THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÔNG SUẤT 1000M3/NGÀY.ĐÊM CHO CÔNG TY CỔ PHẦN M
Mục tiêu của đề tài
Nắm được nguồn gốc phát sinh và đặc trưng của nước thải mía đường Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đảm bảo loại bỏ những ô nhiễm trong nước thải của công ty trước
2 khi xả ra nguồn tiếp nhận Bên cạnh tính hiệu quả, hệ thống phải có chi phí thích hợp và phù hợp với điều kiện, yêu cầu của công ty
Nước thải sau khi xử lý được thải ra hồ Ea Knốp phải đạt giá trị cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT.
Nội dung thực hiện
Giới thiệu tổng quan về Công ty Cổ phần Mía đường ĐăkLăk
Tổng quan các phương pháp, công nghệ xử lý nước thải mía đường đang được áp dụng để đề ra công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện của công ty
Tổng quan về thành phần và tính chất nước thải của Nhà máy sản xuất Mía đường ĐăkLăk
Lên phương án và lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp
Tính toán, thiết kế công nghệ xử lý phù hợp đã đề xuất
Tính toán kinh tế các công nghệ được đề xuất
So sánh, kết luận và đề xuất phương án thích hợp
Thực hiện bản vẽ chi tiết các công trình thi công.
Phạm vi, đối tượng nghiên cứu
Phạm vi: Đề tài giới hạn trong phạm vi tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất mía đường ĐăkLăk Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ xử lý nước thải mía đường
Thời gian thực hiện: từ 1/3/2019 đến 16/7/2019
Phương pháp thực hiện đề tài
Phương pháp thu thập số liệu: Tìm kiếm thông tin, thu thập số liệu về điều kiện tự nhiên, tình hình phát triển kinh tế, nhu cầu tiêu thụ và năng suất hoạt động của nhà máy, từ đó có cơ sở để đánh giá hiện trạng và tải lượng nước thải phát sinh, ô nhiễm do hoạt động sản mía đường của nhà máy
Phương pháp tham khảo: Trong quá trình thực hiện, tham khảo ý kiến của giáo viên hướng đẫn, đồng thời tham khảo từ các sách viết về xử lý nước thải có liên quan
Phương pháp tính toán: Dựa vào các công thức toán học từ các sách, tài liệu để tính toán các đơn vị của hệ thống xử lý nước thải, bao gồm tính toán cả chi phí thi công, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng
Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của các công nghệ xử lý, bao gồm về hiệu quả xử lý cũng như là lợi ích kinh tế để chọn ra công nghệ hợp lý nhất
Phương pháp thiết lập bản vẽ: Sử dụng phần mền AutoCad để mô tả, thiết lập bản vẽ chi tiết của các đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải.
Ý nghĩa của đề tài
Hiểu hơn về đặc tính của nước thải nhà máy Mía đường Đề tài giúp hiểu hơn về việc tìm hiểu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy Mía đường ĐăkLăk Từ đó góp phần bảo vệ môi trường, hạn chế ô nhiễm nguồn nước, cải thiện môi trường ngày càng tốt hơn
Giúp tìm ra nguyên nhân ô nhiễm, từ đó có thể quản lý, xử lý nước thải tốt hơn Đề xuất được sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy Bia phù hợp
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN MÍA ĐƯỜNG ĐĂKLĂK VÀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG
Tổng quan về Công ty Cổ phần Mía đường ĐăkLăk
Nhà máy được xây dựng tại Tiểu khu 206, xã YaTờ Mốt, huyện Ea Súp, Đăk Lăk
1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển
Nhà máy Đường ĐăkLăk thuộc Công ty CP Mía đường ĐăkLăk được xây dựng từ năm 1994 và chính thức đi vào hoạt động từ vụ mía năm 1997-1998 với công suất 500 tấn mía cây/ ngày Đến cuối năm 2017, nhà máy đã được công ty đầu tư nâng cấp toàn bộ trang thiết bị hiện đại nhằm đảm bảo hiệu quả sản xuất kinh doanh, tạo ra những sản phẩm chất lượng cao, được người tiêu dùng trong và ngoài nước ghi nhận, ủng hộ, đồng thời giảm thiểu đáng kể những tác động đến môi trường
Hiện nay, công suất tiêu thụ nguyên liệu mía của Nhà máy Đường ĐăkLăk đã được nâng lên 3.500 tấn/ngày, gấp 7 lần so với năm đầu hoạt động Đây là bước tiến quan trọng trong quá trình phát triển của Nhà máy cũng như của doanh nghiệp sau nhiều lần đổi tên và tích cực thực hiện cổ phần hóa theo chủ trương chung của Chính phủ Ông Đoàn Ngọc Sơn, Tổng Giám đốc Công ty CP Mía đường ĐăkLăk, huyện Ea Kar, tỉnh Đắk Lắk cho biết: “Sau khi cổ phần 100% vốn tư nhân, Công ty đã tái cơ cấu lại công tác tổ chức và đầu tư đổi mới toàn bộ trang thiết bị hiện đại cho Nhà máy để thích nghi với tình hình sản xuất kinh doanh trong thời kỳ hội nhập Toàn bộ trang thiết bị của Nhà máy đã được thay thế bằng công nghệ mới của Ấn Độ và của châu Âu nên đã nâng cao được hiệu quả sản xuất và giảm thiểu được những tác động xấu đến môi trường”
1.1.3 Các loại hình kinh doanh
Theo Giấy CNĐKKD và Đăng ký thuế Công ty cổ phần số 6000181156 do Sở Kế hoạch và Đầu tư Tỉnh Đak Lak cấp lần đầu ngày 28/06/2006 và đăng ký thay đổi lần 2 ngày 30/03/2010, Công ty được phép kinh doanh các lĩnh vực sau:
- Sản xuất, chế biến đường mía
- Chế biến hạt điều nhân xuất khẩu
- Sản xuất nước tinh khiết, nước ngọt có gas và không gas
- Sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh
- Đại lý mua bán xăng dầu và chất bôi trơn động cơ
- Mua bán hàng vật tư nông nghiệp, nông sản
- Kinh doanh vận tải hàng hoá bằng ôtô
- Cho thuê mặt bằng, kho bãi.
Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất mía đường
1.2.1 Tổng quan về quy trình công nghệ sản xuất
Nguyên liệu để sản xuất là mía Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Việc chế biến đường phải thực hiện nhanh, ngay trong mùa thu hoạch để tránh thất thoát sản lượng và chất lượng đường Công nghiệp chế biến đường hoạt động theo mùa vụ do đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu hoạch Quy trình cộng nghệ sản xuất đường gồm hai giai đoạn: sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh luyện
Mía là nguyện liệu chế biến đường, do đó quá trình gia công và điều kiện kỹ thuật chế biến đường đều căn cứ vào mía, đặc biệt là tính chất và thành phần của nước mía Thành phần hóa học của mía phụ thuộc vào giống mía, đất đai, khí hậu, mức độ chín, sâu bệnh, …
Thành phần của mía thay đổi theo vùng, nhưng dao động trong khỏang sau:
Bảng 1 1: Thành phần của mía
Chất hữu cơ (ngoại trừ đường) 0,5 – 1%
Nước mía có tính axit (pH = 4,9-5,5), đục (do sự hiện diện của các chất keo như sáp protein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh lục Thành phần của nước mía như sau:
Bảng 1 2: Thành phần của nước mía
Chất hữu cơ (ngoại trừ đường) 0.5 – 1%
Nước mía có màu do các nguyên nhân sau:
- Từ thân cây mía: màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và tanin gây ra
- Do các phản ứng phân hủy hóa học: Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ, nước mía bị đổi màu
- Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác
- Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu xanh lục Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị lọai bỏ bằng phương pháp lọc
- Anthocyanin chỉ có trong lọai mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan trong nước Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu xanh lục thẫm Màu này khó bị loại bỏ bằng cách kết tủa với vôi (vì lượng vôi dùng trong công nghệ sản xuất đường không đủ lớn) hay với H2SO4
- Saccharetin thường có trong vỏ cây mía Khi thêm vôi, chất này sẽ trở thành màu vàng được trích ly Tuy nhiên lọai màu này không gây độc, ở môi trường pH 1 là dư thừa chất dinh dưỡng, F/M 0.6, không chứa các thành phần độc hại nên hoàn toàn có thể xử lý bằng phương pháp sinh học Tuy nhiên hàm lượng chất dinh dưỡng đa lượng Nito và Photpho thấp, do đó cần có biện pháp bổ sung dinh dưỡng thích hợp để sử dụng phương pháp sinh học một cách hiệu quả
Nước thải mía đường có hàm lượng ô nhiễm BOD, COD cao, hàm lượng cặn SS cao Cần có công đoạn xử lý nước thải sơ bộ để loại bỏ được một phần các chất ô nhiễm này giúp các công trình sinh học phía sau xử lý hiệu quả hơn
Tải lượng hữu cơ cao nên sử dụng phương án xử lý sinh học kỵ khí bằng UASB để giảm một phần lượng cơ chất và tiếp theo là phương án sinh học hiếu khí để hạ các thành phần ô nhiễm hòa tan đạt mức cho phép và thu hồi sinh khối tạo ra từ quá trình sinh học tiêu thụ ô nhiễm của VSV
Nước thải mía đường có độ màu do nước mía gây ra, sử dụng biện pháp keo tụ tạo bông để loại bỏ độ màu trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Nước thải sau quá trình xử lý vi sinh cần có bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩn nguy hiểm trước khi thải ra nguồn tiếp nhận
Nước thải sau xử lý được thải vào hồ Ea Knôp đạt giá trị cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT như sau:
Bảng 3 2: Thông số đầu vào và đầu ra theo quy chuẩn
STT Chỉ tiêu Đơn vị
Giá trị nước thải đầu vào
Giá trị cho phép xả vào nguồn tiếp nhận
Kq: Hệ số nguồn tiếp nhận nước thải Kq=0.6 [Theo điều 2.3.3 QCVN
Kf: Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf=1 [Theo bảng 4, điều 2.1 QCVN 40:2011/BTNMT]
Sơ đồ công nghệ đề xuất
Máy lược rác trống quay
UASB Aerotank Lắng sinh học Keo tụ, tạo bông Lắng hóa lý
Máy ép bùn Bánh bùn
Nguồn tiếp nhận đạt cột
Bể trung hòa NaOH, NPK
Tuần hoàn Đường nước thải Đường khí Đường hóa chất Đường bùn
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải từ các quá trình sản xuất, sẽ được thu gom theo mương dẫn dẫn về bể lắng cát, trước khi đến bể lắng cát, nước thải sẽ đi qua song chắn rác thô để loại bỏ các cặn có kích thước lớn, đảm bảo an toàn cho các công trình, thiết bị ở các công đoạn sau Trong bể lắng cát, cát và đất trong quá trình thu gom mía, các cặn có trong nước thải phát sinh từ nguyên liệu sẽ lắng xuống đáy, nước thải chảy trên bề mặt đến hố thu gom
Từ hố thu gom, nước thải sẽ được bơm đến bể điều hòa, nhằm mục đích điều hòa lưu lượng và đặc biệt điều hòa chất lượng để đảm bảo cho công trình xừ lý sinh học phía sau Trong bể được lắp đặt hệ thống thổi khí dưới đáy, nhằm trộn đều nước thải, xứ lý một phần các chất hữu cơ
Từ bể điều hòa nước thải sẽ được bơm sang bể lắng sơ bộ Với hàm lượng chất rắn lơ lửng đầu vào khá cao, nước thải được đưa vào bể lắng sơ bộ để lắng bỏ một phần chất rắn lơ lửng này, đảm bảo nồng độ chất rắn đầu vào các công trình xử lý sinh học phía sau phù hợp để hoạt động hiệu quả
Sau đó nước thải từ bể lắng sơ bộ sẽ chảy về bể trung hòa Tại đây, nước thải được điều chỉnh pH và dinh dưỡng để đảm bảo cho sự hoạt động của bể UASB ở phía sau Nước thải từ bể trung hòa được bơm sinh học kỵ khí UASB Trong điều kiện kỵ khí và dòng chảy ngược, sẽ tạo điều kiện các vi sinh vật thực hiện quá trình sinh học kỵ khí, sử dụng các chất hữu cơ làm thức ăn, sinh ra các khí như metan, CO2, các chất hữu cơ đơn giản Theo ước tính bể UASB có thể xử lý khoàng từ 60 – 80 % lượng BOD, COD
Sau xử lý kỵ khí nước thải tiếp tục được dẫn qua bể Aerotank, tại đây diễn ra quá trình sinh học hiếu khí Khí được thổi vào bể bằng các đĩa phân phối khí nhằm tăng cường sự xáo trộn chất bẩn và cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí, đồng thời giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng Lượng vi sinh vật hiếu khí sẽ được bổ sung bằng cách tuần hoàn bùn từ bể lắng sinh học
Tiếp theo đó, hỗn hợp nước và bùn được dẫn sang bể lắng sinh học để lắng và tách riêng nước và bùn, nước nổi lên trên, bùn lắng xuống đáy bể và được dẫn ra bể chứa bùn, đễ nén bùn, giảm lượng nước trong bùn
Nước thải sau bể lắng sẽ được dẫn sang bể keo tụ, tạo bông, nhằm xử lý lượng cặn còn sót lại, hóa chất PAC được cho vào nhằm thực hiện các phản ứng keo tụ, sau đó hóa chất polymer được thêm vào ở quá trình tạo bông Hóa chất này giúp liên kết và hình thành các bông cặn có kích thước lớn hơn, đảm bảo cho quá trình lắng Nước thải cùng các bông bùn tạo thành sẽ tiếp tục chảy ra sang bể lắng hóa lý, tại đây các bông bùn sẽ
40 lắng xuống và tách riêng với nước Nước thải được tách chảy qua bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh trong nước thải đảm bảo vệ sinh
Sau khi khử trùng, nước thải đầu ra đạt quy chuẩn môi trường QCVN 40:2011/BTNMT cột B, xả thải vào nguồn tiếp nhận
Bảng 3 3: Ước tính hiệu suất xử lý phương án 1
Thông số Giá trị ban đầu
Xử lý sinh học hiếu khí
Bể keo tụ, tạo bông, lắng II
UASB SBR (2 đơn nguyên) Keo tụ, tạo bông
Nguồn tiếp nhận đạt cột
Bể trung hòa NaOH, NPK
Bùn dư Đường khí Đường hóa chất Đường bùn Đường nước thải Máy lược rác trống quay
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải từ các quá trình sản xuất, sẽ được thu gom theo mương dẫn dẫn về bể lắng cát, trước khi đến bể lắng cát, nước thải sẽ đi qua song chắn rác thô để loại bỏ các cặn có kích thước lớn, đảm bảo an toàn cho các công trình, thiết bị ở các công đoạn sau Trong bể lắng cát, cát và đất trong quá trình thu gom mía, các cặn có trong nước thải phát sinh từ nguyên liệu sẽ lắng xuống đáy, nước thải chảy trên bề mặt đến hố thu gom
Từ hố thu gom, nước thải sẽ được bơm đến bể điều hòa, nhằm mục đích điều hòa lưu lượng và đặc biệt điều hòa chất lượng để đảm bảo cho công trình xừ lý sinh học phía sau Trong bể được lắp đặt hệ thống thổi khí dưới đáy, nhằm trộn đều nước thải, xử lý một phần các chất hữu cơ
Từ bể điều hòa nước thải sẽ được bơm sang bể lắng sơ bộ Với hàm lượng chất rắn lơ lửng đầu vào khá cao, nước thải được đưa vào bể lắng sơ bộ để lắng bỏ một phần chất rắn lơ lửng này, đảm bảo nồng độ chất rắn đầu vào các công trình xử lý sinh học phía sau phù hợp để hoạt động hiệu quả
Sau đó nước thải từ bể lắng sơ bộ sẽ chảy về bể trung hòa Tại đây, nước thải được điều chỉnh pH và dinh dưỡng để đảm bảo cho sự hoạt động của bể UASB ở phía sau Nước thải từ bể trung hòa được bơm sinh học kỵ khí UASB Trong điều kiện kỵ khí và dòng chảy ngược, sẽ tạo điều kiện các vi sinh vật thực hiện quá trình sinh học kỵ khí, sử dụng các chất hữu cơ làm thức ăn, sinh ra các khí như metan, CO2, các chất hữu cơ đơn giản Theo ước tính bể UASB có thể xử lý khoàng từ 60 – 80 % lượng BOD, COD
Sau xử lý kỵ khí nước thải tiếp tục được dẫn qua bể SBR, đây là quy trình xử lý nước thải trong bể tuần hoàn với chu kỳ thời gian sinh trưởng gián đoạn mà khả năng thích ứng với một sự đa dạng của quá trình bùn hoạt tính – như là khuấy trộn hoàn chỉnh theo lối thông thường, tháo lưu lượng, tiếp xúc ổn định và các chu trình sục khí kéo dài Bể SBR hoạt động theo một chu kỳ tuần hoàn với 5 pha bao gồm: Làm đầy, sục khí, lắng, rút nước và nghỉ
Nước thải sau bể SBR sẽ được dẫn sang bể keo tụ, tạo bông, nhằm xử lý lượng cặn còn sót lại, hóa chất PAC được cho vào nhằm thực hiện các phản ứng keo tụ, sau đó hóa chất polymer được thêm vào ở quá trình tạo bông Hóa chất này giúp liên kết và hình thành các bông cặn có kích thước lớn hơn, đảm bảo cho quá trình lắng Nước thải cùng các bông bùn tạo thành sẽ tiếp tục chảy ra sang bể lắng hóa lý, tại đây các bông bùn sẽ lắng xuống và tách riêng với nước Nước thải được tách chảy qua bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh trong nước thải đảm bảo vệ sinh
Sau khi khử trùng, nước thải đầu ra đạt quy chuẩn môi trường QCVN 40:2011/BTNMT cột B, xả thải vào nguồn tiếp nhận
Bảng 3 4: Ước tính hiệu suất xử lý phương án 2
Công trình đơn vị Thông số Giá trị ban đầu Hiệu quả xử lý Giá trị đạt được
Xử lý sinh học hiếu khí
Bể keo tụ, tạo bông, lắng II