Khảo sát và cải tạo trạm xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột khoai Mỹ Kim Yến - Tây Ninh công suất 2.000m3/ngày.đêm

Khảo sát và cải tạo trạm xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột khoai Mỹ Kim Yến - Tây Ninh công suất 2.000m3/ngày.đêm

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

MỞ ĐẦU

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Đã từ lâu, vấn đề môi trường không còn là điều mới mẻ Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay, môi trường là vấn đề bất cập không chỉ riêng quốc gia nào mà là vấn đề của toàn cầu Do phát triển kinh tế xã hội là nhu cầu của mỗi quốc gia nhưng cần phải có sự phát triển bền vững và luôn cân bằng giữa

ba yếu tố: Kinh tế - môi trường – xã hội

Có thể nói, trong các ngành công nghiệp trọng điểm của đất nước, tinh bột khoai

mì là một ngành kinh tế đang được sự chú trọng và thu hút đầu tư của các nhà sản xuất, do vậy nền công nghiệp này ngày càng phát triển Đây cũng là ngành sản xuất sử dụng lượng nước tương đối lớn và nước thải từ quá trình chế biến tinh bột khoai mì đã gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận chất hữu cơ, dòng thải bị phân huỷ sinh ra mùi hôi thối

và một số chất khí làm ảnh hưởng đến môi trường không khí

Nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Kim Yến - Tây Ninh được xây dựng vào năm 2003, tại địa chỉ: ấp 6, xã Suối Ngô, huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh Nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Kim Yến - Tây Ninh đã tạo công ăn việc làm cho người dân

và đã góp phần vào việc đóng góp ngân sách nhà nước, nhà máy ngày càng được mở rộng và công suất ngày càng tăng Tuy nhiên cùng với sự phát triển của nhà máy kèm theo nhiều vấn đề bức thiết cần giải quyết, đó là vấn đề về môi trường của nhà máy đang rất được quan tâm Vì vậy, việc xử lý nước thải được nhà máy đặt lên hàng đầu

Để đáp ứng được việc tăng công suất của nhà máy và tiết kiệm năng lượng cho công đoạn sấy khô tinh bột Việc thiết kế một hệ thống xử lý nước thải phù hợp, hiệu quả và đem lại lợi ích về mặt kinh tế cho nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Kim Yến

- Tây Ninh là việc làm hết sức cần thiết và cấp bách Tuy nhiên trong quá trình hoạt

động hệ thống xử lý nước thải này không đạt hiệu quả, chính vì vậy mà đề tài : “Khảo sát và cải tạo hệ thống xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Kim Yến - Tây Ninh” được thực hiện nhằm mục tiêu cải thiện hiệu quả của hệ thống xử lý

nước thải, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường hướng tới phát triển bền vững

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:

Khảo sát và nghiên cứu cải tạo trạm xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Kim Yến - Tây Ninh

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

1 Tổng quan về ngành SX tinh bột mì và nhà máy Kim Yến - Tây Ninh

2 Tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải

3 Khảo sát hiện trạng xử lý nước thải của nhà máy Kim Yến - Tây Ninh, Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải mới.

4 Tính toán cải tạo hệ thống xử lý nước thải nhà máy Kim Yến - Tây Ninh

5 Tính toán kinh tế Chọn lựa phương án

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

- Phương pháp thực địa: quan sát, lấy mẫu, chụp hình nhà máy tinh bột mì Kim Yến để từ đó lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp

- Phương pháp tổng hợp tài liệu: thu thập tài liệu, biên dịch các tài liệu trong và ngoài nước về lĩnh vực công nghệ xử lý nước thải

- Phương pháp tính toán: tính toán lưu lượng, thể tích, kích thước các công trình trong trạm xử lý nước thải

- Phương pháp dự báo

- Phương pháp thiết kế

- Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia

VI PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

- Giới hạn đề tài: Do thời gian và kiến thức có hạn chế nên đề tài chỉ khảo sát hệ thống xử lý nước thải hiện tại và đề xuất cải tạo trạm xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Kim Yến – Tây Ninh bằng phương pháp xử lý nước thải và thu hồi Biogas

VII Ý NGHĨA KHOA HỌC, KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI:

Đồ án xây dựng được mô hình xử lý nước thải trong chế biến tinh bột khoai mì

và thu hồi khí biogas Đồ án mang tính thực tiễn cao, thân thiện với môi trường,

Đồ án tìm ra giải pháp mới giúp cho nhà máy xử lý hiệu quả nước thải góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tận dụng được nguồn khí biogas làm năng lượng khí đốt thay thế cho dầu FO dùng trong hệ thống lò sấy của nhà máy Chính vì vậy, nhà máy sẽ giảm được chi phí năng lượng cho công đoạn sấy khô tinh bột khoai mì, đồng nghĩa với việc nhà máy sẽ tăng thêm lợi nhuận

Đồ án giúp cho việc nhà máy tăng công suất nhưng vẫn đảm bảo môi trường, nhà máy sẽ tạo được nhiều công ăn việc làm hơn cho địa phương

VIII CẤU TRÚC ĐỀ TÀI:

Đề tài bao gồm 6 chương với cấu trúc như sau:

Mở Đầu

+ Chương 1: Tổng quan về ngành sàn xuất tinh bột khoai mì và nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Kim Yến - Tây Ninh

+ Chương 2: Tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải khoai mì

+ Chương 3: Hiện trạng xử lý nước thải của nhà máy chế biến tinh bột khoai

mì Kim Yến - Tây Ninh

+ Chương 4: Tính toán cải tạo hệ thống xử lý nước thải và thu hồi Biogas cho nhà máy

+ Chương 5: Tính toán kinh tế

+ Chương 6: Hướng dẫn vận hành

Kết luận và kiến nghị

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ

VÀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ KIM YẾN -

TÂY NINH

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ

1.1.1.Tình hình sản xuất khoai mì trên thế giới và Việt Nam

1.1.1.1Tình hình sản xuất khoai mì trên thế giới

Khoai mì (Manihot esculenta Crantz) hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ Latinh Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) xếp khoai mì là cây lương thực quan trọng ở các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì Tinh bột khoai mì là một thành phần quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới Đồng thời, khoai mì cũng là cây thức ăn gia súc quan trọng tại nhiều nước trên thế giới và cũng là cây hàng hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm

Diện tích, năng suất và sản lượng khoai mì trên thế giới có chiều hướng gia tăng từ năm 1995 đến nay (Bảng 1.1 dưới đây) Năm 2008, sản lượng khoai mì thế giới đạt 238,45 triệu tấn củ tươi so với 223,75 triệu tấn năm 2007 và năm 1995 là 161,79 triệu tấn Nước sản xuất khoai mì nhiều nhất là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế đến

là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và Indonesia (19,92 triệu tấn) Nước có năng suất khoai

mì cao nhất là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất khoai mì bình quân của thế giới là 12,87 tấn/ha (FAO, 2008) Việt Nam đứng thứ mười về sản lượng khoai mì trên thế giới (9,38 triệu tấn)

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng khoai mì của thế giới từ năm 1995 – 2008

(triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

Khả năng thu lợi cao từ việc xuất khẩu tinh bột khoai mì khiến các nước xuất khẩu chủ yếu, sẽ thay đổi các giống Khoai mì truyền thống bằng các giống Khoai mì mới cho năng suất cao, hàm lượng tinh bột lớn thích hợp với chế biến công nghiệp Có như vậy mới đáp ứng được nhu cầu trong nước cũng như ngoài nước đang gia tăng

1.1.1.2 Tình hình sản xuất tinh bột khoai mì ở Việt Nam

Việt Nam hiện đang sản xuất hằng năm hơn 2 triệu tấn Khoai mì củ tươi, đứng thứ 11 trên thế giới về sản lượng Khoai mì, nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột khoai

mì đứng thứ ba trên thế giới sau Thái Lan và Indonesia Trong chiến lược toàn cầu cây Khoai mì đang được xem là một loại cây lương thực dễ trồng, thích hợp với những vùng đất cằn cỗi, đây cũng là cây công nghiệp triển vọng có khả năng cạnh tranh với nhiều loại cây trồng khác

Ở nước ta, cây Khoai mì đang chuyển đổi nhanh chóng đóng vai trò là cây công nghiệp Sự hội nhập đang mở rộng thị trường Khoai mì, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính bằng hoá chất và Enzim, sản xuất Khoai mì lát, Khoai mì viên để xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, trong sản xuất thức ăn gia súc và làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác, góp phần vào sự phát triển kinh tế của đất nước

Tinh bột khoai mì ở Việt Nam đã trở thành một trong bảy mặt hàng xuất khẩu mới có triển vọng được chính phủ và các địa phương quan tâm Hiện nay, cả nước có

109 cơ sở chế biến tinh bột khoai mì theo quy mô công nghiệp với công suất 7,6 triệu tấn củ khoai mì tươi/năm

Diện tích, năng suất, sản lượng khoai mì Việt Nam được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng khoai mì của Việt Nam

giai đoạn 1995-2008

Năm

Diện tích (nghìn ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng ( triệu tấn)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

1.1.2 Giới thiệu công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì trên thế giới và Việt Nam

 Sản xuất tinh bột khoai mì ở các hộ gia đình:

Công việc sản xuất hoàn toàn bằng các dụng cụ thủ công thô sơ Trong Khoai mì, ngoài tinh bột còn có thành phần chất khô khác như: Chất xơ, chất hòa tan, chất tạo màu Vì vậy nhiệm vụ của quá trình sản xuất tinh bột khoai mì là lấy tinh bột tới mức tối đa bằng cách phá vỡ tế bào giải phóng tinh bột và tách tinh bột ra khỏi các chất hoà tan cũng như các chất không hoà tan khác Phương pháp thủ công này áp dụng ở quy

mô hộ gia đình, phương pháp này cho năng suất thấp, chất lượng sản phẩm kém Kỹ thuật sản xuất đơn giản và gián đoạn

 Sản xuất ở quy mô nhỏ bằng các thiết bị bán cơ giới:

Phương pháp này ưu việt hơn so với phương pháp thủ công Ở phương pháp này

sử dụng máng lắng lớn nên khó đạt năng suất cao, kết hợp với công đoạn tách xơ, đạm muối vô cơ ra khỏi tinh bột trên máng lắng nên chất lượng sản phẩm không đạt hiệu quả, hiệu suất thu hồi tinh bột thấp, lao động vất vã khó đảm bảo vệ sinh công nghiệp

 Sản xuất tinh bột khoai mì bằng phương pháp trích ly:

Đây là phương pháp dùng thiết bị ly tâm để thực hiện quá trình tách, phương pháp này cho chất lượng sản phẩm cao, năng suất lớn, quá trình sản xuất được tự động hoá, đảm bảo vệ sinh công nghiệp Hiện nay phương pháp này được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới như: Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam,

 Giới thiệu các quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì:

Giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì của Thái Lan, Trung Quốc và Việt Nam

+ Thái Lan là nước đứng đầu thế giới về xuất khẩu tinh bột Khoai mì Do đó quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì ở Thái Lan cũng rất phát triển, có rất nhiều công ty sản xuất về công nghệ này (Hình 1.1)

+ Trung Quốc không phải là nước trồng nhiều Khoai mì, nhưng do nhu cầu sử dụng tinh bột khoai mì ngày càng cao nhất là trong những năm gần đây Do đó Trung Quốc phải nhập các sản phẩm từ Khoai mì, nhất là Khoai mì lát khô, chính vì vậy nên công nghệ chế biến tinh bột khoai mì ở Trung Quốc cũng phát triển Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì của Trung Quốc (Hình 1.2) Đặc điểm của công nghệ chế biến tinh bột khoai mì Trung Quốc so với các công nghệ khác là trong khâu tẩy trắng không dùng SO2 ( hoặc sử dụng với số lượng không đáng kể)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

1.1.2.1 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì ở Thái Lan

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 SO2 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

NaHSO 3

Nước sạch

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

kèm theo dòng thải cuả Thái Lan

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì ở Thái Lan:

Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì có thể được chia thành các công đoạn cơ bản sau:

 Công đoạn 1: rửa củ và bóc vỏ

Củ khoai mì tươi sau khi thu mua phải được chế biến ngay, khoai mì từ khi thu hoạch cho đến khi chế biến khoảng hai ngày Khoai mì được đưa vào phểu phân phối nhằm cung cấp cho dây chuyền sau một cách từ từ Khoai mì được băng chuyền xích đưa vào thùng quay hình trụ, nằm ngang Tại đây dưới sự va đập của các củ khoai mì với nhau và củ khoai mì va đập vào thành lồng, vỏ lụa, đất cát được loại bỏ, đồng thời nước được phun vào để rửa củ Công đoạn này càng làm sạch càng tốt để tránh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

 Công đoạn 2: Công đoạn nghiền

Tại đây khoai mì được chặt nhỏ và nghiền để phá vở cấu trúc tế bào nhằm giải phóng tinh bột thành các hạt riêng biệt và không bị hư hại ra khỏi các thành phần không tan khác Quá trình nghiền càng mịn thì hiệu suất thu hồi tinh bột càng hiệu quả

và ngược lại tuy nhiên cũng không nên nghiền quá mịn sẽ tốn năng lượng và chất xơ trở nên quá mịn dẫn đến khó tách chúng ra khỏi tinh bột Củ khoai mì tươi sau khi bóc

vỏ và rửa củ được băng chuyền đưa đến máy nghiền hoặc máy băm và mài có lắp các răng cưa, tại đây khoai mì được làm tơi kết hợp với nước được bơm vào tạo thành hỗn hợp bã - nước - bột, hỗn hợp này được đưa đến hồ chứa

Sau khi nghiền hay mài củ khoai mì gồm các alkaloid, các cyanide được giải phóng Hydrogen cyanide có khả năng bay hơi ở nhiệt độ 27oC, phần còn lại nằm trong khối bột nhão Khi cấu trúc tế bào bị phá vở chúng phản ứng ngay với oxy ngoài không khí tạo ra các hợp chất có màu và có khả năng bám chặc vào tinh bột làm giảm chất lượng sản phẩm Do vậy người ta thêm dung dịch NaHSO3 hoặc sục khí SO2 vào

để khử các hợp chất màu nhờ vào thế khử của các hợp chất sunfua Ngoài ra SO2 còn hạn chế sự phát triển của vi sinh vật

 Công đoạn 3: Công đoạn tách chiết xuất

Đây là công đoạn quan trọng nhất quyết định tỷ lệ thu hồi và chất lượng của tinh bột, công đoạn này thường được tiến hành qua nhiều công đoạn nhỏ

 Công đoạn: Tách bã thô

Hỗn hợp bã - nước - bột từ bể chứa được bơm qua thiết bị tách bã thô Đây là thiết bị ly tâm kiểu nón đứng, hỗn hợp được tách làm hai phần

+ Phần không bị lọt lưới gồm xơ lớn, mảnh vụn được tách riêng và thu gom vào máng dẫn đưa đến hệ thống tách tinh bột tận dụng

+ Phần tinh bột tự do và xơ mịn lọt lỗ lưới qua ống dẫn vào thùng chứa sau đó được tách dịch bào

 Công đoạn: Tách dịch bào

Đây là công đoạn nhằm tách dịch bào lẫn trong dịch sữa tinh bột, nhằm ngăn chặn quá trình tạo màu và giữ được màu trắng tự nhiên của bột thành phẩm

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

Để tách dịch bào người ta dùng máy ly tâm Dịch sữa tinh bột sau khi tách bã thô được bơm đến máy ly tâm, dịch tinh bột được phân riêng qua ống dẫn xuống thùng chứa và bơm qua công đoạn tiếp theo

Bã thu được từ công đoạn tách chiết suất có hàm lượng nước rất cao (70 – 75%)

và còn chứa 12 – 14% tinh bột Do vậy phần lớn các nhà máy sản xuất tinh bột mì đều dùng bã mì để sản xuất cồn hoặc làm thức ăn cho gia súc

 Công đoạn 4: Ly tâm tách nước

Mục đích của công đoạn này là tách bớt nước trong dịch sữa bột ra để giúp cho công đoạn sấy khô được nhanh hơn Phần nước dịch lọt qua vãi và lưới lọc của máy ly tâm có hàm lượng tinh bột thấp và được đưa vào máy mài để thu hồi lượng tinh bột và tiết kiệm được nguồn nước.Tinh bột thu được sau ly tâm có độ ẩm 31 – 34%

 Công đoạn 5: Công đoạn sấy khô

Bột nhão ướt thu được ở công đoạn tách nước chuyển sang sấy nhanh theo nguyên lý sấy phun, ở đây dưới tác dụng của dòng khí nóng với vận tốc 15 – 20 m/s tinh bột sẽ được xé tơi và làm khô rất nhanh (2 – 3 giây), sấy ở nhiệt độ 45 – 50oC do vậy tinh bột không bị hào hóa Sau khi được làm khô tại đây hỗn hợp tinh bột và khí nóng được đưa qua cyclone Ở đây tinh bột được tách ra khỏi tác nhân sấy - khí nóng

 Công đoạn 6: Sàng, phân loại, đóng bao

Để nâng cao tính đồng nhất của sản phẩm, tinh bột thu được sau công đoạn sấy được đưa vào sàng phân loại Ở đây những hạt nhỏ mịn, đạt tiêu chuẩn được đưa tới thùng chứa để đóng bao, những hạt to được đưa qua máy nghiền nhỏ, sau đó lại được đưa quay trở lại sàng để phân loại tiếp

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

1.1.2.2 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì ở Việt Nam:

 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì ở quy mô công nghiệp:

Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì được sản xuất với công nghệ và thiết bị hiện đại cho năng suất thu hồi tinh bột cao và định mức tiêu hao nguyên nhiên liệu thấp Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì thường nhập từ nước ngoài Một số nhà máy áp dụng công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì ở Thái lan như: Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Đaklak, Việt Nam tapioca (Tây ninh)…

 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì tại các làng nghề:

Sản xuất tinh bột khoai mì bằng thủ công được thực hiện ở các công đoạn hết sức đơn giản chỉ cần phá vở cấu trúc tế bào và thu hồi tinh bột Quy trình sản xuất gián đoạn, thiết bị củ kỹ, lạc hậu, thô sơ không đồng bộ nên mức độ cơ giới hoá thấp Vì vậy hiệu quả thu hồi tinh bột không cao

Sơ dồ quy trình công nghệ:

Hình 1.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

thủ công ở Việt Nam Sản phẩm

Nước thải Đất, cát, vỏ

Bã khoai mì

Nước thải

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

1.2 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ KIM YẾN - TÂY NINH:

1.2.1.Giới thiệu:

- Tên công ty: Công ty TNHH SX TM XNK Kim Yến

- Địa chỉ: Ấp 6, xã Suối Ngô, huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh

- Giám đốc: Nguyễn Thị Kim Yến

- Ngành nghề: Chế biến Tinh bột khoai mì

- Sản phẩm chính: Tinh bột khoai mì trắng mịn được đóng bao có lớp PP

ngoài và lớp PE trong, khối lượng: 50Kg/bao

- Số lượng công nhân: 162 công nhân

- Diện tích mặt bằng: 15,8 ha

- Đầu tư mới 100%, công suất khoảng 400 tấn củ khoai mì tươi/ngày

1.2.2.Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột mì ở nhà máy Kim Yến – Tây Ninh:

Phân loại, tách vỏ Rửa sạch Băm nhỏ Nghiền mài

Lọc

Trích ly, chiết xuất Tách nước Sấy khô

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

1.2.3 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì:

Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì gồm 7 công đoạn chính Mỗi công đoạn đó lại gồm một số công đoạn nhỏ hơn Chi tiết của các bước công nghệ được mô tả cụ thể dưới đây:

 Công đoạn 1: Tiếp nhận củ khoai mì tươi

Củ khoai mì tươi có hàm lượng tinh bột khác nhau, được kiểm tra nhanh bằng thiết bị phòng thí nghiệm Củ khoai mì được chứa trong sân rộng và chuyển vào phễu chứa bằng băng tải Trong quá trình vận chuyển theo băng tải, công nhân loại bỏ rác, tạp chất thô Thời gian xử lí Củ khoai mì tươi từ khi thu hoạch đến khi đưa vào chế biến càng nhanh cànn tốt để tránh tổn thất tinh bột Thực hành tại Việt Nam không quá

48 giờ Thực hành tại một số nước trong khu vực không quá 24 giờ

Cổ phễu tiếp liệu thường được chế tạo theo hình trụ, đáy hình chữ nhật với mặt nghiên có thể đảm bảo cho nguyên liệu có thể trượt xuống Cấu trúc phễu cứng và chắc, cho phép đổ củ khoai mì vào đầy miệng phễu bên dưới phễu được đặt một sàng rung, sàng này hoạt động tạo rung từ trục cam, quay bằng mô tơ điện Sàng rung có nhiệm vụ tiếp tục tách phần tạp chất đất đá còn bám vào củ khoai mì

 Công đoạn 2: Rửa và làm sạch củ

Công đoạn này được tiến hành nhằm loại bỏ các tạp chất có trên vỏ củ khoai mì, bao gồm các bước rửa sơ bộ, tách đất đá, tách vỏ cứng và rửa lại bằng nước

Máy bóc vỏ được dùng để tách vỏ cứng ra khỏi củ Củ khoai mì được đưa từ bồn chứa đến máy bóc vỏ bằng một băng tải Tại đây, cát, đất đá và chất thải khác tiếp tục được loại bỏ trong điều kiện ẩm Máy bóc vỏ được thiết kế theo hình ống có gắn thanh thép trên thành ống như một lồng xoáy có khe hở rộng khoảng 1cm, mặt trong của máy có gờ xoáy giúp cho việc đưa củ đến một cách tự động Để tăng hiệu quả loại bỏ đất cát có thể dùng gờ xoáy dạng bàn chải

Củ khoai mì sau khi bóc vỏ được chuyển đến máy rửa Quá trình rửa được tiến hành bằng cách phun nước lên nguyên liệu củ khoai mì với những bánh chèo trong một máng nước Máng nước trong máy rửa được thiết kế hình chữ U, cho phép củ khoai mì di chuyển với khoảng cách dài hơn, trong thời gian lâu hơn Tại đây, quá trình rửa để làm sạch, loại bỏ lớp vỏ ngoài cũng như mọi tạp chất khác Công đoạn rửa nên sử dụng vòi phun áp lực cao để tăng hiệu quả rửa Nếu rửa không hiệu quả, các hạt bùn dính trên củ khoai mì sẽ là nguyên nhân làm giảm độ trắng của dịch sữa và sản phẩm

Nước rửa và nước dùng để bóc vỏ có thể được lấy từ các máy phân ly tinh bột Nước rửa tái sử dụng được chứa trong bể chứa trước khi dùng

Củ khoai mì tươi sau khi rửa được băng tải chuyển đến công đoạn sau Sau công đoạn này, 1000kg củ khoai mì tươi cho khoảng 980kg củ khoai mì sạch

 Công đoạn 3: Băm và mài củ

Mục đích của quá trình này nhằm làm vỡ củ, tạo thành các mảnh nhỏ, làm tăng khả năng tinh bột hòa tan trong nước và tách bã

Củ khoai mì khi ra khỏi máy rửa, qua băng tải, được băm thành những mảnh nhỏ

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

khoảng 10 – 20 mm tại máy băm Máy băm được gắn 2 bộ lưỡi, bộ thứ nhất có 20 lưỡi

cố định, theo cấu trúc chuẩn của khoảng cách khe, bộ thứ 2 gồm 21 lưỡi gắn với một trục chính ở 4 góc khác nhau Trục chính được chuyển động bằng mô tơ điện 240 vòng/ phút Sau khi băm, nguyên liệu được chuyển vào máy mài bằng vít tải và bộ phận phân phối dăm

Việc mài củ có hiệu quả là yếu tố cần thiết để cho sản lượng tinh bột cao Máy mài có một rôtơ được chế tạo bằng thép không rỉ, có các rãnh để giữ các lưỡi mài, rôtơ này đặt trong hộp vỏ để bề mặt mài tạo thành vách đứng có thế chứa củ, đối diện với mặt mài là một đệm chèn cho phép điều chỉnh kích thước bột mài Bằng cách chèn bộ đệm này, củ khoai mì tươi sẽ được mài trên bề mặt lưỡi mài Bã khoai mì được đẩy ra

Dịch sữa tạo thành sau quá trình này được bơm sang công đoạn tiếp theo

 Công đoạn 4: ly tâm tách bã

Ly tâm được thực hiện nhằm cô đặc dịch sữa và loại bã xơ Tẩy màu được tiến hành ngay sau khi hình thành dịch sữa Trong quá trình này, tinh bột được tách khỏi sợi xenlu1oza, làm sạch sợi mịn trong bột sữa và tẩy trắng tinh bột để tránh lên men và làm biến màu Mục đích ly tâm tách bã là tách tinh bột ra khỏi nước và bã Để tẩy trắng tinh bột, có thể dùng các hợp chất SOx có tính oxy mạnh (NaHSO3 38% hoặc dung dịch SO2) để tẩy màu Có thể sử dụng chế phẩm có tên thượng mại SMB với thành phần chính là nước và NaHSO3 SMB đang được sử dụng phổ biến để tẩy trắng trong sản xuất tinh bột nhằm thay thế công nghệ sử dụng Clo hoặc đốt lưu huỳnh tạo thành SO2 trước đây Ưu điểm của SMB so với clo và SO2 là giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí, nước và đặc biệt dễ dàng khống chế được lượng SO42- trong tinh bột, đáp ứng chất lượng tinh bột theo tiêu chuẩn quốc tế để xuất khẩu

Thông thường việc tách bã được tiến hành 3 lần bằng công nghệ và thiết bị ly tâm liên tục Dịch sữa được đưa vào bộ phận rổ hình nón và có những vòi phun nước vào bã trong suốt quá trình rửa bã và hoà tan tinh bột Phần xơ thu hồi, sau khi đã qua giai đoạn lọc cuối cùng, có chứa 90 - 95% hàm lượng nước và một tỷ lệ thấp là tinh bột sót Đây là điều kiện thuận lợi đế tách bã và tinh bột Do vậy, tinh bột sữa sau khi

đi qua bộ phận ly tâm đầu tiên với kích thước khe hở họp lý sẽ được tiếp tục bơm qua các bộ phận ly tâm tiếp theo Bộ phận ly tâm gồm có 2 công đoạn và được thiết kế với sàng rây mịn Trong các bộ phận ly tâm này thường có bộ phận lọc mịn và bộ phận lọc cuối để thu hồi triệt để tinh bột Phần xơ mịn được loại bỏ làm thức ăn chân nuôi Sữa tinh bột loại thô sau khi qua máy lọc lần cuối đạt mức độ cô đặc khoảng 30Bé hoặc 5,l - 6,0oBx, hoặc tương đương 54 kg tinh bột khô/m3

dịch Dịch tinh bột này còn chưa các tạp chất như protein, chất béo, đường và một số chất không hoà tan như những hạt xelluloza nhỏ trong quá trình mài củ Các tạp chất sẽ bị loại bỏ trong quá trình tinh lọc tinh bột

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

 Công đoạn 5: Thu hồi tinh bột thô

Việc tách bột thô có thể được tiến hành bằng phướng pháp lắng nhiều lần, lọc, hoặc/ và ly tâm với mục đích tách bã và tách dịch Phương pháp lắng được tiến hành với quy mô nhỏ Với qui mô trung bình và lớn, quá trình tách tinh bột từ sợi xelluloza được tiến hành bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm liên tục Đây là phương pháp lọc tinh bột từ sợi Xelluloza ở giai đoạn lọc cuối trước khi thái bã Lọc tinh bột được tiến hành qua ly tâm rổ xoáy liên tục Hỗn hợp tinh bột và bã được đưa vào bộ phận sàng quay hình nón và những vòi phun nước rửa bã Độ dài hình nón này đảm bảo thu lại hoàn toàn tinh bột Bã được thu gom đến bộ phận ép bã Nước sau khi ép bã có thể đưa vào tái sử dụng cho qui trình sản xuất để tiết kiệm nước Sau công đoạn này, dịch sữa thô đạt 5% chất khô

 Công đoạn 6: Thu hồi tinh bột tinh

Sau khi ly tâm tách bã, dịch sữa được tiếp tục tách nước Bột mịn có thể được tách ra từ sữa tinh bột bằng các phượng pháp lọc chân không, ly tâm và cô đặc

Trong sữa tinh bột, hàm lượng các chất dinh dưỡng và đường khá cao, nên các vi sinh vật phát triển dẫn đến hiện tượng lên men gây mùi Sự thay đổi tính chất sinh hóa này làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng sàn phẩm Vì vậy, yêu cầu trong giai đoạn này phải diễn ra nhanh, bằng máy ly tâm siêu tốc và liên tục thiết kế theo công nghệ thích hợp để tách nước và nàng cao nồng độ tinh bột

Tinh bột sữa được đưa vào máy ly tâm siêu tốc bằng vòi phun thiết kế theo 2 nhanh chính và phụ đặt trong thành bồn Nước rửa được bơm vào máy đồng thời Việc phân ly tách tinh bột sữa có tỷ trọng cao hơn và tinh bột sữa có tỷ trọng thấp hơn nhờ những đĩa hình chóp nón trong bồn máy phân ly Các thành phần nhẹ là tinh bột dạng sữa có nồng độ thấp được đưa qua các đĩa phân ly đặt ở bên trong bồn phân ly Bồn phân ly được lắp các ống dẫn nước rửa để hoà tan tinh bột Nhiều máy phân ly được lắp đặt theo một dãy liên tục Tinh bột sau công đoạn này đạt nồng độ 20oBx

Phượng pháp ly tâm khử nước này được thiết kế theo kiểu rổ, lắp bộ phận chậu

có đục lỗ, một tấm vải lọc và một tấm lưới có lỗ rất nhỏ đặt ớ bên trong Tinh bột được chuyển vào ở dạng lỏng Trong suốt quá trình phân ly nước được loại bỏ bởi màng lọc

và tinh bột được giữ lại ớ thành chậu tạo thành bánh hình trụ Chu kỳ hoạt động của máy bắt đầu diễn ra từ lúc nạp tinh bột sữa ớ 18 – 20oBx vào bộ phận hình rổ cho đến khi đạt mức cho phép thì ngừng nạp Sau khi hoàn tất chu kỳ nạo bột thì quá trình nạp dịch tinh bột mới bắt đầu hoạt động trở lại

Sau ly tâm tách nước, tinh bột tinh thu được đạt độ ẩm 38%, được chuyển sang công đoạn sau dưới dạng hành tinh bột

 Công đoạn 7 : Hoàn thiện sản phẩm

Bánh tinh bột sau khi được tách ra từ công đoạn trên được làm tơi và sấy khô để tiếp tục tách nước nhằm mục đích bảo quản lâu dài

Việc làm tơi tinh bột ướt là rất cần thiết khi tăng bề mặt tiếp xúc của hạt tinh bột với không khí nóng trong quá trình sấy Để làm tơi, tinh bột ướt được dẫn đến bộ phận vít tải làm tơi và bộ phận rây bột tự động Nhiệt độ ở bộ phận này được giữ ổn định là

55oC Nếu nhiệt độ trong ống dẫn nhiệt giảm, thấp hơn 55oC có nghĩa là hàm ẩm của

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

tinh bột cao, tín hiệu được truyền đến bộ phận điều khiển nhiệt và bộ phận biến tần sẽ làm giảm vận tốc mô tơ và tốc độ trục vít, khối lượng tinh bột ướt đưa vào máy sấy giảm theo, cho đến khi nhiệt độ trong ống đẫn đạt đến trị số ốn định

Tinh bột được sấy bằng máy sấy nhanh Tinh bột ướt được nạp vào máy sấy nhanh để đạt hàm ẩm 10 - 13% Quá trình sấy do không khí nóng được tạo ra từ bộ phận trao đổi nhiệt với môi chất là dầu nóng Lượng không khí được sấy nóng đi qua

bộ phận lọc để làm sạch, khử bụi, tạp chất bẩn trong không khí Không khí cấp vào máy sấy ở nhiệt độ 180 – 200oC Trong quá trình sấy, tinh bột được chuyển đi bằng khí từ đáy lên đỉnh tháp sấy bằng hơi nóng khoảng 150oC và sau đó rơi xuống Quá trình sấy được hoàn tất trong thời gian rất ngắn (vài giây) bảo đảm cho tinh bột không

bị vón và không bị cháy

Việc giảm nhiệt độ tinh bột ngay sau khi sấy có ý nghĩa quan trọng Vì vậy máy sấy được lắp bộ phận xoáy gió đặc biệt để hạ nhanh nhiệt độ sản phẩm

 Công đoạn đóng bao sản phẩm

Tinh bột sau khi sấy khô được tách ra khỏi dòng khí nóng, được làm nguội ngay bởi dòng lốc khí nóng và hoạt động đồng thời của van quay Sau đó tinh bột này được đưa qua rây hạt đẻ bảo đảm tạo thành hạt tinh bột đồng nhất, không kết dính vón cục, đạt tiêu chuẩn đồng đều về độ mịn Tinh bột sau khi qua rây được bao gói thành phẩm Thiết bị dây chuyền sản xuất tinh bột khoai mì chủ yếu được nhập của Đức, Nhật, Pháp, Đài Loan, Trung Quốc, Thái Lan và một phần được chế tạo trong nước Trung bình từ 1.000 kg Củ khoai mì tươi thu được 250kg tinh bột, 20 kg tinh bột khoai mì thứ phẩm và 70 kg phế phụ liệu khác (bã, mủ )

 Các công đoạn phụ trợ

Quá trình sản xuất tinh bột khoai mì sử dụng nhiệt gián tiếp để sấy tinh bột hoặc môi chất dầu đã được gia nhiệt Nhiệt được sinh ra từ thiết bị lò sấy Loại lò sấy phố biến trong các doanh nghiệp sản xuât tinh bột khoai mì là loại chạy bằng dầu điều, có công suât phù hợp làm nóng môi chât là dầu

Thay cho hơi nước, đầu được gia nhiệt ở áp lực cao được cung cấp cho các thiết

bị sử dụng nhiệt, thiết bị sấy khô

Khí SO2 có thể được tạo ra bằng cách đốt lưu huỳnh trong khuôn viên nhà máy, được sử dụng để tẩy trắng nguyên liệu hoặc thành phẩm

Có thể nhập mua hoá chất tẩy trắng tinh bột có tên thương mại SBM với thành phần chính là NaHSO3

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ

XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHOAI MÌ

2.1 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC: 2.1.1 Tái sử dụng nước thải và sử dụng nước sạch:

Ở hầu hết các doanh nghiệp chế biến tinh bột khoai mì tiết kiệm nước bằng việc tái sử dụng nguồn nước thải Một số nhà máy lớn đã tái sử dụng nước thải, như nước thải của quá trình phân ly có thể được sử dụng lại cho công đoạn rửa củ

Ở một số công đoạn khác chẳng hạn như rửa củ, nước sạch được sử dụng khá lãng phí, không tuần hoàn Nước sạch sẽ giảm đáng kể trong công đoạn này nếu nước rửa được tuần hoàn lại nhiều lần tạo vòng khép kín

Việc sử dụng nước sẽ làm giảm lượng nước sạch sử dụng và làm giảm lượng nước thải

 Các biện pháp nội vi cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu nước thải:

+ Kiểm tra thường xuyên đường ống, mặt bích, nối, van, để giảm rò rỉ, khoá các vòi nước không cần thiết

+ Sửa chữa và phát hiện kịp thời những chỗ rò rỉ nước và hơi từ các đường ống, van, các bích nối

+ Giảm tối đa thời gian vận hành thiết bị trong dây chuyền khi đã chuyển các bán sản phẩm ra khỏi thiết bị

+ Chọn thông số vận hành tối ưu của thiết bị trong dây chuyền nhà máy

+ Cải tiến qui trình xử lý nguyên liệu để giảm tỉ lệ thất thoát

2.1.2 Các biện pháp áp dụng xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì: 2.1.2.1 Phân luồng dòng thải:

Cần phân luồng dòng thải để giảm tải lượng nước thải cần xử lý, giảm thể tích bể cần xử lý.Việc phân luồng dòng thải trước khi xử lý sẽ tiết kiệm được chi phí đầu tư xây dựng, giảm diện tích mặt bằng cần thiết cũng như chi phí vận hành sau này

Nước thải trong nhà máy chế biến tinh bột khoai mì có hai nguồn chính là nước thải rửa củ và nước thải trong quá trình tinh chế bột, ngoài ra còn có một lượng nước thải trong quá trình rửa sàn nhà, phòng thí nghiệm, nước thải sinh hoạt của nhà máy

Vì vậy có thể phân luồng như sau:

+ Dòng nước thải ít ô nhiễm: Nước thải thu được trong quá trình rửa củ khoai mì tươi chứa chủ yếu là đất, cát và một lượng nhỏ khoai mì bị vỡ do va đập trong quá trình rửa củ Lượng nước này do có độ ô nhiễm không cao nên được xử lý chủ yếu bằng cơ học: Lắng lọc để tách đất, cát và vỏ khoai mì Nước sau xử lý được quay trở lại cùng với nước sạch để rửa nguyên liệu khoai mì Phần các tạp chất còn lại được

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

đưa đi chôn lấp

+ Dòng nước thải ô nhiễm vừa: Nước rửa nhà sàn, thiết bị, nước thải từ phòng thí nghiệm, từ sinh hoạt của cán bộ công nhân viên

+ Dòng nước thải ô nhiễm nặng: Nước thải trong quá trình sàng lọc và trích ly chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, hàm lượng cặn lơ lửng lớn, pH thấp, nước thải sản xuất tinh bột khoai mì còn chứa các chất khó hoặc chậm chuyển hoá như: Dịch bào, xơ Khoai mì, pectin

Việc phân luồng dòng thải tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý và xử lý có hiệu quả

2.1.2.2 Các biện pháp áp dụng xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì:

Nước thải sau khi phân luồng được xử lý theo các phương án khác nhau với nước thải đặc trưng của nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì có hàm lượng chất hữu cơ, chất lơ lửng cao, nước thải sản xuất tinh bột còn chứa các chất khó hoặc chậm chuyển hoá như: Dịch bào, xơ Khoai mì, pectin Vì vậy công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì tương đối phức tạp Phương pháp xử lý nước thải sản xuất tinh bột khoai mì hiệu quả nhất là phương pháp sinh học Tuy nhiên để nâng cao hiệu quả

xử lý người ta thường kết hợp với các biện pháp cơ học và hóa lý Việc lựa chọn phương pháp cũng như biện pháp, công trình cụ thể để áp dụng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào đặc điểm tính chất nước thải, mức độ cần thiết làm sạch

a Phương pháp xử lý cơ học:

Bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ, lắng, lọc Phương pháp này thường được sử dụng trong giai đoạn tiền xử lý nhằm tách các vật nổi có kích thước lớn, tách các tạp chất lắng ra khỏi nước thải để đảm bảo cho bơm, đường ống, hoạt động hiệu quả không bị tắc đồng thời giảm tải lượng ô nhiễm

+ Đối với nước thải rữa củ tinh bột khoai mì có chứa nhiều đất, cát, sạn, vỏ Ta

có thể áp dụng phương pháp lắng lọc cơ học để xử lý nước thải này trước khi đưa đến các công trình xử lý tiếp theo Những tạp chất này có kích thước tương đối lớn, dễ dàng tách ra khỏi nước thải, Phần cặn lơ lửng có kích thước nhỏ hơn được tách nhờ lọc Như vậy ta có thể sử dụng bể lắng cát để xử lý nước thải rửa củ

+ Đối với nước thải tinh chế bột: nước thải này có hàm lượng tinh bột và zenluloza lớn, nước thải này cũng cần lắng để tách cặn thô trước khi xử lý sơ cấp Nước sau khi lắng có hàm lượng SS, TS giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử

lý tiếp theo Cặn lắng chứa xơ mịn và tinh bột có thể tận dụng làm thức ăn gia súc hoặc làm phân bón

b Xử lý hoá lý:

Các phương pháp xử lý nước thải đều dựa trên quá trình đông tụ và keo tụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, điện hoá Các phương pháp hoá lý thường được ứng dụng để tách các chất ô nhiễm ở dạng keo, hoà tan, chất hoạt động bề mặt hay kim loại nặng trong nước thải Trong đó keo tụ là phương pháp đơn giản, xử lý hiệu quả nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng lớn, nên đối với nước thải trích ly của nhà máy chế biến tinh bột khoai mì được áp dụng xử lý

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

Tác nhân keo tụ được sử dụng để xử nước thải tinh bột khoai mì thường là các chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp Trong nước thải tinh bột khoai mì ta nên dùng polymer hữu cơ (PAA) vì chất này khá phổ biến và rẻ tiền, dễ sử dụng đặc biệt là không gây ô nhiễm thứ cấp, dễ dàng tự hủy trong thời gian ngắn Sau khi keo tụ tạo thành các bông có kích thước lớn nên dễ dàng tách nhờ quá trình lắng

Ưu điểm của phương pháp:

+ Khá đơn giản, rẻ tiền

+ Hiệu quả xử lý BOD, COD cao

+ Không gây ô nhiễm thứ cấp

+ Ngoài ra còn thu Biogas trong quá trình phân huỷ sinh học làm nhiên liệu khí đốt

Phương pháp sinh học được chia làm hai phương pháp: Xử lý sinh học yếm khí

và xử lý sinh học hiếu khí

 Phương pháp xử lý yếm khí:

Phương pháp xử lý yếm khí là phương pháp sử dụng vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước thải Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu cơ của quá trình xử lý yếm khí là khí sinh học(Biogas), chủ yếu là CH4 và CO2 có thể làm khí đốt Thông thường phương pháp này chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng ô nhiễm cao (BOD > 1800mg/l; SS ≥ 3000mg/l)

Cơ chế của quá trình xử lý yếm khí: Quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ thường xãy theo 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân các hợp chất hữu cơ

Các hợp chất hữu cơ phân tử lượng lớn như protein, gluxit, lipit bị phân hủy dưới tác dụng của các Enzim hydrolaza của vi sinh vật thành các chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ như đường đơn, axit ammin

Trong giai đoạn thủy phân, các hợp chất gluxit phân tử lượng nhỏ được phân hủy nhanh, các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ (protein) phân hủy nhanh hơn, trong khi các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn như tinh bột, các axit béo được phân hủy chậm, đặc biệt là zenlulo và lignozenlulo chuyển hóa rất chậm và không triệt để do cấu trúc phức tạp Các vi sinh vật tham gia vào quá trình thủy phân phụ thuộc vào các chất ô nhiễm đầu vào và các đặc trưng khác của nước thải

+ Giai đoạn 2: Lên men các axit hữu cơ

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

Các sản phẩm thủy phân sẽ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa trong điều kiện yếm khí, sản phẩm phân giải là các acid hữu cơ phân tử lượng nhỏ như acid propionic, acid butyric, acid lactic, các chất trung tính như rượu, andehyt, axeton Thành phần của các sản phẩm trong giai đoạn lên men phụ thuộc vào bản chất các chất

ô nhiễm, tác nhân sinh học và điều kiện môi trường

Ngoài ra trong giai đoạn này các acid ammin hình thành do thủy phân protein cũng được khử ammin, một phần gốc ammin được các vi sinh vật sử dụng cho quá trình sinh trưởng và phát triển, một phần được khử

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men tạo acid axetic

Các sản phẩm lên men phân tử lượng lớn như axit béo, axit lactic sẽ được chuyển hóa đến axit axetic

CH3-CHOH-COOH  2CH3-CH2-COOH + CH3-COOH + CO2 + H2O

+ Giai đoạn 4: Giai đoạn metan hóa

Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình xử lý yếm khí thu Biogas Hiệu quả xử lý sẽ cao khi các sản phẩm trung gian được khí hóa hoàn toàn

Quá trình hình thành khí mêtan thường xãy ra theo 2 cơ chế chủ yếu sau:

• Sự hình hành khí mêtan do decacboxy hóa

CH4 được hình thành do decacboxy acid axetic

Quá trình khử có thể xãy ra dưới 2 dạng

Khử bằng hydro phân tử

CO2 + 4H2  CH4 + H2O

Khử bằng oxy hóa khử

CO2  CH4 + 2H2O

 Xử lý nước thải bằng phương pháp yếm khí có rất nhiều ưu điểm:

+ Có thể xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ rất cao và có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, cấu trúc phức tạp mà các phương pháp khác hầu như không xử lý được

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

E NH O H CO O

NO H

C5 7 2 5 2 5 2 2 2  3



4 NO NH

 Tuy nhiên cũng có một số nhược điểm:

+ Thời gian lưu nước thải lâu, nên chi phí cho xây dựng lớn

+ Thời gian ổn định công nghệ dài

 Cơ chế của quá trình xử lý hiếu khí:

- Oxy hoá các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ (Gluxit, hyđrocacbua, pectin, axit hữu cơ, các chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ khác…)

O H

y xCO O

z y x O H C

vsv z

y

22

3 2

y xCO O

z y x N O H C

vsv z

y x

- Quá trình oxy hoá luôn kèm theo quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào, tức là sinh khối của vi sinh vật tăng lên (Quá trình đồng hoá)

NO H C O z y x NH

524

- Quá trình tự hủy của bùn:

Ngoài ra trong hệ thống còn xảy ra các quá trình nitrit và nitrat hoá:

2 2 2

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

2 2

Quá trình phản nitrat xảy ra ở vùng thiếu oxy hoặc ở trong bể lắng thứ cấp

- Oxy hoá các hợp chất vô cơ

Shữu cơ  SO42- (S có trong các coenzim)

Phữu cơ  PO4

Fe2+  Fe3+ (Sự chuyển hoá thành Fe3+ giúp cho ezim tái tạo thường xuyên )

 Ưu điểm:

+ Tốc độ oxy hoá nhanh

+ Thời gian lưu trong hệ thống ngắn

+ Không gây mùi như xử lý yếm khí

 Nhược điểm:

+ Tốn năng lượng cho sục khí

+ Chỉ xử lý nước thải có hàm lượng ô nhiễm thấp

+ Sau xử lý sinh ra lượng bùn lớn

Trong quá trình sản xuất tinh bột khoai mì có nước thải rửa củ sau khi xử lý sơ

bộ cùng với nước thải sau xử lý yếm khí có thể đưa vào tập trung xử lý hiếu khí

Trong các phương pháp xử lý hiếu khí như: Lọc sinh học, Aeroten, hồ hiếu khí,

Sử dụng hệ thống Aeroten là có hiệu quả và phổ biến nhất

Ngoài ra hồ sinh học cũng được sử dụng để xử lý nhưng để đạt hiệu quả cao ta

bố trí thêm hệ thống cấp khí nhân tạo để chủ động được trong quá trình xử lý

2.2 MỘT SỐ QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ:

2.2.1 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

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

Từ lưu lượng và thành phần nước thải như trên, nhà máy Phước Long đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải theo sơ đồ công nghệ:

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải được lọc cát ở buồng lọc cát, sau đó được tách protein ở bể tách protein để làm giảm hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải Sau đó, nước thải được dẫn qua các

bể yếm khí và Bể phân hủy tự nhiênđể xử lý bằng phương pháp sinh học

 Ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống:

 Ưu điểm: vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp

 Khuyết điểm: chiếm diện tích lớn, dễ phát sinh ra mùi hôi thối, cần phải

chống thấm cho các hồ, tốn kinh phí lớn Nước thải đầu ra không ổn định, có thể không đạt tiêu chuẩn

Hình 2.1: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Phước Long

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

2.2.2 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Hoàng Minh

Hình 2.2: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hoàng Minh

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải sau khi được trung hòa để nâng nồng độ pH sẽ được dẫn đến bể điều hòa để điều hòa lưu 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 và khuyết điểm của hệ thống:

 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

Bể lắng bột

Nước thải rửa củ

Song chắn rác

Ngăn trung hòa

Sân phơi cát Bồn NaOH

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

2.2.3 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Tân Châu – Tây Ninh:

Hình 2.3: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Tân Châu – Tây Ninh

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải được thu gom từ các phân xưởng sẽ qua bể lắng chảy vào bể trung hòa Ở bể trung hòa, dung dịch 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

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

phương pháp sinh học

Để hiệu quả xử lý được nâng cao, hệ hồ phải được nạo vét thường xuyên cũng như tăng độ sâu của hai hồ đầu tiên nhằm tạo điều kiện tốt cho hoạt động yếm khí của

vi khuẩn

Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B trước khi thải ra nguồn

 Ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống:

 Ưu điểm: vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp

 Khuyết điểm: đòi hỏi diện tích xây dựng lớn, ngoài ra việc chống thấm ở các

hồ đầu tiên (các hồ kỵ khí và tùy nghi) là rất quan trọng nhằm tránh hiện tượng ngấm nước thải vào đất, ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ngầm của khu vực

2.2.4 Nhận xét chung:

Đối với qui mô công nghiệp thì đã có các qui trình xử lý phù hợp mà sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả Tuy nhiên việc xây dựng qui trình xử lý cho các nhà máy với qui mô công nghiệp đòi hỏi chi phí đầu tư và chi phí vận hành cao, điều này làm ảnh hưởng đến giá thành phẩm Vì vậy, tìm kiếm công nghệ xử lý nước thải tinh bột phù hợp là rất cần thiết

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải hiện hữu của nhà máy như sau:

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột

khoai mì Kim Yến - Tây Ninh

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải phát sinh từ nhà máy theo hệ thống mương hở dẫn về bể lắng sơ bộ để loại bỏ các chất cặn thô nặng như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… và nước thải được đưa đến máy lọc rác (Lọc parabol)

Thiết bị lọc parabol: có dạng trống quay, làm bằng thép, đường kính trống quay

là 1m, chiều dài 3m, kích thước mắt lưới 10 mm; Có nguyên tắc làm việc như sau: một động cơ được gắn vào trục trống quay, khi làm việc nước thải được đưa vào từ một đầu lọc, lọc parabol quay quanh trục, rác được giữ lại trên mắt lưới, nước sau lọc chảy xuống một bể chứa bên dưới rồi đưa vào bể lắng (hồ 1) Đầu kia của lọc parabol được gắn với băng chuyền, rác thải sau khi được lưới giữ lại đổ về băng chuyền và đưa ra

Lắng sơ bộ Lọc parabol

* Cải tạo lại:

- Thiết kế thêm: bể

trung gian, bể phân hủy

kị khí Biogas

- Hồ 1 đến hồ 16 sau

khi cải tạo: dùng làm

dãy hồ tùy nghi , dãy hồ

ổn định, dãy hồ chứa

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

ngoài Quan sát thực tế cho thấy rác được giữ lại chủ yếu là: vỏ mì, sơ mì, rễ mì … Nước thải ở bể lắng (hồ 1) được tách các chất bẩn lơ lững không hòa tan ra khỏi nước thải, kế tiếp nước thải được đưa đến bể trung hòa (hồ 2) để điều hoà lưu lượng và nồng độ nước thải và đưa đến xử lý bằng hệ thống hồ sinh học: bể kị khí, bể tùy nghi,

bể hiếu khí Sau khi nước thải đã xử lý bằng hệ thống hồ sinh học rồi được xả ra nguồn tiếp nhận

3.2 NGUỒN PHÁT SINH, LƯU LƯỢNG VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI:

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 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 đầu máy, SS, BOD

- Nước thải sinh hoạt (nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh chứa các chất cặn bã, SS, BOD, COD, các chất đinh dưỡng (N, P) và vi sinh vật

- Nước mưa chảy tràn tại nhà máy cuốn theo các chất cặn bã, rác, bụi

b Lưu lượng nước thải

- Công suất: 100 tấn thành phẩm/ngày, đêm

- Tiêu chuẩn thoát nước: 20 m3/tấn bột thành phẩm

- Lưu lượng nước thải từ nhà máy ước tính khoảng: