BOD. Bể điều hòa Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1. Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải không ổn định, thay đổi theo ngày đêm . Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào cho các công trình xử lý phía sau, cần thiết phải có một bể điều hòa lưu lượng và nồng độ. Dung tích bể được chọn theo thời gian điều hòa, dựa vào biểu đồ thay đổi lưu lượng, nồng độ nước thải và yêu cầu mức độ điều hòa nồng độ nước thải. Trong bể phải có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích(để loại trừ các cú sốc về chất lượng cho các công trình xử lý sinh học phía sau và không cho cặn lắng trong bể. Nước thải qua bể điều hòa có thể giảm được 5%SS và 35%BOD. Bể lắng Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dòng nước [...]... là 96m3/s SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 24 Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 25 Đồ án Xử lý nước thải mía đường SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 26 Đồ án Xử lý nước thải mía đường • Thuyết minh sơ đồ công nghệ 1: Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoát nước riêng ra hệ thống xử lí nước thải.Dòng thải qua song chắn rác để... từ 2 công nghệ đó ta thấy được công nghệ 2 có tính khả thi hơn vừa dễ thiết kế, dễ vận hành lại vừa đạt hiệu quả xử lý cao hơn so với công nghệ 1 Nên ta đưa công nghệ 2 vào thiết kế và xây dựng SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 29 Đồ án Xử lý nước thải mía đường CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 4.1 Tính toán bể lắng đứng − Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm được tính theo công. .. nước thải mía đường • So sánh hai quy trình công nghệ: Tiêu chí Ưu điểm Quy trình công nghệ 1 - - Nhược điểm - Đơn giản, dễ làm Bể biophin có màng vi sinh vật hấp thụ được được chất hữu cơ khá tốt trong nước thải Sinh ra lượng khí CH4 lớn Công suất bể biophin khá nhỏ Màng vi sinh vật dễ bị rách Diện tích xây dựng lớn Khó vận hành Có mùi khó chịu Quy trình công nghệ 2 - Bể aeroten dùng với công suất... dịch chuyển − Khe dịch chuyển có đường kính 10 mm, bulông được bắt cách mép dưới máng răng cưa 50mm và cách đáy chữ V là 50mm Hai khe dịch chuyển cách nhau 0,5m SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 32 Đồ án Xử lý nước thải mía đường KẾT LUẬN Như chũng ta đã biết ngành mía đường đã góp phần không nhỏ vào sự tăng trưởng kinh tế của nước ta Tuy nhiên Nước thải ngành này cũng thải ra không ít chất...Đồ án Xử lý nước thải mía đường đến công trình xử lý tiếp theo Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn ) tới công trình xử lý cặn Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người... dụng trung hoà, hấp phụ khí chứa axid bằng nước thải chứa kiềm,… SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 22 Đồ án Xử lý nước thải mía đường CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ Bảng 2:Thành phần, tính chất nước thải của nước thải mía đường Nồng độ Chỉ tiêu Đơn vị QC nguồn Giá trị Cmax thải loại B pH 7,5-8 mg/l 5,5-9 5,5*1,0*1,0=5,5 SS 1250 mg/l 100 100*1,0*1,0=100 BOD5... mất đi khả năng tự làm sạch của nguồn nước Nước thải mía đường có tính chất chung là nồng độ chất hữu cơ cao vì vậy trong công nghệ xử lý đòi hỏi phải có bể phân hủy chất hữu cơ Bể UASB VÀ Aerotank có hiệu quả xử lý chất hữu cơ rất cao Kết hợp 2 bể này trong hệ thống thì xử lý được gần như là hoàn toàn Để xử lý nước thải mía đường cần qua nhiều công trình xử lý chứ không phải một mình 2 bể này như... đủ bùn hoạt tính cho bể TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 GS.TS.Lâm Minh Triết, tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Nhà xuất bản đại học quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh 2 Ngô Thị Nga,giáo trình công nghệ xử lý nước thải , nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2006 3 Đồ án xử lý nước thải mía đường , http://www.yeumoitruong.com SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 33 ... giọt thường là các hạt cuội, đá … đường kính trung bình 20 – 30 mm Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệu lọc /ngàyđêm) Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1.5 – 2m Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuẩn BOD đạt 90% Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngàyđêm SVTH: Nguyễn Thị Soa GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 19 Đồ án Xử lý nước thải mía đường Bể lọc sinh học cao tải Bể... dầu mỡ (nước thải công nghiệp) , nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi Bể lọc Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc Bể này được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp Quá trình