MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Hệ thống xử lý nước thải cần được nâng cấp để đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải TCVN 5945:2005 cột A, nhằm bảo vệ môi trường xung quanh và tạo ra môi trường trong sạch cho công ty.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Thu thập tài liệu tổng quan về nghành sản xuất bánh snack và dữ liệu của nhà máy Pepsico Việt Nam.
- Tìm hiểu về các phương pháp và công nghệ xử lý nước thải của ngành sản xuất khoai tây chiên.
- Đánh giá hiệu quả hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Pepsico Việt Nam Chi Nhánh Bình Dương.
Hệ thống xử lý nước thải tại công ty đang gặp vấn đề về hiệu quả hoạt động Việc tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến tình trạng này là rất quan trọng Để nâng cao hiệu suất xử lý, cần đề xuất các phương án cải tạo cho một số công trình trong hệ thống.
- Thiết lập và vận hành mô hình thí nghiệm nhằm xác định các thông số thiết kế cho các công trình được đề xuất cải tạo.
- Tính toán thiết kế chi tiết và dự toán kinh tế cho phương án đề xuất
- Thể hiện mặt bằng, mặt cắt công nghệ và các công trình đơn vị đã tính toán trên các bản vẽ kỹ thuật khổ A1, A3.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Thu thập, tổng quan các tài liệu có liên quan qua sách, internet,…
- Khảo sát thực tế nhà máy, thu thập các số liệu của công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải đã có của công ty Pepsico
- Nghiên cứu các tài liệu về công nghệ xử lý nước thải và các bản vẽ thi công của hệ thống xử lý nước thải của công ty.
- Phỏng vấn ban lãnh đạo, công nhân trong nhà máy và dân cư xung quanh nhà máy
- Đo đạc các thông số liên quan đến các hạng mục công trình trong hệ thống xử lý nước thải.
Nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm nhằm xác định các thông số thiết kế và đánh giá hiệu quả xử lý của bể tuyển nổi.
- Phân tích các chỉ tiêu nước thải: pH, BOD5, COD, SS, dầu mỡ, Nitơ, Photpho.
- Tính toán thiết kế kỹ thuật và kinh tế cho các công trình cải tạo theo đề xuất.
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BÁNH
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT BÁNH SNACK (KHOAI TÂY CHIÊN)
- Ở Việt Nam, ngành chế biến khoai tây mới xuất hiện chưa được 10 năm, nhưng đang phát triển rất mạnh mẽ
Tiêu dùng khoai tây đang chuyển hướng từ sản phẩm tươi sang các sản phẩm chế biến có giá trị gia tăng, đặc biệt là khoai tây rán Các sản phẩm chế biến từ khoai tây hiện nay rất đa dạng, bao gồm khoai tây rán giòn, khoai tây chiên và tinh bột Khoai tây chiên kiểu Pháp và khoai tây rán giòn đã trở nên phổ biến tại Việt Nam, với nhiều thương hiệu nổi bật như PoCa, Zon Zon, Snack, Bim Bim và Wavy.
Ngành chế biến khoai tây tại Việt Nam còn mới mẻ, với hầu hết doanh nghiệp chỉ tham gia từ 1 đến 7 năm gần đây Mặc dù khởi đầu muộn, ngành này đang phát triển nhanh chóng, mở ra cơ hội cho xuất khẩu khoai tây Hiện có nhiều công ty lớn như Công ty TNHH An Lạc, Công ty LeeWayWay, Công ty Vinafood và Công ty Pepsico Việt Nam tham gia vào lĩnh vực này, chủ yếu là các doanh nghiệp tư nhân và có vốn đầu tư nước ngoài Ngoài ra, còn hàng ngàn cơ sở nhỏ cung cấp sản phẩm cho các nhà hàng và khách sạn tại các thành phố lớn.
Theo khảo sát của Dự án thúc đẩy sản xuất khoai tây Việt Nam, thị trường khoai tây chế biến nội địa có tỷ trọng tiêu thụ như sau: 40% sản phẩm được tiêu thụ tại siêu thị, 20% cung cấp cho nhà hàng và khách sạn, 30% qua đại lý, 5% bán cho trường học và 5% cho người bán rong.
Tại Việt Nam, khoai tây chế biến chưa trở thành món ăn phổ biến, thường chỉ được sử dụng làm quà cho trẻ em hoặc trong các dịp đặc biệt như sinh nhật, lễ hội và Tết Người tiêu dùng chủ yếu ưa chuộng khoai tây chiên, trong khi các sản phẩm khác ít được quan tâm Nguyên nhân chủ yếu là do khoai tây chế biến còn mới mẻ với hầu hết người tiêu dùng, và nhiều người đã sử dụng nhưng không nhận ra đó là sản phẩm từ khoai tây.
Hiện nay, nhu cầu khoai tây cho chế biến đạt khoảng 15.000 tấn mỗi năm, nhưng chỉ có 35% là sử dụng nguyên liệu trong nước Do đó, các nhà chế biến vẫn phải nhập khẩu khoảng 10.000 tấn khoai tây hàng năm từ các quốc gia như Anh, Trung Quốc, Hà Lan và Úc.
Mặc dù Việt Nam sản xuất từ 500.000 đến 700.000 tấn khoai tây mỗi năm, nhưng chưa đến 1% sản lượng này được sử dụng cho chế biến Do nguồn cung trong nước chủ yếu mang tính thời vụ và chỉ có sẵn trong khoảng 6 tháng từ tháng 12 đến tháng 5, trong khi nhu cầu cần cung cấp nguyên liệu quanh năm, điều này đặt ra thách thức lớn cho ngành khoai tây.
HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY PEPSICO VIỆT NAM - CN BÌNH DƯƠNG
ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ
Nước thải từ quá trình rửa khoai tây có hàm lượng rắn lơ lửng cao, chủ yếu do sự xuất hiện của vỏ khoai tây và các lát khoai tây bị rơi vào hệ thống Các lát khoai tây mỏng thường nổi trên bề mặt nước, trong khi những lát nặng hơn sẽ chìm xuống đáy.
Nước thải từ quá trình sản xuất khoai tây chiên và chế biến bột có hàm lượng BOD và COD cao, chủ yếu do sự tích tụ của tinh bột trong quá trình cắt khoai tây thành lát mỏng và sản xuất các loại bánh từ bột.
Hàm lượng dầu mỡ trong nước thải từ quá trình chiên khoai tây và các loại bột rất cao, chủ yếu do việc rửa thiết bị chiên Dầu thực vật trong nước thải không chỉ gây ức chế hoạt động của vi sinh vật trong xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh, mà còn dễ dàng nổi lên trên mặt nước, tạo thành lớp dầu.
- Lưu lượng nước thải thiết kế xử lí là: 790 m 3 /ngđ.
- Nước sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945:2005 Cột A
Bảng 3.1 Thông số thiết kế hệ thống xử lý nước thải của công ty
STT Thông số Đơn vị Thông số nước thải đầu vào
Nước thải đầu ra đạt TCVN 5945-
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH BỂ TUYỂN NỔI
CƠ SỞ NGHIÊN CỨU
Bể tách dầu trong hệ thống xử lý nước thải hiện tại hoạt động kém hiệu quả, vì vậy cần cải tạo thành bể tuyển nổi Việc này sẽ giúp tách hầu hết lượng dầu có trong nước thải và đồng thời loại bỏ các chất lơ lửng, nâng cao hiệu quả xử lý.
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Tìm ra thời gian lưu, thời gian suc khí nước thải trong bể tuyển nổi là hợp lý nhất đạt hiệu quả xử lý cao nhất
Hiệu suất xử lý của bể tuyển nổi đối với nước thải có lẫn dầu và tinh bột.
BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
4.3.1 Tính toán thiết kế mô hình bể tuyển nổi
- Chọn lưu lượng nước thải vào bể bằng với lưu lượng bơm 80l/h
- Lưu lượng nước thải vào bể tuyển nổi:
- Diện tích bề mặt bể tuyển nổi.
A = Q/a =0,08/0,5 =0,016 m 2 Trong đó: a: tải trọng bề mặt bể tuyển nổi Chọn a = 0,5(m 3 / m 2 giờ)
- Chọn chiều rộng bể tuyển nổi là B = 0,3 m
- Chiều dài bể tuyển nổi là L = A/B = 0,016/0,3= 0,5 m
- Thể tích bể tuyển nổi:
V= Q*60/60 = 0,08 m 3 t: thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi, t = 20 ÷ 60 phút Chọn t = 60 phút.
- Chiều cao bể tuyển nổi: ht = Q/A= 0,08/0,016 = 0,5 m
Chiều cao tổng cộng của bể tuyển nổi được tính bằng công thức htc = ht + hb + hbv, với ht là chiều cao phần tuyển nổi (0,5 m), hb là chiều cao lớp bùn lắng (0,05 m) và hbv là chiều cao bảo vệ (0,1 m) Kết quả, chiều cao tổng cộng của bể tuyển nổi là 0,65 m.
- Chiều dài vùng phân phối nước vào là, lvào = 0,05 m
- Chiều dài vùng thu nước là, lthu = 0,05 m
Vậy chiều dài tổng cộng là: ltc = l + lvào + lthu = 0,5+0,05+ 0,05 = 0,6 m
- Thể tích xây dựng bể tuyển nổi.
- Tính lượng khí cấp vào bể:
Lưu lượng không khí cần cung cấp vào bể.
I: là cường độ thổi khí.
- Chiều rộng máng thu là r = 0,1m
- Dầu sẽ được thu gom nhờ hệ thống thanh gạt dầu, gạt dầu vào máng thu
Bản vẽ thiết kế mô hình:
Mặt chiếu đứng bể tuyển nổi
Mặt chiếu cạnh bể tuyển nổi
4.3.2 Các thiết bị dùng trong mô hình
- Máy bơm nước thải: 2 máy có lưu lượng mỗi bơm là 80l/h loại bơm chìm, cột áp cao 0,5m
- Các thiết bị phân phối khí, sủi bọt
Hệ thống thanh gạt dầu
- Các đường ống dẫn nước thải
- Thùng chứa nước thải để bơm nước vào bể (thùng 0,1 m 3 )
- Hệ thống ổ cắm điện, phích điện và đường dây nối với hệ thống điện trong nhà
- Thùng chứa nước thải sau khi xử lí và chứa bùn cặn và dầu
TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Mô hình thí nghiệm 1 được thực hiện với bể tuyển nổi nhằm tách dầu mỡ mà không sử dụng hệ thống sục khí Quá trình tách dầu diễn ra tự nhiên, cho phép đánh giá hiệu quả của phương pháp này trong việc tách dầu mà không cần áp dụng khí Kết quả thí nghiệm sẽ cung cấp thông tin quan trọng về khả năng tách dầu trong điều kiện tự nhiên.
Mô hình thí nghiệm 2 sử dụng bể tuyển nổi để tách dầu mỡ với hệ thống sục khí trong thời gian 30 phút Mục tiêu là đánh giá hiệu quả tách dầu của bể sau khi thực hiện quá trình sục khí và lưu nước trong cùng khoảng thời gian 30 phút.
Mô hình thí nghiệm 3 sử dụng bể tuyển nổi để tách dầu mỡ, kết hợp với hệ thống sục khí Thời gian sục khí và thời gian lưu nước được thiết lập là 60 phút Mục tiêu của thí nghiệm là đánh giá hiệu suất tách dầu mỡ của phương pháp này.
Để xác định phương pháp tối ưu nhất cho việc tách dầu khỏi nước thải, cần so sánh kết quả của ba phương pháp khác nhau Việc phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp sẽ giúp đánh giá hiệu quả và lựa chọn giải pháp phù hợp nhất cho quá trình xử lý nước thải.
4.4.2 Địa điểm thực hiện thí nghiệm và lấy mẫu:
- Thực hiện chạy mô hình tại nhà máy.
- Địa điểm lấy mẫu nước thải tại hầm bơm của hệ thống xử lí nước thải tại nhà máy Pepsico Việt Nam Chi Nhánh Bình Dương.
- Số lần lấy mẫu: 3 lần
+ 10h ngày 03 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 1 + 10h ngày 04 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 2 + 10h ngày 05 tháng 07 năm 2010 lấy mẫu lần 3
- Số lượng mẫu nước thải cần lấy mỗi lần là 130 l/mẫu
Trước khi lấy mẫu nước thải chứa dầu, cần trộn đều để hòa trộn dầu và nước, cùng với các chất rắn lơ lửng Việc lấy mẫu từ bề mặt nước là không chính xác do dầu nhẹ nổi lên, dẫn đến hàm lượng dầu trong mẫu không phản ánh đúng thực tế.
4.4.4 Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm
Mỗi thí nghiệm thực hiện 3 lần vào thời điểm trong 3 ngày khác nhau
Trong thí nghiệm 1, mô hình bể tuyển nổi được thiết lập bằng cách khóa các van bùn, van nước đầu ra và van thu dầu mỡ Hai máy bơm có công suất 80 l/h được sử dụng để bơm nước thải vào ngăn chứa nước thải của bể tuyển nổi, với thời gian lưu nước là 30 phút Sau khi bể đầy, hệ thống sục khí không hoạt động và nước thải bắt đầu dâng lên, tràn qua ống thu nước ra ngoài Khi đó, hệ thống gạt được vận hành để tách dầu mỡ vào máng thu dầu Sau khi quá trình tách dầu mỡ hoàn tất, nước thải từ đầu ra sẽ được lấy để phân tích hàm lượng dầu có trong nước thải sau khi xử lý.
Trong thí nghiệm 2, chúng tôi tiến hành tương tự như thí nghiệm 1, nhưng đồng thời bơm nước thải với tốc độ 80 l/h và vận hành hệ thống sục khí trong 30 phút Thời gian lưu nước là 30 phút do việc sử dụng cả 2 bơm Sau khi tách hết dầu và quan sát thấy nước thải không còn nhiễm dầu trên bề mặt, chúng tôi sẽ lấy mẫu nước thải đầu ra để kiểm tra hàm lượng dầu mỡ đã được tách ra, nhằm xác định tỷ lệ phần trăm.
Trong thí nghiệm 3, chúng ta thực hiện tương tự như thí nghiệm 2 nhưng sử dụng máy bơm nước thải với công suất 80l/h Do lưu lượng giảm một nửa, thời gian lưu và sục khí được điều chỉnh thành 60 phút mỗi loại Sau khi hệ thống hoạt động, thanh gạt dầu sẽ gạt hết dầu vào máng thu, và nước thải đầu ra sẽ được lấy mẫu để xét nghiệm hàm lượng dầu mỡ đã được tách ra.
- Các mẫu: mẫu 1, mẫu 2, và mẫu 3 sau khi xử lí đem đi thí nghiệm để phân tích kết quả.
ĐỀ XUẤT- TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CẢI TẠO
5.1.1 Nguyên nhân hệ thống hoạt động không hiệu quả
Các công trình xử lý cấp 1 hoạt động không hiệu quả dẫn đến việc nước thải không được xử lý ở các giai đoạn tiếp theo Cụ thể, SCR không tách được rác, bể tách dầu không loại bỏ được dầu, và bể lắng sơ cấp không thực hiện được chức năng lắng Vi sinh vật trong bể UASB và Aerotank bị nhiễm độc dẫn đến chết, trong khi bể lắng đứng không thể lắng được bùn hoạt tính Hơn nữa, bể nén bùn không tách nước ra khỏi bùn và máy bơm dầu cùng máy bơm bùn hoạt tính đều bị hư hỏng, khiến dầu đóng thành lớp dày và cứng trên bề mặt bể tách dầu.
SCR thô hoạt động không hiệu quả trong việc xử lý lượng rác (miếng và lát khoai tây) trong nước thải, vì chỉ có một thiết bị SCR Do SCR là loại thủ công, công nhân phải thường xuyên vớt rác; nếu không kịp thời, SCR sẽ bị nghẹt, dẫn đến nước tràn qua và kéo theo rác Kích thước lỗ của SCR là (d = 20mm), trong khi rác có nhiều kích thước khác nhau, khiến rác nhỏ hơn có thể lọt qua, còn rác lớn hơn sẽ bị giữ lại và gây nghẹt hệ thống.
Việc thiếu SCR dẫn đến việc không thể loại bỏ các loại rác nhỏ như vỏ khoai tây, miếng và lát khoai tây, vốn chứa nhiều tinh bột, gây ra hàm lượng BOD và COD cao Vỏ khoai không lắng được qua bể lắng sơ bộ mà nổi lên thành lớp dày trên bề mặt Khi đi qua các bể UASB và Aerotank, rác này ức chế hoạt động của vi sinh vật, và trong bể nén bùn, nó làm hỏng bơm vì bơm chỉ xử lý bùn hoạt tính mịn, trong khi bùn hiện tại lại rất thô Điều này khiến bể nén bùn không thể nén hiệu quả, dẫn đến quá tải cho cánh khuấy bùn và hư hỏng hộp số Hơn nữa, bùn này không thể ép được do không keo tụ với polymer.
Hàm lượng dầu cao khiến bể tách dầu hoạt động kém hiệu quả, không có hệ thống tách dầu dẫn đến lớp màng dày và cứng trên bề mặt Dầu tràn qua bể UASB, làm chết vi sinh vật và không giảm được hàm lượng BOD và COD Khi nước qua bể Aerotank, BOD và COD vẫn còn lớn, khiến bể không thể xử lý bùn hoạt tính và tạo ra mùi hôi thối Dầu mỡ tiếp tục tràn qua bể lắng, làm cho bùn không thể lắng xuống mà nổi lên cùng với dầu mỡ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả hoạt động của các công trình phía sau.
5.1.2 Dựa vào kết quả thí nghiệm
Bể tuyển nổi có khả năng loại bỏ hầu hết lượng dầu và tạp chất lơ lửng trong nước thải Trong khi đó, bể tách dầu chỉ có thể tách lớp dầu nổi trên bề mặt, không hiệu quả trong việc loại bỏ dầu bám vào các hạt cặn.
