Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn quảng ngãi công suất 5000 m3

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán : Tổng quan về ngành tinh bột sắn và những vấn đề môi trường Hiện trạng sản xuất và môi trường của nhà tinh bột sắn Quảng Ngãi Đề xuất các biện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Nguyễn Thị Xuân Hòe Khoa: Viện Khoa học & Công nghệ Môi Trường

Khóa : 49 – QN

1 Đầu đề thiết kế:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY TINH BỘT

SẮN QUẢNG NGÃI CÔNG SUẤT 5000 m3/ Ngày.Đêm.

2 Các số liệu ban đầu:

Các số liệu thực tế tại nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán :

Tổng quan về ngành tinh bột sắn và những vấn đề môi trường

Hiện trạng sản xuất và môi trường của nhà tinh bột sắn Quảng Ngãi

Đề xuất các biện pháp giảm thiểu chất thải và phương án xử lý nước thải nhà máy tinhbột sắn Quảng Ngãi

Tính toán một số thiết bị chính của hệ thống xử lý nước thải

4 Các bản vẽ ( ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước bản vẽ ):

Bản vẽ các thiết bị chính đã tính toán ( khổ A3 )

5 Cán bộ hướng dẫn:

TS Đặng Minh Hằng

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày… tháng……năm 2009

7 Ngày hoàn thành: Ngày… tháng……năm 2009

Ngày… tháng……năm 2009CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ( ký, ghi rõ họ tên) ( ký, ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp

Ngày tháng năm 2009

Người duyệt

(ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn 3 tháng tìm tòi, đến nay đồ án của em đã được hoàn thành đúng tiến độhọc tập của Viện khoa học & Công nghệ môi trường – Trường đại học Bách Khoa.Trong quá trình làm đồ án, em nhận được sự giúp đỡ của cô giáo Đặng Minh Hằng cùngvới sự giúp đỡ của giám đốc và các anh chị công nhân trong nhà máy tinh bột sắn QuảngNgãi

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình và quý báu trên

Với quỹ thời gian không nhiều, khối lượng công lượng công việc cũng khá lớn,vốn kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, nên đồ án của em không tránh khỏi nhữngthiếu sót, rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn Một lần nữa emxin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày tháng năm 2009

Sinh viên Nguyễn Thị Xuân Hòe

BOD Nhu cầu ôxy hóa sinh học

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa nước tađang diễn ra mạnh mẽ trên hầu hết các miền Bộ mặt kinh tế và xã hội của đất nước cónhiều thay đổi, mức tăng trưởng GDP trung bình hàng năm đạt 8,0% , tỷ trong GDPcông nghiệp và xây dựng tăng 38,5% năm 2003 lên 41,3% năm 2007 Tuy nhiên kèmtheo đó là vấn đề môi trường ngày càng trở nên gay gắt và luôn là một vấn đề bức xúccần phải giải quyết kịp thời

Là một trong những ngành kinh tế đang được đánh giá là quan trọng của đất nước,song song với sự phát triển thì công nghiệp tinh bột sắn cũng tác động phần lớn đến ônhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nước thải, chất thải của ngành tinh bột sắn đượcđánh giá là gây ô nhiễm lớn đến nguồn nước tự nhiên Do các công nghệ sử dụng hầu hết

đã lạc hậu, thiết bị cũ và không đồng bộ, định mức nước cho một đơn vị sản phẩm cònlớn, hiệu suất tận chiết bột còn kém, và do các nhà máy thường tập trung gần nội thành,gần khu dân cư nên ô nhiễm của ngành tinh bột sắn lại càng trở lên nghiêm trọng Dovậy, việc áp dụng các biện pháp giảm thiểu và xử lý ô nhiễm nước thải ngành tinh bộtsắn đang là một yêu cầu cấp bách cần được giải quyết nhằm đảm bảo phát triển một cáchbền vững

Mục tiêu và phạm vi đề tài : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải – nhà máy sản

xuất tinh bột sắn Quảng Ngãi, thôn Thế Long, xã Tịnh Phong, huyện Sơn Tịnh, tỉnhQuảng Ngãi

Nội dung :

+ Tổng quan về hiện trạng sản xuất và môi trường ngành tinh bột sắn Việt Nam.+ Đánh giá hiện trạng môi trường của nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi

+ Lựa chọn hệ thống xử lý nước thải – nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi

+ Tính toán các thiết bị chính trong hệ thống xử lý nước thải đã lựa chọn

+ Ước tính chi phí của hệ thống xử lý nước thải

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH TINH BỘT SẮN

I.1 Giới thiệu về ngành tinh bột sắn

Lương thực luôn có một vai trò và vị trí đặc biệt quan trọng trong cuộc sốngcủa mỗi con người Trong đó, tinh bột sắn là một loại lương thực không thể thiếu Xãhội càng phát triển, nhu cầu ấy càng cao hơn, không chỉ dừng lại ở “ăn đủ” mà đãnâng lên thành “ăn ngon, ăn chất lượng” Ngày nay tinh bột sắn còn được sử dụngrộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: dệt, giấy, dược phẩm, thực phẩm, keodán, mì chính… Đứng trước những cơ hội và thách thức, nghành công nghiệp tinhbột sắn đã ra đời và đang từng bước ngày càng hoàn thiện hơn để đáp ứng tối đa vàtốt nhất nhu cầu cuộc sống

Sắn là cây lương thực quan trọng ở nhiều nước trên thế giới, hiện nay sắn được trồng

ở hơn 100 quốc gia trên thế giới với diện tích khoảng 18,96 triệu ha, sắn chủ yếu đượcdùng để sản xuất tinh bột xuất khẩu sang các nước khác Sản lượng sắn trên thế giớiđược thể hiện qua bảng 1.1

Bảng 1.1 Sản lượng sắn trên thế giới năm 2001

11 Các nước khác 38,73

Từ xưa đến nay Việt Nam là đất nước trồng nhiều sắn nhờ vào đặc điểm đất đai,khí hậu thuận lợi Ngày nay, cùng với sự phát triển cây sắn đang dần hội nhập và trởthành cây công nghiệp Ngành sản xuất tinh bột sắn là một ngành đang được chú trọng

và thu hút đầu tư của nhiều nhà sản xuất Cùng với ưu thế đất đai, khí hậu thuận lợi ViệtNam đã trở thành nước xuất khẩu tinh bột sắn lớn thứ 3 trên thế giới, sau Thái Lan vàInđonexia Sản phẩm tinh bột sắn của nước ta chủ yếu là dành cho xuất khẩu sang cácnước như: Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản, các nước Châu Âu, Châu Á Thái BìnhDương…tinh bột sắn đã trở thành một trong 7 mặt hàng xuất khẩu mới có triển vọngđược chính phủ quan tâm Sự phát triển của ngành tinh bột sắn đã góp phần giải quyếtviệc làm cho nhiều người dân lao động, đặc biệt là người nông dân Sự phát triển củangành tinh bột sắn sẽ góp phần giúp nước ta hội nhập với khu vực và thế giới một cáchhiệu quả hơn bởi chính đặc điểm “toàn cầu” của nó

Ngành tinh bột sắn là một trong các ngành công nghiệp mới ra đời và đang nhanhchóng được mở rộng Cả nước hiện có 64 nhà máy sản xuất tinh bột sắn và dự kiến sẽxây dựng thêm một số nhà máy tại miền Trung, Tây Nguyên và Bắc Trung Bộ…

I 2 Vai trò và vị trí của ngành tinh bột sắn trong nền kinh tế quốc dân

Ngành tinh bột sắn được coi là một trong các ngành có lợi thế nhất nước ta bởiđiều kiện đất đai, khí hậu thích hợp để trồng và phát triển cây sắn, hơn nữa nước ta làmột nước đông nông dân vốn có nghề truyền thống trồng sắn, số vốn đầu tư không lớn

và có vị trí ngày càng quan trọng trong chiến lược xuất khẩu của nước ta Sự phát triểncủa ngành tinh bột sắn Việt Nam trong những năm gần đây đã thu hút nhiều lao động,trong các doanh nghiệp thuộc lĩnh vực ngành tinh bột sắn đã tạo việc làm cho gần 7nghìn lao động nữ ( chiếm 20% ) Sự phát triển của ngành tinh bột sắn sẽ góp phần thúcđẩy nền kinh tế nước ta một cách hiệu quả và giúp nước ta hội nhập kinh tế với khu vực

và thế giới một cách dễ dàng hơn

Ngành tinh bột sắn là một trong các ngành công nghiệp tuy chỉ mới ra đời nhưng

đã nhanh chóng chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân bởi doanh thu hằng

năm là không nhỏ Trong những năm qua ngành tinh bột sắn Việt Nam đã đạt đượcnhững kết quả khá ấn tượng : giá trị sản xuất công nghiệp tinh bột sắn tăng trưởng bìnhquân hàng năm được thể hiện trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Giá trị sản xuất công nghiệp của ngành

tinh bột sắn qua một số năm

Năm 2003 2004 2005 2006 2007 Giá trị trung

Bảng 1.3 Kim ngạch xuất khẩu tinh bột sắn việt nam

Năm Kim ngạch xuất khẩu

quan trọng, thoả mãn ngày càng cao nhu cầu trong nước, tạo nhiều việc làm cho ngườilao động, nâng cao khả năng cạnh tranh, hội nhập vững chắc với khu vực và thế giới ”.

I.3 Đặc điểm của ngành tinh bột sắn Việt Nam

Hiện nay cả nước có gần 70 doanh nghiệp tinh bột sắn lớn nhỏ có vốn đầu tưtrong nước ( chưa tính các doanh nghiệp có 100% vốn đầu tư nước ngoài và công ty liêndoanh với nước ngoài ) Ngành tinh bột sắn nước ta có sự đa dạng về quy mô sản xuất từcác nhà máy có quy mô sản xuất lớn ( Nhà máy tinh bột sắn Đắc Lắc có gần 1000 laođộng, trên 400 thiết bị, công suất 500 tấn sản phẩm /ngày, thị trường xuất khẩu: TrungQuốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản và EU; Nhà máy tinh bột sắn Hoài Hảo: 700 lao động, côngsuất 800 tấn củ / ngày, thị trường xuất khẩu: Hoa Kỳ, Nga, Trung Quốc, Hàn Quốc, ĐàiLoan ) đến các cơ sở sản xuất vừa ( Nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi : 06 máy mài,08máy phân ly, 02 phòng sấy, gần 200 lao động, kim ngạch xuất khẩu 20 triệu USD năm

2007 ) đến các doanh nghiệp nhỏ hơn ( Nhà máy tinh bột sắn Ngọc Thạch có công suất

100 tấn củ / ngày, nhà máy tinh bột sắn Earbia với công suất 100 – 150 tấn củ / ngày,nhà máy tinh bột sắn Yên Bình công suất 160 tấn củ / ngày), và nhỏ hơn nữa là các hộgia đình làm thủ công….Ngành công nghiệp tinh bột sắn hầu như phát triển trên toàn bộlãnh thổ Việt Nam

Bên cạnh những thành tựu đã đạt được ngành tinh bột sắn vẫn còn tồn tại một sốvấn đề cơ bản, đó là tốc độ phát triển còn chậm, chưa ổn định, mặt khác là do thiếunguồn vốn đầu tư trang thiết bị, công nghệ và nguyên liệu cho sản xuất Công nghệ vàthiết bị vẫn còn sử dụng thiết bị của thập niên 70, 80 thậm chí có những thiết bị đượcsản xuất từ những năm 1960 Sự đầu tư trang thiết bị mới chỉ dừng lại ở mức độ chắp vá,không đồng bộ, thiết bị mới nằm xen kẽ thiết bị cũ nên hiệu suất sản xuất chưa cao, hiệuquả việc đầu tư còn hạn chế Ngành tinh bột sắn Việt Nam mới chỉ cung cấp đượckhoảng 20% nhu cầu tinh bột trong nước và chỉ chiếm một phần nhỏ nhu cầu của thịtrường xuất khẩu

Thực tế này đòi hỏi ngành tinh bột sắn phải được đổi mới công nghệ, trang thiết

bị và cần có sự quan tâm, đầu tư đúng mức hơn nữa Đó là con đường để nghành tinh bộtsắn phát triển

Trong tương lai ngành tinh bột sắn sẽ phát triển theo hướng hoàn thiện các côngnghệ cổ điển, rút ngắn các khâu bằng các tổ hợp thiết bị đa năng, tự động hoá các quytrình kỹ thuật và hệ thống điều khiển, hạn chế hoá chất, giảm định mức nước và nângcao hiệu suất thu hồi tinh bột, nhằm mục đích nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm,tiết kiệm năng lượng và hoá chất sử dụng, tạo môi trường làm việc an toàn và bảo vệ môitrường sống.

I.4 Quy trình sản xu ất tinh bột sắn ở Việt Nam

Quá trình sản xuất tinh bột sắn cũng là quá trình gồm nhiều công đoạn Có thểtóm tắt gồm có 3 công đoạn chính sau:

1 Công đoạn làm sạch nguyên liệu : Nguyên liệu chính là sắn tươi còn lẫn các tạpchất như bụi, tạp chất, đất, cát, cỏ rác,vỏ…Nguyên liệu sắn tươi được trộn đều, cọ sát đểlàm tróc vỏ ( được thực hiện bởi máy tách vỏ ) và được rửa sạch bằng các tia nước phun.Sau quá trình làm sạch sắn thu được ở dạng các củ sắn đã được loại sạch vỏ và đất cát

2 Công đoạn nghiền mài, tách chiết : Là quá trình làm nhỏ nguyên liệu để táchtinh bột ra khỏi các thành phần khác trong củ Quá trình nghiền được thực hiện bởi cácthiết bị nghiền, sau khi nghiền các hợp chất xyanide trong củ sắn tác dụng với không khítạo ra màu cho tinh bột nên người ta thường cho vào các dung dịch Na2SO3, H2SO4 hoặckhí SO2 để khử các hợp chất có màu và ngăn chặn vi sinh vật Sau khi nghiền thu đượchỗn hợp ở dạng dịch nhão

Quá trình tách chiết tinh bột được tiến hành sau quá trình nghiền Bã, dịch bào,nước cũng như các thành phần khác trong củ sắn được loại bỏ bằng các thiết bị phân ly,

ly tâm đặc biệt, tinh bột được thu hồi Sau quá trình này người ta thu được tinh bột thuầnkhiết còn ở dạng dịch đặc

3 Công đoạn sấy, đóng bao : Tinh bột ướt được đưa vào ống sấy để giảm độ ẩm,khi đạt được độ ẩm thích hợp dưới dạng bột khô sẽ được đưa vào sàng phân loại Tinhbột khô được đóng bao ngay để tránh hút ẩm, nhiễm mùi và nhiễm vi sinh vật Bột thànhphẩm được đưa vào kho và đưa đi tiêu thụ

Nguyên liệu đầu

Bóc vỏ, tách tạp chất

chất thải rắn

(bã vỏ, tạp chất)

Nước thải

CHƯƠNG II

HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NGÀNH CÔNG NGIỆP TINH BỘT SẮN

Ngành công nghiệp tinh bột sắn đang tác động đến môi trường bởi những dạng chấtthải sau:

Ly tâm tách H 2 O

Sấy khô

Nước thải

( vỏ, đất, cát)nước

nướcnước

Dịch bột loãng

Sản phẩm

( H 2 SO 4 ,tinh bột, các chất hữu cơ)

I.3.2.1 Nước thải

Theo số liệu thống kê, hàng năm ngành tinh bột sắn thải ra môi trường khoảng 240– 300 triệu m3 nước thải/năm Trong đó mới chỉ khoảng 10% tổng lượng nước thải đãqua xử lý, số còn lại đều thải thẳng vào nguồn tiếp nhận

Nước thải tinh bột sắn phát sinh chủ yếu trong công đoạn rửa củ và chiết bột Nhucầu sử dụng nước trong nhà máy tinh bột sắn là rất lớn và thay đổi theo mùa vụ nguyênliệu Nhu cầu sử dụng nước cho 1 tấn sản phẩm bột khoảng 25-40m3 và thải ra khoảng từ20-38m3

Bảng 1.5 Đặc trưng nước thải mỗi công đoạn

Các công đoạn Chất ô nhiễm trong

nước thải Đặc tính của nước thải Rửa củ Vỏ lụa, tạp chất, đất, cát,

cỏ rác…

Trung tính, COD chiếm 3 - 7% tổng tảilượng COD, BOD thấp chiếm 2 - 5%tổng tài lượng BOD

Tinh chế bột Tinh bột, dịch bào, xơ

mịn, pectin, Cyanua, cặnkhông tan và các thànhphần hữu cơ khác…

Có tính axít, TS cao, COD chiếm 85 –95% tải lượng COD, BOD cao chiếm90-95% tổng tải lượng BOD

Mặt khác do có một lượng tinh bột đáng kể thoát ra nên nước thải càng có độ ônhiễm cao Mỗi ngày các nhà máy sử dụng hàng trăm nghìn tấn nguyên liệu sắn để sảnxuất, độ tận trích tinh bột nằm trong khoảng 80-95% Như vậy một lượng lớn tinh bột đãthải ra ngoài gây ô nhiễm môi trường (Bảng 1.4) Đặc tính nước thải của hai công đoạnrửa củ và tách chiết bột được thể hiện trong bảng 1.5

Bảng 1.4 Lượng tinh bột thải ra qua các năm

Năm Lượng sắn tiêu thụ

(triệu tấn/năm)

Lượng tinh bột thải ra môi trường (triệu tấn/năm)

Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải từ các cơ sở tinh bột sắn là sự daođộng rất lớn về lưu lượng theo mùa vụ Do đặc điểm nước thải ngành tinh bộtsắn chứa nhiều tinh bột, các axít hữu cơ ,xơ,cặn nên hầu hết nước thải từ các

cơ sở tinh bột sắn hàm lượng chất hưu cơ, tổng chất rắn đều cao và có tính axít.Lưu lượng và đặc trưng nước thải của một số doanh nghiệp được thể hiện trongbảng 1.6

Bảng 1.6 Đặc trưng nước thải của một số doanh nghiệp tinh bột sắn

STT Tên doanh nghiệp

Lưu lượng

Nước thải các doanh nghiệp có thông số ô nhiễm đều vượt quá giới hạn cho phép:

+ Hàm lượng TS vượt quá TCVN 5945 – 2005 (loại B) từ 30 – 65 lần

+ COD cao hơn TCVN 5945-2005 (Loại B) từ 106,2 - 175 lần

+ BOD5 vượt TCVN 5945 – 2005 (loại B) 100-170 lần

+ Chỉ số PH dao động trong khoảng nhỏ và nằm trong khoảng cho phép của TCVN

 Các khí sinh ra do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải và bãngoài môi trường

 Hơi HCN phát sinh trong quá trình chiết bột

 Bụi sinh ra bởi phương tiện vận chuyển nguyên liệu

 Bụi từ công đoạn sàng, sấy , đóng bao

Chất lượng không khí tại khu vực sản xuất của các doanh nghiệp tinh bột sắn ViệtNam hầu như chưa ô nhiễm, tuy nhiên cũng có một số cơ sở đã có dấu hiệu nhiễm bởikhí sinh ra do phân hủy chất thải để ngoài môi trường chưa được xử lý Hàm lượng cácchất ô nhiễm trong không khí tại khu vực sản xuất của một số doanh nghiệp được thểhiện trong bảng 1.7

Bảng 1.7 Chất lượng môi trường không khí tại khu vực sản xuất

TT Tên doanh nghiệp

2 N.máy tinh bột sắn Yên Bình 0,15 0,086 0,14 0,3

3 N.máy tinh bột sắn Hoài Hảo 0,3 0,34 0,232 0,4

+ Vỏ, tạp chất, đất cát từ công đoạn bóc vỏ, rửa, xỉ của lò hơi.

+ Các cặn trong nước thải

+ Rác thải sinh hoạt

Lượng chất thải rắn phát sinh của một số doanh nghiệp tinh bột sắn được thể hiệnbảng 1.8

Mỗi năm lượng chất thải của ngành tinh bột sắn khoảng trên 1.1 triệu tấn Lượngchất thải rắn được các doanh nghiệp rất chú trọng và thu gom, phân loại Phần lớn đượctái sử dụng còn một phần được mang đi chôn lấp, nên vấn đề ô nhiễm chất thải rắn củangành tinh bột sắn ảnh hưởng không nhiều đến chất lượng môi trường xung quanh, ônhiễm chỉ mang tính cục bộ

Bảng 1.8 Lượng chất thải rắn phát sinh của một số cơ sở tinh bột sắn

STT Tên doanh nghiệp Bã

Vỏ, tạp chất, đất cát

Xỉ than

Tổng lượng rác Tấn/ngày Tấn/ngày Tấn/ngày Tấn/ngày

Tiếng ồn: Tiếng ồn là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến môi trường lao

động của công nhân tại các cơ sở tinh bột sắn Với hiện trạng sử dụng thiết bị ở ViệtNam hiện nay thì tiếng ồn của các cơ sở tinh bột sắn đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép

từ 5- 10 dBA Nguồn phát sinh tiếng ồn chủ yếu là ở các công đoạn phân phối, tách vỏ

và ly tâm chiết bột Tiếng ồn tại khu vực sản xuất của một số cơ sở tinh bột sắn được thểhiện trong bảng 1.9

Nhiệt độ: Chủ yếu được sinh ra từ lò hơi và công đoạn sấy, chênh lệch nhiệt độ

tại khu vực này thường cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh từ 5 -10oC Tuy nhiên ônhiễm này chỉ mang tính cục bộ và chỉ ảnh hưởng trong nội bộ khu vực sản xuất vàngười lao động

Bảng 1.9 Tiếng ồn tại một số cơ sở tinh bột sắn

TCVN 3985 - 2005 (Tiếng ồn công nghiệp) 70

độ phát triển còn chậm, công nghệ và thiết bị lạc hậu không đồng bộ, thiếu vốn đầu tư,thiếu nguồn nguyên liệu cho sản xuất, vấn dề môi trường chưa được quan tâm và đầu tưđúng mức…Do vậy, hoạt động sản xuất của ngành đã tác động xấu đến môi trường, đặcbiệt là ảnh hưởng của nước thải Trước những thực tế trên đòi hỏi ngành tinh bột sắn cần

có sự quan tâm, đầu tư đúng mức nhằm phát triển một cách bền vững

II.5 Hiện trạng môi trường nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi

Nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi là một trong những cơ sở chế biến tinh bột có qui

mô ở miền Trung

Ban đầu nhà máy sản xuất với công suất 50 tấn sản phẩm/ngày.Đến năm 2005 nhàmáy tăng công suất lên 150 tấn sản phẩm/ngày Từ năm 2007 đến nay nhà máy sản xuấtvới công suất 200 tấn sản phẩm/ngày Nhà máy đã góp phần giải quyết việc làm cho hàngngàn nông dân và đóng góp một phần không nhỏ vào sự phát triển kinh tế - xã hội của địaphương và đất nước Tuy nhiên bên cạnh đó cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trường cóliên quan, đó là các chất thải phát sinh dưới dạng nước thải, khí thải, chất thải rắn.

II.5.1 Khí thải

Khí thải của nhà máy tinh bột sắn phát sinh từ các nguồn:

+ Khí thải từ lò đốt dầu tạo khí nóng để sấy khô sản phẩm Nhà máy dùng dầu FO để đốt

lò tạo không khí nóng cho quá trình sấy khô tạo bột thành phẩm

+ Bụi phát sinh do hoạt động của các phương tiện giao thông ra vào nhà máy, trong quátrình xe chạy và bốc xếp nguyên liệu, sản phẩm cũng gây ô nhiễm bụi cho khu vực xungquanh nhà máy

+ Bụi phát sinh từ khu vực tập kết nguyên liệu và đóng bao thành phẩm Lượng tinh bộtnày thu lại để tái sử dụng

+ Các khí phát sinh do quá trình phân huỷ sinh học từ các hồ sinh học, các chất thải rắnthường chứa các thành phần H2S, CH4, mecaptan Tạo mùi hôi thối khó chịu Tuy nhiênlượng khí thải này phát sinh không lớn, phạm vi ảnh hưởng hẹp

II.5.2 Chất thải rắn

Chất thải rắn phát sinh từ các nguồn sau:

+ Vỏ củ và tạp chất (đất, cát ) ở công đoạn rửa và bóc vỏ, lượng chất thải này nhà máy

xử lý bằng chôn lấp

+ Bã sắn từ công đoạn tách, trích ly chiết suất Bã này dùng làm thức ăn gia súc, hoặcphân bón hữu cơ vi sinh Nhà máy bán lượng bã sắn này cho các công ty chế

biến thức ăn gia súc

+ Bùn từ công đoạn xử lý nước thải hiện nay chưa được xử lý, mà chủ yếu thải ra suốigần nhà máy và nạo vét bỏ tại bờ các hồ sinh học

II.4.3 Nước thải

Cùng với khí thải và chất thải rắn, nước thải là vấn đề cần xử lý quan trọng nhất đốivới nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi hiện nay

Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Quảng Ngãi có công suất 200 tấn sản phẩm/ ngày theocông nghệ của Thái Lan Đây là công nghệ có quy trình sử dụng nước khá hợp lý

Định mức vật tư, nhiên liệu sản xuất tinh bột sắn Quãng Ngãi được thể hiện dưới bảngsau.

Bảng II.3 Định mức vật tư, nhiên liệu, nguyên liệu (cho một tấn sản phẩm)

3,4 – 3,7323917520

Với định mức 32m3 nước/tấn sản phẩm, nước được sử dụng chủ yếu trong quá trìnhphân ly tách dịch một phần lượng nước này được tái sử dụng cho công đoạn rửa củ, bócvỏ

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn của nhà máy kèm theo dòng thải thể hiện

ở hình II.2

Nước thải của nhà máy có độ ô nhiễm rất cao: COD = 10000 mg/l, BOD = 6500 mg/

l, SS = 3500 mg/l (số liệu từ phòng thí nghiệm nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi) Hằngngày nhà máy thải ra một lượng lớn nước thải gây ô nhiễm cho khu vực nhà máy và môitrường xung quanh

Tóm lại, các dạng chất thải của nhà máy như: Nước thải, khí thải, bụi, chất thải rắn.Trong đó nước thải là nguồn gây ra ô nhiễm chính Các dạng chất thải còn lại gây ảnhhưởng không lớn, ô nhiễm chỉ mang tính cục bộ Vì nước thải là thành phần gây ô nhiễmchính nên nhà máy cần có sự quan tâm đúng mức để tiến đến phát triển bền vững

Nước thải rửa củ

Hình II.2.Sơ đồ công nghệ sản xuất tinh bột sắn kèm theo dòng thải tại nhà máy

chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi

II.6 Ảnh hưởng của các dạng ô nhiễm

Ảnh hưởng của nước thải

- Nước thải có BOD, COD cao làm cho nồng độ oxy hòa tan (DO) bị suy giảm,gây ức chế quá trình hô hấp của các loài thủy sinh Khi phân hủy các yếm khí sẽ sinh racác khí độc như: H2S, mêtan

- Quá trình chuyển hóa tinh bột thành axit hữu cơ làm cho pH nước thải giảm( mang tính axit) gây ảnh hưởng rất lớn đến các loài thủy sinh, gây ức chế làm chúngkhông thể sống được hoặc phải di chuyển đi nơi khác Ngoài ra pH thấp gây ăn mòn cáccông trình thoát nước và các thiết bị xử lý chất thải

- TS cao làm lắng đọng và thu hẹp diện tích các mương dẫn

- Nước thải có độ màu sẽ ngăn cản quá trình quang hợp của tảo làm thiếu oxytrong nước, giảm tầm nhìn của động vật thủy sinh và ảnh hưởng tới môi trường cảnhquan

Ảnh hưởng của khí thải:

- Tác hại của bụi và khí lò đốt:

Đối với con người: khi tiếp xúc với bụi và khí thải trong thời gian dài thì sẽ mắcmột số chứng bệnh sau:Viêm mũi, viêm phế quản, viêm phổi, viêm giác mạc

Đối với thực vật: bụi bám trên lá cây sẽ làm giảm khả năng quang hợp của câyxanh dẫn đến giảm năng suất cây trồng, cây trồng chậm phát triển

Đối với trang thiết bị, công trình: bụi bám trên bề mặt các thiết bị và công trình sẽlàm giảm tuổi thọ thiết bị, công trình

Khí lò đốt : COx, SO2, NOx các khí này thải ra gây tác hại lâu dài với tầng ôzônnhư: hiệu ứng nhà kính, suy giảm tầng ô zôn

Hơi HCN và các khí : H2S, NH3, Indol, xeton và khí lò đốt khi tiếp xúc lâu dài gâykhó chịu, chóng mặt, đau đầu, mỏi mệt, buồn nôn

Ảnh hưởng của nhiệt độ và tiếng ồn

Chủ yếu ảnh hưởng tới con người, như gây các bệnh về thần kinh, đau dầu, chóngmặt, mệt mỏi, giảm sự tập trung lao động dẫn đến tai nạn lao động, gây bệnh điếc nghềnghiệp, giảm năng suất làm việc của công nhân Đặc biệt nhiệt độ càng cao thì khí HCN

và khí từ các hồ bốc hơi càng nhiều và làm cho môi trường không khí càng trở nên ônhiễm hơn

CHƯƠNG III

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THƯỜNG DÙNG

III.1 Các phương pháp tách chất rắn lơ lửng.

Quá trình lắng chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau: lưu lượng nước thải, thời gianlắng (thời gian lưu), khối lượng riêng và tải lượng tính theo chất rắn lơ lửng, sự keo tụcác hạt rắn, nhiệt độ nước thải và kích thước bể lắng Theo chiều dòng chảy các bểlắng được phân thành bể lắng ngang và bể lắng đứng

Tuy nhiên phương pháp này chỉ tách được sơ bộ các chất rắn có kích thước vàtrọng lượng tương đối lớn trong nước thải, đặc biệt đối với nước thải giấy thì chất rắn lơlửng chủ yếu là các xơ sợi có trọng lượng thấp và kích thước bé nên đây chưa phải làphương án tối ưu

III.1.2 Phương pháp đông keo tụ cùng lắng

Quá trình lắng chỉ tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được cáchạt rắn có kích thước bé Để tách được các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phươngpháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phântán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khửcác hạt keo rắn bằng lắng trọng lực đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tích củachúng, tiếp đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích thường đượcgọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi làquá trình keo tụ

Trong công nghệ xử lý nước, thường cho phèn vào nước để làm mất tính ổn địnhcủa hệ keo thiên nhiên đồng thời tạo ra hệ keo mới có khả năng hợp thành bông cặnlớn, lắng nhanh và có hoạt tính bề mặt cao, khi lắng hấp phụ làm kéo theo các cặn bẩn,chất hữu cơ, hạt màu trong nước thải làm trong nước

Các chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, muối sắt hoặc hỗn hợp giữa chúng.Trong đó sử dụng rộng rãi nhất là Al2(SO4)3, hoà tan tốt trong nước, chi phí thấp vàhoạt động hiệu quả cao trong khoảng pH = 6,5 8.

Các phản ứng xảy ra khi cho phèn nhôm vào trong nước :

Khi cho phèn nhôm Sunfat vào nước nó phân ly theo phương trình:

Quá trình keo tụ hệ keo tự nhiên làm bẩn nước chủ yếu là sự thuỷ phân phèn để tạo

ra keo mới và keo tụ các hạt keo mới này bằng các anion có trong nước để tạo bôngcặn có bề mặt hoạt tính phát triển cao, có khả năng hấp phụ các chất bẩn trong nước.Ngoài ra, các muối sắt: Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 cũngthường làm chất đông tụ Việc tạo thành bông keo diễn ra theo các phản ứng:

FeCl3 + 3 H2O = Fe(OH)3 + HCl

Fe2(SO4)3 + 6 H2O = 2 Fe(OH)3 + 3 H2SO4

Trong điều kiện kiềm hoá xảy ra các phản ứng sau:

FeCl3 + 3 Ca(OH)2 = 2 Fe(OH)3 + 3 CaCl2

FeSO4 + 3 Ca(OH)2 = 2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4

Các muối sắt được sử dụng làm chất đông tụ có nhiều ưu điểm hơn so với muối nhômdo:

+ Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp

+ Có khoảng pH tối ưu của môi trường rộng hơn

+ Các bông keo tạo thành có kích thước và độ bền lớn

+ Có thể khử được mùi vị khi có H2S

Tuy nhiên các muối Sắt cũng có nhược điểm là chúng tạo thành các hợp chất cómàu qua phản ứng của các cation sắt với một số hợp chất hữu cơ.

Để tăng cường quá trình tạo bông keo Hydroxit nhôm và Sắt với mục đích tăng tốc

độ lắng, người ta tiến hành quá trình keo tụ bằng cách cho thêm vào nước thải các hợpchất cao phân tử gọi là chất trợ đông tụ Việc sử dụng chất trợ đông tụ cho phép hạthấp liều lượng chất đông tụ, giảm thời gian quá trình đông tụ và nâng cao tốc độ lắngcủa các bông keo

Các Polyme cấu tạo mạch dài, phân tử lượng cao, khi phân ly trong nước chúngkeo tụ các hạt cặn bẩn trong nước dưới dạng liên kết chuỗi Các liên kết này tạo điềukiện thuận lợi cho việc hình thành và lắng tủa bông cặn

III.1.3.Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường dùng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hay lỏng)phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường làkhông khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tậphợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tậphợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏngban đầu

Lượng không khí tiêu tốn riêng sẽ giảm khi hàm lượng hạt rắn cao, vì khi đó xácsuất va chạm và kết dính giữa các hạt sẽ tăng lên Trong quá trình tuyển nổi, việc ổnđịnh kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng Bọt khí này phải có độ bền nhất định đểkhông bị phá vỡ trong quá trình tuyển, nếu bọt tan quá sớm thì các hạt sẽ bị chìmxuống và quá trình tuyển nổi không tiến hành được Để đạt được mục đích này đôi khingười ta bổ sung thêm vào nước các chất tạo bọt có tác dụng làm giảm năng lượng bềmặt phân chia pha như phenol, natri alkylSilicat Trong thực tế, một số chất trợ tuyểnnổi đồng thời có hai khả năng vừa là chất ổn định bọt, vừa là chất tập hợp làm tăngtính kỵ nước của hạt Poliacrylamid là một trong những chất trợ tuyển như vậy

* Phương pháp tuyển nổi có những ưu điểm nổi bật sau:

- Có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hay nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn.Khi các hạt nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt

- Quá trình được thực hiện liên tục và có phạm vi ứng dụng rộng rãi

- Tốc độ của quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng và có khả năng cho bùncặn có độ ẩm thấp hơn.

*Nhược điểm: Các lỗ mao quản hay bị bẩn và tắc, khó chọn vật liệu có kích thước

mao quản khác nhau để bảo đảm tạo thành các bọt khí có kích thước đồng đều

III.2 Các phương pháp khử COD, BOD.

Người ta thường sử dụng phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạtcũng như nước thải sản xuất khỏi nhiều chất hữu cơ hoà tan và một số chất vô cơ khácnhư: H2S, Nitơ, Amoniac

Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷcác chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu

cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trìnhdinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinhsản nên sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân huỷ chất hữu cơ nhờ visinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá

III.2.1 Xử lý nước thải bằng quá trình yếm khí

Một trong những phương pháp xử lý sinh học nước thải giàu chất hữu cơ có hiệuquả là quá trình phân giải kỵ khí thu biogas Quá trình này thực hiện nhờ các chủng vikhuẩn kỵ khí bắt buộc hay không bắt buộc, thích hợp cho các loại nước thải có hàmlượng chất hữu cơ biến động từ 3000 10.000 mg/l

 Nguyên lý của quá trình :

Đây là quá trình phân hủy các chất hữu cơ và vô cơ trong điều kiện không có oxiphân tử của không khí bởi các sinh vật kị khí

Quá trình lên men yếm khí nước thải chứa các chất hữu cơ chia làm 3 giai đoạn:

-Giai đoạn lên men axit

Các Hiđratcacbon ( tinh bột, đường…) phân hủy tạo thành axit béo với khối lượngphân tử thấp như axit axetic, propionic, butylic và một phần chất béo, mỡ cũng được phânhủy thành axit béo Đặc trưng của giai đoạn này là pH của môi trường giảm đến 5, môitrường có tính axit và mùi thối Vi sinh vật hô hấp tùy tiện phát triển ( E.coli )

- Giai đoạn chấm dứt tạo axit

Các chất hữu cơ và các hợp chất chứa nitơ tiếp tục phân hủy và tạo thành amon, amin,muối của axitcacbon, CO2, N2, H2, CH4… pH môi trường tăng và chuyển sang kiềm tính Visinh vật hiếu khí phát triển mạnh Nước có mùi rất khó chịu.

- Giai đoạn lên men Metan

Giai đoạn này vi sinh vật hiếu khí bị tiêu diệt hoàn toàn, vi khuẩn Metan phát triểnmạnh Các sản phẩm trung gian ở giai đoạn trên tiếp tục phân hủy để tạo thành CO2, CH4,

pH tiếp tục tăng Để vi khuẩn Metan phát triển mạnh thì môi trường cần bảo đảm lượngCacbon và nguồn Nitơ đầy đủ, tỉ lệ C/N = 1:2

 Các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình lên men Metan như:

 Trong nước thải không chứa oxy hòa tan

 Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Nhiệt độ tối ưu của quần thể vi sinhvật Metan từ 35 đến 55 ( độ ) Dưới 10 ( độ ) vi sinh vật Metan hầu như không hoạtđộng

 Nguyên liệu là các loại nước thải có độ ô nhiễm cao ( BOD từ 4000 đến 5000mg/l ), các loại cặn, phân, rác thải…Trong bể phản ứng sinh Metan cần phải khuấytrộn nguyên liệu

 Nguồn Nitơ tốt nhất cho lên men CH4 là amonicacbonat, amoniclorua Tỷ số N và

C tối ưu trong môi trường là 1: 12 đến 1: 20 Có đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệCOD : N: P là 350 : 5 : 1

 pH môi trường : pH tối ưu của quá trình là 6.4 ÷ 7.5 Song thực tế người ta có biệnpháp kĩ thuật cho lên men ở pH = 7.5 ÷ 8.5 vẫn có hiệu quả

 Các ion kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật Metan Người ta đã xácđịnh độ độc của các kim loại như sau: Cr > Cu > Zn > Cd > Ni

 Ưu điểm của phương pháp kị khí

 Không cần cung cấp oxy cho quá trình, tiết kiệm năng lượng

 Lượng bùn tạo ra ít hơn 10 – 20 lần so với phương pháp hiếu khí

 Tạo ra nguồn năng lượng sạch khí CH4

 Bùn có thể dùng làm phân bón

 Loại bỏ được nguồn gây bệnh

 Xử lý kị khí bằng bể UASB

Quá trình làm sạch nước thải bằng bể USAB là quá trình phân hủy kị khí các chất bẩntrong nước thải do các vi khuẩn kị khí ở trạng thái lơ lửng

Nước thải sau khi điều chỉnh pH sẽ theo ống dẫn phân phối đều trên diện tích đáy

bể, nước đi từ dưới lên với vận tốc giữ ở khoảng 0.6-0.9 m/h Hỗn hợp bùn kị khí trong bểhấp thu chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng Khí Metantạo ra giữa lớp bùn, hỗn hợp khí – lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng.Với quy trình này bùn tiếp xúc nhiều với chất hữu cơ có trong nước thải và quá trình phânhủy xảy ra tích cực Các loại khí tạo ra trong điều kiện kị khí:

 70 ÷ 80% là khí Metan

 20 ÷ 30% là khí Cacbonic

Các hạt bùn, cặn bám vào các bọt khí sinh ra nổi lên mặt làm xáo trộn và gây radòng tuần hoàn trong lớp cặn lơ lửng Khi hạt cặn nổi lên va vào các tấm chắn bị vỡ ra,khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới

Khí thoát lên sẽ được đưa vào bình chứa để sử dụng làm chất đốt Bùn và nước saukhi tách khí sẽ vào ngăn lắng, ở đây bùn được lắng xuống và tuần hoàn về ngăn phản ứng

kị khí

Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc hiệu quả đòi hỏi vận hànhkhởi động từ 3 - 4 tháng Nếu ta cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo Metan trước vớinồng độ thích hợp thì thời gian khởi động có thể rút xuống còn 2 - 3 tuần

III.2.2 Xử lý nước thải bằng quá trình hiếu khí

1 Nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí

Nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí là lợi dụng quá trình sống và hoạtđộng của vi sinh vật hiếu khí và tuỳ tiện để phân huỷ chất hữu cơ và một số chất vô cơ

có thể chuyển hoá sinh học được có trong nước thải Đồng thời các vi sinh vật sử dụngmột phần hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá trình oxy hoá để tổng hợp nênsinh khối

2 Các tác nhân sinh học trong xử lý hiếu khí

Tác nhân sinh học được sử dụng trong quá trình xử lý hiếu khí có thể là vi sinh vật

hô hấp hiếu khí hay tuỳ tiện, nhưng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Chuyển hoá nhanh các hợp chất hữu cơ.

+ Có kích thước tương đối lớn (50200 µm)

+ Có khả năng tạo nha bào

+ Không tạo ra các khí độc

3 Các phản ứng xảy ra khi oxy hoá sinh học trong điều kiện hiếu khí

a Oxy hoá các chất hữu c ơ

CxHyOzN + (x + y/4 + z/3 + ¾) O2 x CO2 + (y + 3/2) H2O + NH3

b Tổng hợp xây dựng tế bào.

CxHyOzN + NH3 + O2 vsv C5H7NO2 + H2O + CO2

Với CxHyOzN : công thức tổng quát của chất hữu cơ

C5H7NO2 : công thức hoá học biểu thị thành phần hoá học của tế bào

c Hô hấp nội bào (giai đoạn oxy hoá chất liệu của tế bào)

Sau khi sử dụng hết các chất hữu cơ có sẵn sẽ diễn ra quá trình oxy hoá các chấtliệu của tế bào

Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau

đó nước thải đã được làm sạch được thu gom vào bể lắng 2 Nước thải từ bể này có thểkéo theo những mãnh vở của màng sinh học bị tróc ra khi lọc làm việc Trong thực tếthì một phần nước đã qua bể lắng được quay trở lại làm nước pha loãng cho các loạinước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc

Vật liệu lọc khá phong phú: từ đá dăm, đá ong, vòng kim loại, vòng gốm, than đá,than cốc, gỗ mãnh, chất dẻo tấm uốn lượn

Cơ chế quá trình lọc sinh học được minh hoạ như sau:

Hình 4 Các quá trình trong bể lọc sinh học [16].

Khi dòng nước chảy trùm lên lớp màng nhớt này, các chất hữu cơ được vi sinh vậtchiết ra còn sản phẩm của quá trình trao đổi chất là CO2 sẽ được thải ra qua màng chấtlỏng Oxy hoà tan được bổ sung bằng hấp thụ từ không khí

Phương pháp lọc có ưu điểm là: đơn giản, tải lượng chất gây ô nhiễm thay đổitrong giới hạn rộng trong ngày Thiết bị cơ khí đơn giản và tiêu hao ít năng lượngnhưng cũng có nhược điểm là hiệu suất quá trình phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ khôngkhí, dễ bị tắc lớp vật liệu lọc

5 Các công trình hiếu khí nhân tạo xử lý nước thải dựa trên cơ sở sinh trưởng lơ lửngcủa vi sinh vật- bể phản ứng sinh học hiếu khí (Aeroten)

Trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù.Quá trình làm sạch Aeroten diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước thải vàbùn hoạt tính được sục khí Việc sục khí nhằm đảm bảo 2 quá trình là làm nước đượcbão hoà O2 và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng

Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạnghoà tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten Các chất lơ lửng này là một số chất rắn

và có thể là một số chất hữu cơ chưa phải là dạng hoà tan Các chất lơ lửng là nơi vikhuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông Các hạtnày dần dần to và lơ lửng trong nước Các hạt bông cặn này cũng chính là bùn hoạttính Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật có trong nước thải, hình thành nhữngbông cặn có khả năng hấp thụ và phân huỷ các chất hữu cơ khi có mặt của O2

* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý

-

Ảnh h ư ởng của O 2 hoà tan (DO):

Đây là thông số quan trọng đối với hệ thống xử lý hiếu khí vì nếu thiếu O2 thì visinh vật hô hấp hiếu khí dễ bị chết và khi đó các vi sinh vật hô hấp tuỳ tiện như các visinh vật dạng sợi làm phồng bùn, khó lắng dẫn đến làm giảm hiệu quả của quá trình xử

lý Trong thực tế, hàm lượng DO trong các bể phản ứng sinh học 1,54 mg/l, giá trị

DO = 2 mg/l thường được sử dụng phổ biến

Ngoài ra, DO còn phụ thuộc vào nhiệt độ

- Ảnh h ư ởng của pH môi tr ư ờng:

Mỗi vi sinh vật đều có một khoảng pH hoạt động tối ưu của nó Do đó khi pH thayđổi không phù hợp thì cũng làm cho khả năng xúc tác phản ứng của vi sinh vật thayđổi và làm giảm hiệu quả xử lý Trong trường hợp pH quá cao hay quá thấp cũng cóthể làm chết vi sinh vật

Dãi cho xử lý hiếu khí nước thải từ 6,58,5, pHopt= 6,87,4

Để đảm bảo pH trong khoảng trên trong thực tế trước khi cho nước thải vào bể xử

lý vi sinh người ta thường điều hoà lưu lượng, điều hoà pH và điều hoà dinh dưỡng ở

bể điều hoà

- Ảnh h ư ởng của nhiệt đ ộ:

Mỗi sinh vật cũng có một khoảng nhiệt độ tối ưu, nếu tăng nhiệt độ quá ngưỡng sẽ

ức chế hoạt động của vi sinh vật hoặc bị tiêu diệt hay tạo bào tử

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến DO:

+ Khi nhiệt độ tăng thì DO giảm và vận tốc phản ứng tăng lên

+ Khi nhiệt độ giảm thì DO tăng nhưng ngược lại vận tốc phản ứng giảm

Trong bể Aeroten nhiệt độ tối ưu là 2027 0C, nhưng cũng có thể chấp nhận nhiệt

Thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng, phát triển tăngsinh khối của vi sinh vật, thể hiện bằng lượng bùn hoạt tính tạo thành giảm, kìm hãm

và ức chế quá trình oxy hoá các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn

Nếu thiếu N một cách kéo dài, ngoài việc cản trở quá trình sinh hoá còn làm chobùn hoạt tính khó lắng, các bông bùn bị phồng lên trôi nổi theo dòng nước ra ngoàilàm cho nước khó trong và chứa một lượng lớn vi sinh vật, làm giảm tốc độ sinhtrưởng cũng như cường độ oxy hoá của chúng

Nếu thiếu P, vi sinh vật dạng sợi phát triển và cũng làm cho bùn hoạt tính lắngchậm và giảm hiệu quả xử lý

- Ảnh h ư ởng của tỷ số F/M (Food- Microorganism (BOD- MLSS)).

Tỷ số F/M tối ưu nằm trong khoảng 0,50,75

+ F/M > 1: Môi trường giàu dinh dưỡng, vi sinh vật tập trung phát triển tăng sinhkhối do đó không tạo nha bào vì vậy bông sinh học nhỏ dẫn đến khó lắng Đồng thờitạo ra lượng bùn lớn và tốn kém thêm chi phí cho xử lý bùn

+ F/M 1: Vi sinh vật phát triển ổn định, tạo nha bào, tạo bông sinh học, hệ thống

* Ưu điểm của hệ thống xử lý bằng hiếu khí như sau:

- Thời gian xử lý nhanh, thời gian lưu bùn và nước nhỏ thích hợp với các nhà máy

có lưu lượng dòng thải lớn và hàm lượng BOD không cao lắm hoặc có thể kết hợp xử

lý lần 2 sau bể yếm khí nếu còn hàm lượng BOD cao, chỉ số thể tích bùn cao và khólắng

- Hiệu suất xử lý khá cao, chịu được sự dao động lớn của lưu lượng và chất lượngnước thải

- Bùn sau xử lý có thể tận dụng làm phân vi sinh

- Hệ thống được cấp khí liên tục nên nước sau xử lý đảm bảo được lượng Oxy hoàtan

- Hạn chế sinh ra khí độc, mùi thối.

- Phương pháp này có thể loại bỏ BOD trong thời gian ngắn, có thể khử được N, P.Hiệu suất khử BOD có thể lên tới 99%

- Bùn dễ lắng

* Bên cạnh những ưu điểm thì quá trình xử lý hiếu khí cũng có một số điểm hạn chế như sau:

- Tốn năng lượng cho quá trình sục khí

- Lượng bùn sinh ra nhiều hơn so với yếm khí

- Thích hợp đối với nước thải có BOD < 1000 mg/l và hàm lượng chất độc thấp.Vậy với những đặc trưng của nước thải và đặc điểm của quá trình xử lý hiếu khíthì đối với nước thải này ta lựa chọn quá trình xử lý sinh học bằng Aeroten là thíchhợp nhất

III.3 Các phương pháp khử độ màu của nước thải.

Tác hại chính của nước thải chứa màu là làm giảm sự truyền ánh sáng trong nước,gây ảnh hưởng đến đời sống của sinh vật thuỷ sinh và các hệ sinh thái Do đó, việc đưa

ra các giải pháp để xử lý độ màu của nước thải cũng là một vấn đề đáng được quantâm

Các phương pháp có thể được dùng để xử lý độ màu của nước thải như sau:

III.3.1 Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng để loại hết các chất bẩn hoà tan vào nước mà cácphương pháp xử lý sinh học cũng như phương pháp xử lý khác không loại bỏ được vớihàm lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao, có độmàu, mùi vị khó chịu

Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, Silicagen, keo nhôm,một số chất tổng hợp hay chất thải trong sản xuất như tro, xỉ mạt sắt Polyme tổng hợpkhông ion, nhựa trao đổi ion, bông biến tính

Trong số này, than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất mặc dù đắt tiền, nhất làphải tái sinh sau sử dụng Các chất hữu cơ và chất màu dễ bị than hấp phụ Vớiphương pháp này có thể hấp phụ được 5895 % các chất hữu cơ và màu của nướcthải

Than hoạt tính có cấu trúc ngẫu nhiên, có độ xốp cao với các lỗ sắp xếp theo

đường Sự hấp dẫn giữa các phân tử trong lỗ tạo ra lực hấp phụ Lực hấp phụ này làm chonhững phân tử lớn và nhỏ của chất ô nhiễm hoà tan tập hợp lại và lắng lại trong lỗ Than hoạttính là chất hấp phụ hiệu quả do có diện tích bề mặt lớn Than hoạt tính có 2 dạng: dạng hạt

và dạng bột

1 Hệ thống được thiết kế đúng đắn thì GAC có

khả năng hấp phụ cao hơn PAC

2 Chi phí cho đầu tư cho cột GAC thường cao

nhưng chi phí tổn hao lại thấp

3 Bên cạnh khả năng hấp phụ, cột GAC còn có

thể dùng để lọc

4 Khả năng hấp phụ tối đa của PAC thấp hơn của

GAC do lượng PAC cân bằng với nồng độ dòng ra

còn GAC cân bằng với nồng độ dòng vào cao hơn

5 GAC dễ vận hành hơn PAC và chỉ phải kiểm

soát khi cần thiết phải loại bỏ than đã cạn kiệt,

thường là 3 tháng đến 1 năm sau khi vận hành

1 Khả năng hấp phụ thấp hơnGAC

2 Chi phí đầu tư thấp nhưng chi phítổn hao cao

3 Việc thêm PAC vào nước có thểlàm tăng lượng chất rắn lơ lửng vàchi phí thải bỏ

4 Khả năng hấp phụ thấp hơnGAC

5 Khó vận hành hơn

Bảng 2 Bảng so sánh than hoạt tính dạng hạt GAC và dạng bột PAC.

Ngoài ra, có thể sử dụng bột khói lò, than nâu, than antraxit hay than bùn nhưngcác chất hấp phụ này không thoả mãn tiêu chuẩn đề ra về khử màu

III.3.2 Phương pháp oxy hoá

Đối với phương pháp này người ta sử dụng các chất oxy hoá thích hợp để oxy hoácác chất mang màu hay biến chúng thành dạng dễ phân giải vi sinh

1 Sử dụng Clo

Dùng khí Clo là phương pháp kinh tế nhất để khử màu nước thải Tuy nhiên oxyhoá bằng Clo hay Hypocloric sẽ có phản ứng phụ đi kèm không tránh khỏi sinh ra cáchợp chất Clo hữu cơ Như vậy làm tăng tổng lượng halogen hữu cơ AOX trong nướcthải, đây là vấn đề nghiêm trọng nhất, hiện nay nhiều nước không cho phép sử dụngphương pháp này

2 Sử dụng Peroxit

Khử màu nước thải bằng H2O2 trong môi trường axit với chất xúc tác muối sắt (II)(chất phản ứng Fenton) thì gốc Hydroxyl trung gian được tạo ra có thế oxy hoá caohơn cả Ozon Các sản phẩm cuối cùng là nước Oxy vô hại với môi trường Để hoàn

thành phản ứng, trung hoà nước thải bằng xút hay vôi tôi, kết tủa tạo thành được tách

ra trong bể lắng

3 Sử dụng Ozon (O3)

Hiệu quả khử màu bằng O3 cao hơn Clo hay peroxit, và còn mạnh hơn khi kết hợp

O3 với bức xạ UV hay Hidroperoxit Vì ozon không chỉ tấn công vào các chất màu nênđối với nước thải có tải lượng ô nhiễm hữu cơ lớn thì phải dùng một lượng khá lớnozon mới đủ để khử màu Như vậy làm cho giá thành đầu tư và vận hành cao và quátrình này không kinh tế

Trong nhiều trường hợp xử lý ozon rất kinh tế nếu là công đoạn cuối cùng sau xử

lý vi sinh Song nhược điểm của trình tự xử lý này là khi ozon hoá có thể làm đục vànhư vậy để loại bỏ lại phải xử lý kết tủa keo tụ

III.3.3 Phương pháp điện hoá

Để làm sạch nước thải có thể áp dụng các quy trình điện hoá với anot sắt haynhôm

Nước thải chứa màu đi qua bình điện phân với Anot bằng nhôm, hay sắt, sắt oxithay hợp kim sắt Trong quá trình điện giải, với pH từ 79, Anot hoà tan tạo thành ion

Fe2+ (hay Al3+) chúng phản ứng với ion hydroxit hình thành từ catot tạo ra kết tủahydroxit kim loại Các chất màu và chất hữu cơ khác hấp phụ lên hydroxit kim loại nóitrên và cùng kết tủa Các tạp chất kim loại nặng cũng được kết tủa

Nhược điểm của phương pháp này là tạo ra lượng bùn lớn và tiêu tốn năng lượngđiện

CHƯƠNG IV

ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CHẤT THẢI VÀ PHƯƠNG ÁN XỬ

LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN QUẢNG NGÃI

IV 1 Các biện pháp giảm thiểu chất thải

Hiện nay, ngành công nghiệp tinh bột sắn nói chung cũng như nhà máy tinh bột sắnQuảng Ngãi nói riêng chưa đủ kinh phí để đầu tư, đổi mới hoàn toàn thiết bị và côngnghệ Việc tiến hành áp dụng ngay công nghệ sạch vào phát triển sản xuất còn gặp nhiềukhó khăn Vì vậy để giải quyết vấn đề môi trường phải được tiến hành từng bước, từ biệnpháp trước mắt đến biện pháp lâu dài

IV.1.1 Biện pháp trước mắt

o Tăng cường việc kiểm tra, bảo dưỡng , vệ sinh thiết bị Tránh rò rỉ gây thất thoátnhiệt, nước, thất thoát bột Thường xuyên tra dầu vào các động cơ cánh quạt, động cơcánh khuấy, bơm…

o Nhiên liệu than dự trữ phải được đổ thành đống gọn gàng và được che phủ tránhhiện tượng nước mưa rửa trôi làm ô nhiễm môi trường nước, đồng thời làm giảm hiệusuất cháy của than

o Giáo dục, quản lý công nhân chặt chẽ hơn Nâng cao nhận thức vai trò bảo vệ môitrường

o Tối ưu hóa việc sử dụng nước , nhiệt, năng lượng

o Việc cân vận chuyển bột phải được thực hiện cẩn thận tránh rơi vãi gây tổn thất,giảm năng suất sản xuất

o Đầu tư các trang thiết bị bảo hộ lao động ( khẩu trang, nút bịt tai, quần áo bảo hộ,găng tay, ủng ) cho công nhân và yêu cầu họ thực hiện một cách nghiêm túc

o Thường xuyên vệ sinh khu nhà sấy : kiểm tra, bảo dưỡng các ống phân phối hơi đểđảm bảo lượng hơi được cấp vào một cách liên tục và đều đặn

IV.1.2 Biện pháp lâu dài

Đối với lò hơi :

o Giảm thiểu tại nguồn : Thay thế nhiên liệu – sử dụng dầu DO hoặc khí ga sinh học

từ các bể xử lý thay cho than

o Xử lý khí thải : Đầu tư hệ thống xử lý khí thải như khí SO2 bằng sữa vôi

o Tiết kiệm năng lượng : Bảo ôn tốt hơn và nâng cấp thiết bị đốt lò Đường ống dẫnnhiệt từ lò hơi đến nhà sấy và các máy sấy cần được bố trí sao cho chiều dài ống nhỏnhất

o Vệ sinh công nghiệp : Làm thông thoáng khu vực lò hơi bằng cách lắp đặt thêmcác quạt hút gió, thiết bị hút bụi, thông thoáng khu lò hơi

Đối với khâu sản xuất :

o Phân luồng dòng nước thải ( nước thải chế bột, nước thải sinh hoạt ), thườngxuyên nạo vét hệ thống dẫn nước thải.

Đối với khu nhà sấy :

o Cần lắp đặt thêm các thiết bị chụp hút khí thải ở phía trên các thiết bị sấy và làmnguội bột

o Khu nhà sấy cần được bịt kín ( tường ,cửa, mái ) để tránh gây tổn thất nhiệt …dẫnđến tăng chi phí sản phẩm, giảm năng suất lao động

o Các ống khí cấp nhiệt cần phải được phân bố đều lại

o Xây dựng khu nhà sấy bằng các vật liệu có khả năng giữ nhiệt tốt

IV.2 Lựa chọn phương án xử lý nước thải – nhà máy tinh bột sắn Quảng Ngãi IV.2.1 Các hệ thống xử lý nước thải ngành tinh bột sắn đã được áp dụng

1 Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn Đăc Lăc

o Quá nhiều các hồ do đó diện tích xây dựng lớn.

o Quá trình xử lý gồm chủ yếulà hồ sinh học thời gian lưu lâu, quá tải khi lưu lượng thay đổi lớn, bùn sinh ra nhiều gây ứ đọng Vấn đề mùi

2.Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn Văn Yên-Yên Bái

ứng keo tụ

bùn dư

Khử trùng Clo

Nước thải sau xử lý

Hình 5 2 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải tinh bột sắn của nhà máy tinh

bột sắn Văn Yên – Yên Bái

o Hiệu quả xử lý cao.Hiệu suất khử COD và BOD đạt 70% - 80% do qui trình tích hợp được nhiều công nghệ thích hợp : đông keo tụ, lắng, xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten.

o Dễ điều chỉnh và vận hành trong quá trình xử lý

o Giải quyết được vấn đề mùi

o Hệ thống kết hợp khối do vậy cần ít diện tích

 Nhược điểm:

o Chi phí vận hành tốn kém do phải sử dụng nhiều hóa chất cho đông keo tụ, trung hòa, khử trùng clo

o Nước thải dòng ra vẫn không đạt tiêu chuẩn TCVN 5945- 2005 ( loại B )

IV.2.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải lựa chọn

1 Cơ sở lựa chọn

Do đặc thù nước thải có BOD,COD và TS khá cao Ngoài ra còn có sự dao động lớn

về lưu lượng Do đó mà có thể có rất nhiều phương án xử lý khác nhau Việc lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp dựa vào các thông số về lưu lượng, tiêu chuẩn dòng thải và phải phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta hiện nay nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả

Đặc tính của nước thải và yêu cầu của nước thải sau xử lý:

Trong phạm vi đồ án, nhiệm vụ là thiết kế hệ thống xử lý nước thải của một cơ sở tinh bột sắn có qui mô sản xuất vừa với các thông số của nước thải đầu vào như sau: + Lưu lượng nước thải: Q = 5 000 m3/ngày.đêm

(Số liệu từ nhà máy tinh bột sắn quãng ngãi - tháng 12 năm 2008)

Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945- 2005 ( cột F2, Q<50 m3/s )

2 Sơ đồ hệ thống xử lý và thuyết minh quy trình

Từ việc so sánh với các phương pháp xử lý trên, dựa vào đặc tính dòng thải và tiêu chuẩn dòng ra sau xử lý, ta có thể lựa chọn hệ thống xử lý như sau:

Bùn đem chôn

Nước thải sau khi qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô chủ yếu như cùi,

vỏ, được đưa sang bể lắng cát để tách cát Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi vàmang trở lại đồn điền Nước thải được đưa sang bể điều hòa để điều hòa lưu lượng vànồng độ, sau đó được đưa sang bể đông keo tụ Tại đây sẽ đưa vào các chất đông keo tụvới liều lượng thích hợp Trong trường hợp này vì nước thải có pH bằng 6,08 nên chọntác nhân keo tụ là phèn nhôm Al2 ( SO4 )3 18 H2O, ở đây có dùng thêm chất trợ tạo keo

là PAA để tăng hiệu suất của quá trình lắng Bùn từ bể lắng bông keo tụ được đưa qua bểnén bùn, đem đi phơi và mang đi chôn lấp

Sau khi qua bể đông keo tụ, độ màu giảm, COD giảm 30 – 40%, SS giảm 60 – 70%.

Nước thải được bơm sang bể UASB, COD giảm còn 15% Nước thải tiếp tục được bơmsang bể Aeroten để phân hủy hết phần chất hữu cơ còn lại sau khi ra khỏi bể UASB,BOD tiếp tục giảm Nước ra khỏi bể Aeroten được bơm sang bể lắng II để tách bùn Bùn

từ bể lắng II được bơm sang bể nén bùn, tách nước, phơi và mang đi chôn lấp Nước rakhỏi bể lắng II được thải ra nguồn tiếp nhận là suối Bán Thuyền

3.Lý thuyết các phương pháp xử lý

1 Song chắn rác

Mục đích của quá trình là loại bỏ các tạp chất có thể gây ra sự cố trong quá trình vậnhành hệ thống xử lý nước thải như: làm tắc hoặc hỏng bơm, tắc đường dẫn hoặc kênhdẫn Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệthống

2 Bể lắng cát

Nước thải tinh bột sắn chứa nhiều cát, đất được đưa sang bể lắng cát để lắng cát.Gồm một bể lắng cát ngang có mặt bằng hình chữ nhật Nước chảy qua bể này sẽ đượctách được lượng cát có trong nước thải

3 Điều hòa

Nhà máy làm việc 3 ca /ngày nên có sự dao động lớn về lưu lượng nước thải Sự dao

động lưu lượng nước thải sẽ ảnh hưởng đến chế độ làm việc của mạng lưới và các côngtrình xử lý, đồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng và quản lý Để các công trình xử lýnước thải hoạt động ổn định, hiệu suất cao và kinh tế phải xây dựng các bể điều hòa

Bể điều hòa có mục đích điều hòa lưu lượng và nồng độ cho các quá trình xử lý tiếptheo Thể tích bể điều hòa phải đủ lớn để chịu được sự dao động lớn về lưu lượng trongngày

4 Đông keo tụ

Nước thải tinh bột sắn chứa nhiều các cặn hữu cơ ở dạng keo, các chất ô nhiễm ở

dạng huyền phù khó lắng, để giảm bớt tải lượng cho các công trình sau phải dùng biệnpháp đông keo tụ để tách các chất này ra khỏi nước thải Tác nhân keo tụ là phèn nhômsunphat và chất trợ đông tụ PAA Nước thải đi qua bể này sẽ giảm được độ đục đáng kể

và một lượng lớn các chất hữu cơ