BAO CAO SHMT CHỦ đề 3

Để tìm hiểu rõ hơn về hiệu quả xử lý nước thải của ngành này , nhóm giới thiệu quy trình được thực hiện bằng phương pháp sinh học, áp dụng mô hình phân hủy kị khí hiếu khí với mong muốn

Mục Lục

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Bảng sản lượng sắn củ tươi năm 2001 trên thế giới 5

Bảng 2 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam 7

Bảng 3 Đặc trưng nước thải sản xuất tinh bốt sắn 8

Bảng 4: Các thong số nước thải ngành sản xuất tinh bột khoai mì 13

Bảng 5 Thành phần và tính chất nước thải tinh bột mì 18

DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.Sơ đồ sản xuất nhà máy tinh bột khoai mì 15

Sơ đồ 2.Quy trình công nghệ xử lý nước thải tinh bột khoai mì quy mô công nghiệp 22

Sơ đồ 4 Đề xuất hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột 26

BÁO CÁO QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY

Để thể hiện đầy đủ tiềm năng của cây khoai mì thì phải chuyển đổi cây lương thực này thành cây phục vụ cho công nghiệp Cuộc cách mạng này đã xảy ra tại nhiều quốc gia ở Châu Á, Nam Mĩ và một vài khu vực ở Châu Phi Tại Việt Nam, chế biến khoai mì đã được phổ biến ở nước ta từ thế kỷ 16 Những năm gần đây,

do yêu cầu phát triển của ngành chăn nuôi và ngành chế biến thực phẩm từ khoai

mì gia tăng Sản lượng khoai mì hằng năm đạt khoảng 3 triệu tấn Vì sản xuất càng nhiều thì lượng chất thải càng lớn Ước tính trung bình hằng năm gần đây ngành chế biến tinh bột khoai mì (bao gồm nhà máy chế biến và hộ gia đình) đã thải ra môi trường 500.000 tấn thải bã và 15 triệu m3 nước thải Trong đó phải kể đến hàm lượng hữu cơ, dinh dưỡng và nồng độ COD, BOD, SS, vượt tiêu chuẩn cho phép đến hàng trăm lần Điều này đã gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường đất, nước, không khí, ảnh hưởng đến môi trường sống của cộng đồng dân cư trong khu vực

Trước thực trạng trên, yêu cầu thực tiễn đặt ra là phải có một biện pháp cụ thể, thích hợp và tiết kiệm kinh phí để xử lý nước thải nhằm làm giảm thiểu ô nhiễm do nước thải ngành tinh bột khoai mì gây ra Để tìm hiểu rõ hơn về hiệu quả

xử lý nước thải của ngành này , nhóm giới thiệu quy trình được thực hiện bằng phương pháp sinh học, áp dụng mô hình phân hủy kị khí hiếu khí với mong muốn góp phần vào phát triển bền vững ngành chế biến tinh bột khoai mì và bảo vệ moi trường

II Tổng quan về nước thải tinh bột mì

1. Tổng quan tình hình sản xuất bột mì

1.1 Trên Thế Giới

Sắn được sử dụng khá phổ biến để sản xuất tinh bột, đây là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp dệt, thực phẩm, may mặc, bánh kẹo,sản xuất lên men cồn, sản xuất acid hữu cơ,

Sắn là loại cây lương thực quan trọng ở nhiều nước trên thế giới Sắn có xuất

xứ từ Trung – Nam Mỹ Sau đó phát triển sang Châu Phi, Châu Á, Cùng với sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp cây sắn ngày càng trở nên có giá trị kinh tế cao

Hiện nay sắn được trồng ở hơn 100 quốc gia trên thế giới với diện tích khoảng 18,96 triệu ha Năm 2006 sản lượng sắn thế giới đạt 211,26 triệu tấn củ tươi, nhưng đến năm 2007 sản lượng sắn trên thế giới đạt 226,34 triệu tấn Như vậy, sản lượng sắn thế giới tăng 15,08 triệu tấn

Khi phân chia sản lượng sắn theo các lục địa, tổ chức lương thực thế giới (FAO) ước tính sản lượng sắn ở Châu Phi năm 2000 là 92,7 triệu tấn tăng không đáng kể so với năm 1999, mặc dù ở Châu lục này sắn được trồng ở 39 quốc gia song có tới 70% sản lượng sắn được trồng ở Nigeria, công gô, Tanzania

Khu vực Châu Mỹ La Tinh và vùng Caribê: Theo ước tính sản lượng sắn của vùng chiếm 20% sản lượng sắn toàn cầu Năm 2000 toàn khu vực có sản lượng sắn 32,1 triệu tấn, tăng 10% so với năm 1999 có được chủ yếu do sự mở rộng thêm diện tích trồng sắn và áp dụng kỹ thuật tiên tiến trong quá trình tưới tiêu Trong đó phải kể đến sự đóng góp không nhỏ của Brazil nước chiếm 70% tổng sản lượng sắn toàn khu vực đã tăng thêm 12% tổng diện tích trồng sắn trong năm 2000 Giá sắn tăng cao đã khuyến khích người dân sản xuất mở rộng qui mô và diện tích trồng sắn.

Sắn được trồng nhiều nhất tại Châu phi khoảng 11,82 triệu ha (chiếm 57% diện tích sắn toàn cầu), tiếp theo là Châu Á 3,78 triệu ha (chiếm 25%), Châu Mỹ La Tinh 2,7 triệu ha (chiếm 18%) Nước có sản lượng sắn lớn nhất thế giới là Nigeria 45,72% triệu tấn, tiếp theo là Thái Lan: 22,58 triệu tấn, Inđonesia: 19,92 triệu tấn Nước có năng suất cao nhất thế giới là Ấn Độ: 31,43 tấn củ/ha, tiếp theo là Thái Lan 21,09 tấn/ha, so với năng suất bình quân của thế giới là 12,15 tấn/ha

Thái Lan là nước mà toàn bộ sắn thu hoạch đều được sử dụng trong công nghiệp với các sản phẩm chính là sắn lát, sắn viên và tinh bột sắn Trên 55% sản lượng sắn của Thái Lan được sử dụng dưới dạng sắn lát phơi khô làm thức ăn cho gia súc

Trong đó 99% trực tiếp được xuất khẩu sang châu Á, chỉ có 10% tiêu thụ trong nội địa, mặc dù sản lượng sắn củ tươi chỉ chiếm khoảng 18 triệu tấn trên sản lượng toàn cầu là 175 triệu tấn

Bảng 1 Bảng sản lượng sắn củ tươi năm 2001 trên thế giới.

1.2 Trong Nước

Việt Nam hiện đang sản xuất hằng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tươi, đứng thứ

11 trên thế giới về sản lượng sắn, nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ ba trên thế giới sau Thái Lan và Indonesia Trong chiến lược toàn cầu cây sắn 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 sắn đang chuyển đổi nhanh chóng đóng vai trò là cây côngnghiệp Sự hội nhập đang mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính bằng hoá chất và Enzim, sản xuất sắn lát, sắn 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 triểnkinh tế của đất nước

Tinh bột sắn 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 53 nhà máy chế biến tinh bột sắn đi vào hoạt động và 7 nhà máy đang được xây dựng

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

Bảng 2 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam.

1.3 Hiện Trạng Ô Nhiễm Do Nước Thải Trong Sản Xuất

a) Nguồn phát sinh và đặc trưng của nước thải sản xuất tinh bột sắn

Quá trình sản xuất tinh bột sắn là một quy trình công nghệ có nhu cầu sửdụng nước khá lớn khoảng 25 – 40 m3/tấn sản phẩm, tuỳ thuộc vào công nghệ khác nhau.Lượng nước thải từ quá trình này chiếm 80 – 90% tổng lượng nước sử dụng.Nước thải từ công đoạn rửa củ và tinh chế bột là hai nguồn gây ô nhiễm chính trong công nghệ chế biến tinh bột sắn

+ Nước thải từ công đoạn rửa củ và bóc vỏ chiếm khoảng 30% tổng lượng nước sử dụng chứa chủ yếu là: cát, sạn, hàm lượng hữu cơ không cao, pH ít biến động khoảng 6,5 – 6,8

+ Nước thải từ công đoạn tinh chế bột có hàm lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao (COD: 10000 – 13000mg/l; BOD: 4000 – 9000mg/l), hàm lượng cặn lơ lửng, cặn khó chuyển hoá lớn (gồm xơ mịn, pectin và các cặn không tan khác), pH = 5,7 – 6; lượng nước này chiếm khoảng 60%

+ Ngoài hai nguồn ô nhiễm trên còn có khoảng 10% nước thải từ quá trình rửa sàng, thiết bị, nước từ phòng thí nghiệm, từ sinh hoạt Nước thải loại này có COD khoảng 2000 – 2500 mg/l; BOD khoảng 400 – 500mg/l

Bảng 3 Đặc trưng nước thải sản xuất tinh bốt sắn.

Thành phần Rửa củ Nước thải tinh chế

bột

TCVN 2005,B

+ Nước thải rửa củ có pH gần như trung tính, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao từ

1150 – 2000 mg/l; BOD = 500 – 1000 mg/l; COD = 1500 – 2000 Vượt quá tiêuchuẩn cho phép đối với SS gấp 15 lần; BOD gấp 20 lần; COD gấp 25 lần

+ Nước thải tinh chế bột có pH = 5,7 - 6

+ Nước thải chế biến tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm oxy hoà tan trong nước, thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí các vi sinh vật trong nước phát sinh mùi hôi thối ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và gây mất mỹ quan

+ Bên cạnh đó, quá trình chuyển hoá tinh bột thành acid hữu cơ làm cho pH trong nước thải giảm, pH thấp trong nước thải có tác dụng xấu tới các động vật thủy sinh, đặc biệt các loài vốn ưa môi trường kiềm, làm chết tảo, cá di chuyển nơi sống,làm chua đất.

+ Hàm lượng SS trong nước thải cao là nguyên nhân gây lắng đọng và thu hẹp diện tích các mương dẫn và các dòng tiếp nhận nước thải

• Như vây có thể khẳng định trong chế biến tinh bột sắn nước thải là vấn đề đặc biệtđược quan tâm

b) Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn

Hiện nay vấn đề xử lý nước thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn được quan tâm nhiều ở các làng nghề thủ công.Nước thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn nhất là tại các làng nghề cùng với nước thải sinh hoạt và chăn nuôi đã được

xử lý bằng hầm Biogas ở một số hộ gia đình Tuy nhiên số hộ gia đình sử dụng phương pháp này rất ít, chủ yếu nước thải vẫn thải thẳng ra mương dẫn chung mà không qua bất kỳ quá trình xử lý sơ bộ nào, dẫn đến tình trạng ách tắc mương dẫn, gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân và gây mất mỹ quan

Đối với các cơ sở sản xuất qui mô công nghiệp: Tình trạng ô nhiễm môi trường trong chế biến tinh bột sắn đang ở mức báo động, một số nhà máy đã có hệ thống

xử lý nhưng hoạt động không hiệu quả hay chưa có hệ thống xử lý Các cơ sở sản xuất mặc nhiên để nước thải chảy ra suối, hoặc xử lý sơ bộ bằng các ao hồ sinh học nhưng phần lớn chỉ để đối phó với các cơ quan quản lý nhà nước về môi trường

III. Nước thải trong sản xuất tinh bột mì

1. Nước thải trong sản xuất tinh bột mì

1.1 Nguồn phát sinh

Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì có nhu cầu sử dụng nước rất lớn 20m3 / tấn sản phẩm) Lượng nước thải mang theo một phần tinh bột không thu hồi hết trong sản xuất, các protein, chất béo, các chất khoáng… Trong công đoạn tẩy trắng sản phẩm thải ra lượng lớn các thành phần SO32-, SO42- Lưu lượng nước thải

(15-có nồng độ hữu cơ cao (16-20 Kg COD/m3 nước thải) là một nguồn gây ô nhiễm lớn cho môi trường

Trong quá trình sản xuất tinh bột, nguồn nước ô nhiễm gồm nước thải rửa

củ, nước thải nghiền củ, ly tâm, sàng loại sơ, khử nước và nước tách dịch

Trong cộng đoạn rửa, nước được sử dụng cho việc rửa củ mì trước khi lột vỏ

để loại bỏ các chất bẩn bám trên bề mặt Nêu rửa không sạch, bùn bám trên củ sẽ làm cho tinh bột có màu rất xấu Nước thài trong quá trình rửa củ, cắt vỏ có chứa bùn, cát, mảnh vỏ, HCN tạo ra do phân hủy phazeolutamin trong vỏ thịt nhờ xúc tác men cyanoaza,

Nước thải trong công đoạn nghiền củ, lọc thô có nhiều tinh bột, protein và khoáng chất tách ra trong quá trình nghiền thô

Nước thải trong quá trình tách dịch có nồng độ hữu cơ cao (BOD), chất rắn

lơ lững nhiều (SS) Ngoài ra trong nước thải còn chứa các dịch bào có Tanin, men

và nhiều chất vi lượng có mặt trong củ mì

Tóm lại, lượng nước thải chế biến tinh bột khoai mì phát sinh dự kiến có 10% từ nước rửa củ và 90% từ công đoạn ly tâm, sàng lọc, khử nước [8]

1.2 Đặc tính nước thải

Nước thải sản xuất tinh bột khoai mì được thải ra chủ yếu từ giai đoạn rửa

củ và tách tinh bột Tuy nhiên nước thải xả ra từ giai đoạn rửa củ có pH từ 5,0-5,6, hàm lượng SS (chất rắn lơ lửng) cao, dao động từ 220 đến 3.389 mg/L, ngoài ra hàm lượng chất hữu cơ tương đối thấp, COD dao động từ 324 đến 519 mg/L Loại nước thải này ít gây ô nhiễm, nên thông thường nó được đưa qua bể lắng để lắng

sơ bộ trước khi thải ra ngoài Trong một vài nhà máy nước thải sau lắng sơ bộ được tuần hoàn trở lại để rửa củ Nước thải từ giai đoạn tách tinh bột có pH dao động từ 4,9-5,7, và chỉ sau một ngày pH giảm chỉ còn 3,4-4,6, nước thải tách tinh bột chứa hàm lượng chất hữu cơ khá cao, COD tổng cộng dao động từ 7.000 đến 14.243 mg/L, và COD hòa tan dao động 3.974 đến 9.993 mg/L Tỉ số giữa COD hòa tan và COD tổng cộng dao động từ 50 đến 93% tùy thuộc vào hàm lượng SS trong nước thải BOD dao động từ 6.200-13.200 mg/L Hàm lượng SS tương đối cao, khoảng 500-3.080 mg/L, tỉ số VSS/SS dao động từ 61 đến 98% Điều này chỉ

ra rằng SS có trong nước thải chủ yếu là các hạt tinh bột từ quá trình tách tinh bột Hàm lượng N-NH3 và N-Org cũng tương đối cao, dao động trong khoảng 45-72 mg/L và 90-367 mg/L Tổng hàm lượng phosphate dao động từ 10-45 mg/L và hàm lượng CN- trong khoảng 19-28 mg/L

Bảng 4: Các thong số nước thải ngành sản xuất tinh bột khoai mì

1.3 Tác động nước thải

1.3.1 Độ pH:

Độ pH của nước thải quá thấp sẽ làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước tiếp nhận do các loại vi sinh vật có tự nhiên trong nước bị kiềm hãm phát triển Ngoài ra, khi nước thải có tính axit sẽ có tính ăn mòn, làm mất cân bằng trao đổi chất tế bào, ức chế sự phát triển bình thường của quá trình sống

1.3.2 Hàm lượng chất hữu cơ

Nước thải chế biến tinh bột mì có hàm lượng chất hữu cơ cao, khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxi hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng oxi hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ Nồng độ oxi hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá Oxi hòa tan giảm không chỉ làm suy kiệt nguồn tài nguyên thủy hải sản mà còn làm giảm đi khả năng tự làm sạch của nguồn nước, ảnh hưởng đến chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp Ngoài ra, nó còn gây nên tình trạng ô nhiễm mùi

1.3.3 Hàm lượng chất lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, không những làm mất

đi vẻ mỹ quan mà còn làm giảm tầng sâu nước được chiếu sáng, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh Phần khác, khi cặn lắng xuống dưới đáy nước sẽ gây ra hiện tượng phân hủy kỵ khí, gây mùi hôi thối

1.3.4 Hàm lượng chất dinh dưỡng

Nồng độ các chất N, P trong nước cao sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, ảnh hưởng đến các thủy sinh vật trong nguồn nước, phát triển khó kiểm soát của rong và tảo

1.3.5 Vi sinh vật (Xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì)

Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bênh cho người bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính

1.3.6 Hàm lượng Cyanua

Cyanua tồn tại trong nước ở dạng muối, CN+ và HCN Nó gây ảnh hưởng độc trực tiếp đến hệ thủy sinh thực vật, Nước ngấm xuống đất sẽ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm Tuy nhiên, ở điều kiện thích hợp HCN sẽ phân hũy thành NH4+

là chất dinh dưỡng cho các cây thực vật thủy sinh

Nước thải chế biến tinh bột khoai mì có hàm lượng chất hữu cơ cao, đặc

biết là trong nước thải chế biến tinh bột khoai mì có chứa hàm lượng cyanua rất cao, vượt quy chuẩn xả thải cho phép nhiều lần Vì vậy mà nước thải chế biến tinh bột khoai mì cần phải được thiết kế hệ thống xử lý nước thải trước khi xả thải ra ngoài môi trường để bảo vệ môi trường nước và sức khỏe của con người.

IV. Quy trình công nghệ

1. Thuyết minh quy trình công nghệ của nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì

Sơ đồ 1.Sơ đồ sản xuất nhà máy tinh bột khoai mì

Nước tách Nước thải

Bã

Củ khoai mì tươi

Chặt Rửa Lồng bốc vỏ

Nghiền, mài

Đóng gói Sấy phun Tách nước ly tâm

Lọc thu hồi

Sấy, phơi Bã

Ép nén

Các giai đoạn chính của dây chuyền công nghệ:

- Nạp nguyên liệu bóc vỏ, rửa sạch: Nguyên liệu củ khoai mì tươi sau thu

hoạch tối đa trong khoảng ba ngày phải được đưa vào sản xuất chế biến, củ được đưa vào băng chuyền thông qua phiến nạp nguyên liệu và hệ thống sàng rung, nhằm loại bỏ đất, cát, cặn bả và các tạp chất khác Sau đó củ được băng chuyền chuyển đến thiết bị rửa sạch trước khi đến công đoạn

Thái nhỏ và mài: Củ sau khi rửa sạch được băng chuyền chuyển đến hệ

thống sàng lọc để loại bỏ chất bẩn lần cuối và sau đó được chuyển đến thiết bị thái, thái xong chuyển đến thiết bị mài, ở đây nước rửa sạch được bơm vào và khuấy trộn để tạo thành hỗn hợp bã bột – nước trước khi chuyển đến công đoạn ba

- Tách, chiết xuất sữa và bột: Hỗn hợp bã, bột và nước sau khi trộn đều

được bơm vào hệ thống thiết bị chiết tách gồm:

+ Thiết bị chiết tách sơ bộ giai đoạn đầu nhằm tách bã và bột sữa

+ Bã sắn sau khi chiết tách sơ bộ giai đoạn đầu xong được hoà trộn với nước và được bơm đến hệ thống thiết bị chiết tách giai đoạn hai nhằm thu hồi thêm phần tinh bột còn sót lại trong bã Sau đó bã được chuyển đến băng chuyền ép xoắn vít và thiết bị ép bã nhão Nhằm loại bỏ nước rồi chuyển đến thiết bị ép lọc vắt nước lần cuối nhờ băng chuyền xích chuyển tải ra ngoài (nơi tiếp nhận bã)

+ Sữa bột thu hồi từ các giai đoạn chiết tách trên chuyển đến các bồn nhỏ được hoà trộn với nước sau đó được bơm đến các thiết bị chiết tách tinh nhằm loại

bỏ các bã cặn nhỏ, thu hồi tinh bột đồng nhất

+ Trong quá trình chiết – tách và trích ly, ly tâm tinh bột người ta đưa vào môt lượng dung dịch H2SO3 nồng độ thấp hoặc dung các thiết bị tháp để cho một lượng SO2.