Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn yên thành – nghệ an

  • Số trang: 156 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 19 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đợt thực tập làm đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân. Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô viện CNSH và Môi Trường, trường Đại học Nha trang đã cung cấp những kiến thức quý báu trong thời gian học tập vừa qua. Đặc biệt, em xin gửi đến thầy giáo Ngô Đăng Nghĩa lời cảm ơn sâu sắc, thầy đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Xin cảm ơn quý thầy cô phản biện đã dành thời gian quan tâm đến đồ án, đóng góp những ý kiến quý báu để đồ án được hoàn thiện hơn. Ngoài ra em cũng gửi lời cảm ơn đến các anh chị phòng kĩ thuật nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Thành – Nghệ An đã tạ điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực tập tại nhà máy. Em xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng 6, năm 2012. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Dung. ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................i MỤC LỤC ..............................................................................................................ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..........................................viii DANH MỤC CÁC BẢNG .....................................................................................ix DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................xi MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN VÀ NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN YÊN THÀNH ....................................................................3 1.1 Tổng quan về củ sắn.......................................................................................3 1.1.1 Cấu tạo của củ sắn. ..................................................................................3 1.1.2 Phân loại củ sắn.......................................................................................3 1.1.3 Thành phần hóa học của củ sắn................................................................4 1.2 Tổng quan về ngành chế biến tinh bột sắn. .....................................................4 1.2.1 Hiện trạng ngành chế biến tinh bột sắn ở Việt nam. .................................4 1.2.2 Quy mô sản xuất tinh bột sắn...................................................................5 1.2.3 Quy trình chế biến tinh bột sắn trong và ngoài nước. ...............................5 1.3 Hiện trạng môi trường của quá trình sản xuất tinh bột sắn..............................6 1.3.1 Nước thải.................................................................................................6 1.3.1.1 Nguồn gây ô nhiễm. ................................................................................ 6 1.3.1.2 Tác động của các chất ô nhiễm trong nước thải. .................................. 7 1.3.2 Khí thải....................................................................................................8 1.3.3 Chất thải rắn. ...........................................................................................8 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn.` .............................................9 1.4.1 Phương pháp cơ học. ...............................................................................9 1.4.1.1 Song chắn rác. ......................................................................................... 9 1.4.1.2 Bể lắng cát. .............................................................................................. 9 iii 1.4.1.3 Bể lắng. .................................................................................................... 9 1.4.1.4 Bể vớt dầu mỡ. ........................................................................................ 9 1.4.1.5 Bể lọc. .................................................................................................... 10 1.4.2 Phương pháp hóa lý. .............................................................................. 10 1.4.2.1 Phương pháp keo tụ và đông tụ. .......................................................... 10 1.4.2.2 Tuyển nổi............................................................................................... 10 1.4.2.3 Hấp phụ. ................................................................................................ 11 1.4.2.4 Phương pháp trao đổi ion. .................................................................... 11 1.4.2.5 Các quá trình tách bằng màng. ............................................................. 11 1.4.2.6 Phương pháp điện hoá. ......................................................................... 11 1.4.2.7 Phương pháp trích ly. ........................................................................... 11 1.4.3 Phương pháp hóa học. ........................................................................... 12 1.4.3.1 Phương pháp trung hoà. ........................................................................ 12 1.4.3.2 Phương pháp oxy hoá khử ................................................................... 12 1.4.3.3 Khử trùng nước thải. ............................................................................. 12 1.4.4 Phương pháp sinh học............................................................................ 13 1.4.4.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên. ...... 13 1.4.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo. ... 14 1.5 Một số quy trình xử lý nước thải trong công nghệ sản xuất tinh bột sắn ....... 17 1.5.1 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phước Long – xã Bù Nho – huyện Phước long- tỉnh Bình Phước. ................................................................................... 17 1.5.2 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Hoàng Minh........................................... 18 1.6 Tổng quan về nhà máy tinh bột sắn Yên Thành – Nghệ An. ......................... 19 1.6.1 Giới thiệu về nhà máy............................................................................ 19 1.6.2 Vị trí và quy mô hoạt động của nhà máy................................................ 20 1.6.3 Cơ cấu tổ chức cán bộ - công nhân viên................................................. 20 1.6.4 Năng lực sản xuất và sản phẩm. ............................................................. 22 1.6.5 Đặc điểm tổ chức sản xuất kinh doanh................................................... 22 1.6.6 Hiện trạng điều kiện tự nhiên................................................................. 23 iv 1.6.6.1 Điều kiện khí hậu. ................................................................................. 23 1.6.6.2 Tài nguyên sinh vật và hệ sinh thái khu vực. ...................................... 23 1.6.7 Quy trình sản xuất. ................................................................................ 24 1.6.7.1 Sơ đồ quy trình sản xuất của nhà máy tinh bột sắn Yên Thành......... 24 1.6.7.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình sản xuất: ............................................... 25 1.6.8 Hiện trạng môi trường của nhà máy tinh bột sắn Yên Thành.................. 27 1.6.8.1 Nguồn phát sinh chất thải từ hoạt động công nghệ sản xuất. ............. 28 1.6.8.2 Các loại ô nhiễm chính tại nhà máy. ................................................... 29 1.6.9 Kết quả khảo sát hiện trạng xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn Yên Thành. ............................................................................................................ 33 1.6.9.1 Sơ đồ quy trình công nghệ thực tế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn Yên Thành. .............................................................................................. 33 1.6.9.2 Thuyết minh quá trình vận hành xử lý nước thải................................ 33 1.6.9.3 Kết quả các thông số nước thải tại nhà máy. ...................................... 38 1.6.9.4 Nhận xét ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống:................................ 39 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................... 40 2.1 Đối tượng nghiên cứu................................................................................... 40 2.1.1 Các thông số đầu vào............................................................................. 40 2.1.2 Thông số đầu ra .................................................................................... 40 2.2 Cơ sở xây dựng các phương pháp đề xuất. ................................................... 41 2.2.1 Cơ sở lý thuyết khi sử dụng phương pháp xử lý cặn lơ lửng. ................. 41 2.2.2 Cơ sở lựa chọn bể axit hóa để xử lý CN................................................. 42 2.2.3 Cơ sở lựa chọn xử lý kỵ khí UASB........................................................ 43 2.2.4 Cơ sở lựa chọn hiếu khí. ........................................................................ 45 2.2.5 Cơ chế xử lý nitơ, phot pho.................................................................... 46 2.3 Phương pháp tính toán các công trình xử lý nước thải. ............................ 47 2.4 Thể hiện các công trình trên bản vẽ. ............................................................. 47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ........................................................................................... 48 v 3.1 Các phương án đề xuất:................................................................................ 48 3.1.1 Phương án 1........................................................................................... 48 3.1.2 Phương án 2........................................................................................... 51 3.2 Tính toán các công trình xử lý theo 2 phương án đề xuất.............................. 53 3.2.1 Tính toán phương án 1........................................................................... 53 3.2.1.1 Hầm bơm tiếp nhận............................................................................... 53 3.2.1.2 Song chắn rác. ....................................................................................... 54 3.2.1.3 Bể axit hóa ............................................................................................ 57 3.2.1.4 Bể lắng đợt 1. ........................................................................................ 58 3.2.1.5 Bể chứa dung dịch NaOH. ................................................................... 61 3.2.1.6 Bể trung hòa. ......................................................................................... 61 3.2.1.7 Bể UASB .............................................................................................. 62 3.2.1.8 Aerotank. ............................................................................................... 73 3.2.1.9 Bể lắng đợt 2 . ....................................................................................... 86 3.2.1.10 Hồ Sinh học ........................................................................................ 89 3.2.1.11 Bể nén bùn........................................................................................... 91 3.2.1.12 Tổng hợp kết quả xử lý nước thải phương án 1 ................................ 93 3.2.2 Tính toán phương án 2:.......................................................................... 97 3.2.2.1 Hầm bơm tiếp nhận. . ........................................................................... 97 3.2.2.2 Song chắn rác: ....................................................................................... 97 3.2.2.3 Bể lắng cát. ........................................................................................... 98 3.2.2.4 Bể axit ................................................................................................. 102 3.2.2.5 Bể trung hòa ........................................................................................ 102 3.2.2.6 Bể keo tụ tạo bông. ............................................................................. 102 3.2.2.7 Bể UASB ............................................................................................. 109 3.2.2.8 Bể lọc sinh học tải trọng cao ............................................................. 111 3.2.2.9 Bể lắng đợt 2 ...................................................................................... 116 3.2.2.10 Hồ sinh học. ...................................................................................... 118 3.2.2.11 Sân phơi bùn: .................................................................................... 118 vi 3.2.2.12 Tổng hợp kết quả xử lý nước thải theo phương án 2...................... 120 3.3 Khái toán chi phí và lựa chọn công nghệ xử lý. .......................................... 123 3.3.1 Khái toán chi phí xây dựng. ................................................................. 123 3.3.1.1 Phương án 1. ....................................................................................... 123 3.3.1.2 Phương án 2. ...................................................................................... 125 3.3.2 Chi phí vận hành.................................................................................. 128 3.3.2.1. Chi phí điện năng ............................................................................... 128 3.3.2.2 Chi phí hóa chất .................................................................................. 130 3.3.2.3 Chi phí công nhân vận hành: .............................................................. 130 3.3.2.4 Tính chi phí xử lý 1m3 nước thải ....................................................... 130 3.3.3 Lựa chọn công nghệ xử lý: .................................................................. 130 3.3.3.1 Ưu điểm, nhược điểm chung của cả 2 phương án ............................ 130 3.3.3.2 Ưu điểm nhược điểm phương án 1 .................................................... 131 3.3.3.3 Ưu, nhược điểm của phương án 2..................................................... 132 3.3.3.4 So sánh và lựa chọn công nghệ xử lý. .............................................. 133 3.4 Quản lý, vận hành trạm xử lý nước thải...................................................... 135 3.4.1 Nguyên tắc quản lý vận hành trạm xử lý nước thải. ............................. 135 3.4.2 Những phương pháp kiểm tra theo dõi sự làm việc của các công trình. ...... 135 3.4.2.1 Kiểm tra sự làm việc của công trình làm sạch .................................. 135 3.4.2.2 Bể UASB ............................................................................................. 136 3.4.2.3 Bể aerotank.......................................................................................... 137 3.4.2.4 Bể lắng đợt 2: ..................................................................................... 139 3.4.3 Những nguyên nhân phá huỷ chế độ làm việc bình thường của các công trình xử lý nước thải - biện pháp khắc phục. ................................................. 140 3.4.4 Tổ chức quản lý và kỹ thuật an toàn..................................................... 140 3.4.4.1 Tổ chức quản lý. ................................................................................. 140 3.4.4.2 Kỹ thuật an toàn. ................................................................................. 141 3.4.4.3 Bảo trì. ................................................................................................. 141 vii KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO: .................................................................................. 145 PHỤ LỤC Bản vẽ 1: Mặt cắt nước. Bản vẽ 2: Mặt bằng hệ thống xử lý. Bản vẽ 3: Hầm bơm tiếp nhận. Bản vẽ 4: Bể điều hòa. Bản vẽ 5: Bể lắng 1. Bản vẽ 6: Bể trung hòa. Bản vẽ 7: Bể UASB. Bản vẽ 8: Bể Aerotank. Bản vẽ 9: Bể lắng 2. Bản vẽ 10: Bể nén bùn. viii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy sinh hóa, mgO2/l. COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy hóa học, mgO2/l. DO : Dissolved Oxygen – Ôxy hòa tan, mgO2/l. UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể với lớp bùn kỵ khí dòng hướng lên. F/M : Food / Micro - organism – Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật trong môi trường. MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/l. MLVSS : Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn lỏng, mg/l. SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/l. VSS : Volatile Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi, mg/l. TN : Tổng nitơ. TP : Tổng photpho. CN : Xianua. h : Giờ. S : Giây. NXB : Nhà xuất bản. QCVN : Quy chuẩn Việt Nam. ngd : Ngày đêm. PA : Phương án. PP : Phương pháp. STT : Số thứ tự. ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học của vỏ củ sắn và bã sắn. .........................................4 Bảng 1.2: Các nguồn phát sinh chất thải ở nhà máy tinh bột sắn Yên Thành.......... 27 Bảng 1.3: Kết quả thí nghiệm ở đầu vào và đầu ra sau xử lý:................................ 38 Bảng 2.1: Các thông số của nước thải tại nhà máy tinh bột sắn Yên Thành............ 40 Bảng 2.2: Các thông số đầu ra của nước thải sau khi đã xử lý theo ........................ 40 Bảng 2.3: Lượng phèn cần thiết theo hàm lượng cặn của nước nguồn.................... 42 Bảng 2.4: So sánh giữa các phương pháp xử lý kỵ khí. ......................................... 44 Bảng 3.1: Giới thiệu hệ số không điều hòa phụ thuộc vào lưu lượng nước thải theo tiêu chuẩn ngành mạng lưới bên ngoài và công trình. ............................ 53 Bảng 3.2: Các thông số xây dựng song chắn rác: ................................................... 56 Bảng 3.3: Các thông số nước đầu vào của bể axit hóa............................................ 57 Bảng 3.4: Các thông số đầu ra của bể axit hóa. ...................................................... 58 Bảng 3.5: Thông số thiết kế bể lắng 1.................................................................... 60 Bảng 3.6: Nồng độ chất thải sau khi qua bể lắng đợt 1........................................... 60 Bảng 3.7: Thông số bể trung hòa. ......................................................................... 62 Bảng 3.8: Các thông số nước thải đầu vào của bể UASB. ...................................... 63 Bảng 3.9: Các thông số thiết kế bể UASB: ............................................................ 72 Bảng 3.10: Thông số nước thải sau khi qua bể UASB vào bể aerotank: ................. 73 Bảng 3.11: Thông số thiết kế bể aerotank ............................................................. 85 Bảng 3.12: Kích thước xây dựng bể lắng 2. ........................................................... 89 Bảng 3.13: Thông số nước thải đầu vào và ra khi qua bể aerotank và bể lắng 2. .... 89 Bảng 3.14: Nồng độ đầu vào và ra của phospho và nitơ cả các quá trình aerotank, bể lắng 2 và hồ hiếu kỵ khí ......................................................................... 91 Bảng 3.15: Nồng độ COD, BOD5, SS, CN đầu vào và ra sau hồ hiếu kỵ khí.......... 91 Bảng 3.16: Tổng hợp hiệu suất xử lý chất thải của từng công trình ....................... 94 Bảng 3.17: Tổng hợp kết quả xử lý nước thải phương án 1.................................... 94 Bảng 3.18: Các thông số thiết kế hầm hơm tiếp nhận phương án 2. ....................... 97 x Bảng 3.19: Các thông số thiết kế song chắn rác phương án 2................................. 97 Bảng 3.20: Các thông số nước đầu vào của bể lắng cát. ......................................... 98 Bảng 3.21: Quan hệ giữa kích thước thủy lực U0 và đường kính của hạt cát. ......... 99 Bảng 3.22: Kích thước của lắng cát được xây dựng như sau ............................... 101 Bảng 3.23: Các thông số đầu vào bể axit ............................................................. 102 Bảng 3.24: Các thông số thiết kể bể axit. ............................................................. 102 Hình 3.25: Các thông số thiết kế bể trung hòa phương án 2 ................................. 102 Bảng 3.26: Thông số thiết kế bể tạo bông. ........................................................... 107 Bảng 3.27: Theo số liệu thực nghiệm hiệu suất khử chất ô nhiễm nước thải tinh bột sắn qua bể lắng keo tụ tao bông ........................................................... 107 Bảng 3.28: Kết quả nước thải đầu vào và ra bể UASB. ....................................... 110 Bảng 3.29: Các thông số tính toán thiết kế bể lọc sinh học .................................. 112 Bảng 3.30: Kích thước xây dựng bể lắng 2 phương án 2...................................... 117 Bảng 3.31: Thông số nước thải đầu vào và đầu ra sau bể lọc sinh học và lắng 2: . 117 Bảng 3.32: Thông số nước thải đầu vào và đầu ra sau hồ hiếu kỵ khí. ................. 118 Bảng 3.33: Bảng tổng hợp hiệu suất xử lý chất thải của từng công trình PA 2. .... 120 Bảng 3.34: Tổng hợp kết quả xử lý nước thải phương án 2 ................................. 120 Bảng 3.35: Bảng khai toán chi phí xây dựng và thiết bị hệ thống xử lý PA 1 ....... 123 Bảng 3.36: Tổng diện tích xây dựng theo phương án 1 ........................................ 125 Bảng 3.37: Bảng khai toán chi phí xây dựng và thết bị hệ thống xử lý PA 1 ........ 125 Bảng 3.38: Tổng diện tích xây dựng theo phương án 2 ........................................ 127 Bảng 3.39: Bảng tổng điện năng tiêu thụ 1 ngày hoạt động của hệ thống theo phương án 1. ........................................................................................ 128 Bảng 3.40: Bảng tổng điện năng tiêu thụ 1 ngày hoạt động của hệ thống xử theo phương án 2. ........................................................................................ 129 Bảng 3.41: Bảng so sánh các vấn đề chính 2 phương án. ..................................... 134 xi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Quy trình sản xuất tinh bột sắn của Indonesia. ........................................5 Hình 1.2: Sơ đồ sản xuất tinh bột sắn ở nhà máy Phước Long. ...............................6 Hình 1.3: Hệ thống xử lý nước thải của công ty Phước Long................................. 17 Hình 1.4: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hoàng Minh.............................. 18 Hình 1.5: Cổng vào nhà máy tinh bột sắn Yên Thành ............................................ 21 Hình 1.6: Sơ đồ bộ máy tổ chức............................................................................. 22 Hình 1.7: Sơ đồ sản xuất nhà máy tinh bột sắn Yên Thành .................................... 24 Hình 1.8: Sơ đồ mặt bằng trạm xử lý nước thải nhà máy tinh bột sắn Yên Thành......... 33 Hình 1.9: Nhà máy xử lý nước thải tinh bột sắn Yên Thành................................... 35 Hình 1.10: Các công trình xử lý nước thải tại nhà máy tinh bột sắn Yên Thành. .... 36 Hình 1.11: Phòng thí nghiệm. ................................................................................ 37 Hình 1.12: Bể UASB. ............................................................................................ 37 Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn khả năng phân hủy CN tại bể axit hóa ......................... 43 Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải theo phương án đề xuất 1. ..................... 48 Hình 3.2: Sơ đồ khối công nghệ xử lý theo phương án đề xuất 2. .......................... 51 Hình 3.3: Sơ đồ song chắn rác. .............................................................................. 56 Hình 3.4 : Bố trí tấm chắn khí và tấm hướng dòng................................................. 67 Hình 3.5: Sơ đồ làm việc của hệ thống bể aerotank và bể lắng 2............................ 75 Hình 3.6: Kết quả xử lý COD qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1.......... 95 Hình 3.7: Kết quả xử lý BOD5 qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1......... 95 Hình 3.8: Kết quả xử lý TN qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1............. 96 Hình 3.9: Kết quả xử lý TP qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1. ............ 96 Hình 3.10: Kết quả xử lý SS qua các công trình xử lý nước thải theo PA 1............ 97 Hình 3.11: Sơ đồ bể hòa trộn phèn ...................................................................... 103 Hình 3.12: Sơ đồ tính toán bể lọc sinh học........................................................... 111 Hình 3.13: Kết quả xử lý COD qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2...... 121 Hình 3.14: Kết quả xử lý BOD5 qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2..... 121 Hình 3.15: Kết quả xử lý TN qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2. ........ 122 Hình 3.16: Kết quả xử lý TP qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2.......... 122 Hình 3.17: Kết quả xử lý SS qua các công trình xử lý nước thải theo PA 2........... 123 1 MỞ ĐẦU 1. Cơ sở hình thành đề tài. Ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới, sắn là cây lương thực đứng hàng thứ 3 sau lúa và ngô. Sắn thường đuợc trồng ở những nơi đất bạc màu, những nơi đất trống đồi trọc mà ở đó những cây lương thực khác không phát triển được. Cho nên sắn góp phần quan trọng trong việc phủ xanh đất trống, đồi trọc và tham gia đắc lực vào quá trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế, đặc biệt ở vùng trung du và miền núi. Nhận thức rằng thị trường tinh bột ngày càng tăng do nhu cầu sử dụng nguyên liệu cho sản xuất ngày càng tăng của các ngành chăn nuôi, chế biến thực phẩm như sản xuất bánh kẹo, mạch nha, đường glucoza, bột ngọt, miến, mì tôm…Trước tình hình đó việc đầu tư xây dựng các nhà máy chế biến tinh bột sắn là hết sức cần thiết là đúng đắn để đáp ứng nhu cầu xã hội. Bên cạnh những lợi ích kinh tế, xã hội mà dự án đem lại tất sẽ nảy sinh những vấn đề về mặt môi trường, trong đó việc ô nhiễm nước thải tinh bột sắn đang là vấn đề bức xúc cần được giải quyết tại đây, nước thải tinh bột sắn đang gây hại đến trực tiếp môi trường sống, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân sống xung quanh. Công nghiệp chế biến tinh bột sắn đã thải vào môi trường một lượng đáng kể các chất ô nhiễm. Qua khảo sát thực tại cho thấy thành phần của các loại chất thải này chủ yếu là các hợp chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng khi thải ra môi trường trong điều kiện khí hậu của nước ta nhanh chóng bị phân hủy gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường đất, nước, không khí ảnh hưởng đến môi trường sống cộng đồng dân cư trong khu vực. Đặc biệt nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Thành nằm trong khu vực đông dân cư nên vấn đề môi trường cần phải bảo đảm để tránh ảnh hưởng đến người dân. Đứng trước thực trạng môi trường đang bị suy thoái nghiêm trọng, việc tìm ra công nghệ xử lý nước thải phù hợp có ý nghĩa hết sức thiết thực nhằm cải thiện điều kiện môi trường sống, khắc phục hiện trạng ô nhiễm. Trước thực trạng trên, 2 yêu cầu thực tiễn đặt ra là cần tiến hành thiết kế một hệ thống xử lý nước thải để giảm thiểu ô nhiễm do nước thải ngành tinh bột sắn gây ra. Vì vậy em chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Thành – Nghệ An”, với mong muốn góp phần vào phát triển bền vững ngành chế biến tinh bột sắn Nghệ An. 2. Mục tiêu của đề tài.  Xác định thành phần tính chất nước thải sản xuất tinh bột sắn.  Thiết kế chi tiết hệ thống xử lý nước thải cho công ty sản xuất tinh bột sắn. 3. Nội dung đồ án. 1. Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất, khả năng gây ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trong ngành chế biến tinh bột sắn. 2. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, thu thập các phương án xử lý nước thải ngành sản xuất tinh bột sắn. 3. Khảo sát, phân tích, thu thập số liệu thực tế ở nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Thành. 4. Lựa chọn công nghệ, thiết kế cho từng công trình đơn vị theo lưu lượng và tính chất nước thải đáp ứng yêu cầu kinh tế và điều kiện của nhà máy để nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B QCVN 40:2011/BTNMT. [11] 5. Đề ra phương án vận hành hệ thống xử lý nước thải. 4. Giới hạn của đề tài. Tập trung vào xử lý các chỉ tiêu nước thải chưa đạt tiêu chuẩn chất lượng hiện hành. Sử dụng mẫu phân tích nước thải đã được cung cấp tại nhà máy tinh bột sắn Yên Thành để thiết kế hệ thống xử lý nước thải, tính toán xây dựng công trình. Thời gian thực hiện: 20/02/2012 đến 02/06/2012. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN VÀ NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN YÊN THÀNH 1.1 Tổng quan về củ sắn. Cây sắn được trồng phổ biến tại các vùng nhiệt đới (80 quốc gia). Đây là loại lương thực đứng thứ 3 trên thế giới sau mía và gạo. 1.1.1 Cấu tạo của củ sắn. Củ sắn thường có dạng hình trụ, vuốt hai đầu. Kích thước củ tùy thuộc vào thành phần dinh dưỡng của đất và điều kiện trồng, dài 0,1 ÷ 1m, đường kính 2 - 10 cm. Cấu tạo gồm 4 phần chính: lớp vỏ gỗ, lớp vỏ cùi, phần thịt củ và phần lõi. - Vỏ gỗ: gồm những tế bào xếp sít, thành phần chủ yếu là cellulose và hemicellulose, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ khỏi tác động bên ngoài. Vỏ gỗ mỏng, chiếm 0,5 - 5% trọng lượng củ. - Vỏ cùi: dày hơn vỏ gỗ, chiếm 5 – 20% trọng lượng củ. Gồm các tế bào thành dày, thành tế bào chủ yếu là cellulose, bên trong tế bào là các hạt tinh bột, các chất chứa nitrogen và dịch bào. Trong dịch bào có tannin, sắc tố, độc tố, các enzyme… - Thịt củ sắn là thành phần chủ yếu trong củ, gồm các tế bào nhu mô thành mỏng là chính, thành phần chủ yếu là cellulose, pentosan. Bên trong tế bào là các hạt tinh bột, nguyên sinh chất, glucide hòa tan và nhiều nguyên tố vi lượng khác. - Lõi củ sắn ở trung tâm dọc suốt thân củ , chiếm 0,3- 1% trọng lượng củ. 1.1.2 Phân loại củ sắn. Dựa theo hàm lượng độc tố có trong củ sắn (củ sắn đắng hay củ sắn ngọt). + Củ sắn đắng (M. Utilissima) có hàm lượng HCN hơn 50 mg/kg củ. Giống này thường có lá 7 cánh, cây thấp và nhỏ. Củ sắn đắng có thành phần tinh bột cao, sử dụng phổ biến làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp hóa dược… 4 + Củ sắn ngọt (M. Dulcis) có hàm lượng HCN dưới 50 mg/kg củ. Giống này thường có 5 lá cánh, mũi mác, cây cao, thân to, hàm lượng HCN nhỏ hơn 50mg/kg . 1.1.3 Thành phần hóa học của củ sắn. - Thành phần hóa học củ sắn thay đổi tùy thuộc vào giống, tính chất, độ dinh dưỡng của đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch. Bảng 1.1: Thành phần hóa học của vỏ củ sắn và bã sắn. [ 2 ] Thành phần Vỏ củ sắn (mg/100mg) Bã phơi khô (mg/100mg) Độ ẩm 10,8 – 11,4 12,5 – 13 Tinh bột 28 – 38 51,8 – 63 Sợi thô 8,2 – 11,2 12,8 – 14,5 Protein thô 0,85 – 1,12 1,5 – 2 Độ tro 1 – 1,45 0,58 – 0,65 Đường tự do 1 – 1,4 0,37 – 0,43 HCN vết 0,005 – 0,009 Pentosan vết 1,95 – 2,4 Các loại Polysaccharide 6,6 – 10,2 4 – 8,492 “Nguồn:Hội thảo giảm ô nhiễm trong công nghiệp chế biến tinh bột Hà Nội, 1998” - Đường trong củ sắn chủ yếu là glucose và một ít maltose, saccharose. - Chất đạm trong củ sắn đến nay vẫn chưa được nghiên cứu, tuy nhiên hàm lượng đạm trong củ sắn khá thấp nên ít ảnh hưởng đến môi trường . - Ngoài thành phần dinh dưỡng, trong củ sắn còn có độc tố, tanin, sắc tố và cả hệ enzyme phức tạp. Đặc biệt trong củ sắn có chứa độc tố CN-. 1.2 Tổng quan về ngành chế biến tinh bột sắn. 1.2.1 Hiện trạng ngành chế biến tinh bột sắn ở Việt nam. Việt Nam là 1 nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau Indonesia và Thái Lan. Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Trung Quốc, Đài Loan. Cùng với diện tích sắn được mở rộng, sản lượng cũng như năng suất tinh bột sắn được sản xuất cũng tăng lên theo thời gian. Năm 2010, cả nước có trên 5 500.000 ha trồng sắn với sản lượng trên 8 triệu tấn. Tính cho tới hết tháng 11/2010 có khoảng 3 triệu tấn sắn và tinh bột đã được xuất khẩu với tổng trị giá gần 500 triệu USD. Thị trường xuất khẩu chính vẫn là Trung Quốc, chiếm 90% kim ngạch. Tiếp theo là Hàn Quốc chiếm 5,5%, Đài Loan 2%, Châu Âu 1,7% và một phần rất nhỏ bắt đầu đến được Nhật Bản. 1.2.2 Quy mô sản xuất tinh bột sắn. Việt Nam hiện tồn tại 3 loại quy mô sản xuất tinh bột sắn điển hình sau: 1. Qui mô nhỏ (hộ và liên hộ): Đây là quy mô có công suất 0,5 - 10 tấn tinh bột sản phẩm/ngày. Công nghệ thủ công, thiết bị tự tạo hoặc do các cơ sở cơ khí địa phương chế tạo. Hiệu suất thu hồi và chất lượng tinh bột sắn không cao. 2. Qui mô vừa: Đây là các doanh nghiệp có công suất dưới 100 tấn tinh bột sản phẩm/ ngày. Số cơ sở chế biến sắn quy mô vừa chiếm 16- 20%. Đa phần các cơ sở đều sử dụng thiết bị chế tạo trong nước nhưng có khả năng tạo ra sản phẩm có chất lượng không thua kém các cơ sở nhập thiết bị của nước ngoài. 3. Qui mô lớn: Nhóm này gồm các doanh nghiệp có công suất trên 100 tấn tinh bột sản phẩm/ngày với công nghệ, thiết bị nhập từ Châu Âu, Trung Quốc, Thái Lan có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao hơn, đạt chất lượng sản phẩm cao hơn, và sử dụng ít nước hơn so với công nghệ trong nước.Tới nay cả nước đã có trên 100 nhà máy chế biến tinh bột sắn cả nước ở qui mô lớn, công suất 50 - 250 tấn tinh bột sắn/ngày và trên 4.000 cơ sở chế biến thủ công. 1.2.3 Quy trình chế biến tinh bột sắn trong và ngoài nước.  Quy trình công nghệ ở Indonesia. Củ sắn Tinh bột Sấy khô Băm nghiền Lắng ép Đóng Lọc Quạt hút Quạt hút Hình 1.1: Quy trình sản xuất tinh bột sắn của Indonesia. 6  Nhà máy sản xuất tinh bột Phước Long – Xã Bù Nho – Huyện Phước Long – Tỉnh Bình Phước. Củ sắn tươi Băng tải Gọt vỏ Rửa Ép bã Băng tải Băm nghiền Làm nguội Lọc Lắng ly tâm Tinh bột Đóng gói Sấy khô Quạt hút Hơi nóng Hình 1.2: Sơ đồ sản xuất tinh bột sắn ở nhà máy Phước Long. 1.3 Hiện trạng môi trường của quá trình sản xuất tinh bột sắn. 1.3.1 Nước thải. 1.3.1.1 Nguồn gây ô nhiễm. Nước sản xuất được sử dụng nhiều nhất ở công đoạn rửa và ly tâm tách bã. Nước thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc trưng như: pH thấp, hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dưỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh hoá học (BOD), nhu cầu oxy hoá học (COD)... với nồng độ rất cao, vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn môi trường. Nước thải được sinh ra từ các công đoạn sản xuất chính sau đây: - Bóc vỏ, mài củ, ép bã: chứa một hàm lượng lớn cyanua, alcaloid, antoxian, protein, xenluloza, pectin, đường và tinh bột. Đây là nguồn chính gây ô nhiễm nước thải, có chứa SS, BOD, COD rất cao. 7 - Lắng trích ly: chứa tinh bột, xenluloza, protein thực vật, lignin và cyanua, do đó có SS, BOD, COD rất cao, pH thấp. - Rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: có chứa dầu máy, SS, BOD. - Nước thải sinh hoạt (nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa các chất cặn bã, SS, BOD, COD, các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh vật… - Nước mưa chảy tràn tại nhà máy cuốn theo các chất cặn bã, rác, bụi. - Từ số liệu trên cho thấy chất lượng nước thải từ quy trình sản xuất tinh bột sắn hoàn toàn không đáp ứng được tiêu chuẩn môi trường. Ngoài tính chất axit, nước thải còn chứa lượng chất rắn, các chất hữu cơ, HCN cần được xử lý. 1.3.1.2 Tác động của các chất ô nhiễm trong nước thải. - Sự ô nhiễm của các chất hữu cơ dẫn đến suy giảm nồng độ ôxy hòa tan (DO) nước. Ôxy hòa tan giảm sẽ tác động nghiêm trọng đến hệ thủy sinh, đặc biệt là hệ vi sinh vật. Khi xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí với hàm lượng BOD quá cao sẽ gây thối nguồn nước và giết chết hệ thủy sinh, gây ô nhiễm không khí xung quanh và phát tán trên phạm vi rộng theo chiều gió. - Tác động của chất rắn lơ lửng (SS). Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực tới tài nguyên thủy sinh đồng thời gây mất cảm quan, bồi lắng lòng hồ, sông suối... - Tác động của axít hữu cơ xyanuahydric (HCN): Axit này gây độc toàn thân cho người. Xyanua ở dạng Iỏng trong dung dịch là chất linh hoạt, khi vào cơ thể nó kết hợp với enzym trong xitochrom làm ức chế khả năng cấp ôxy cho hồng cầu. Do đó, các cơ quan của cơ thể bị thiếu ôxy. Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng, buồn nôn. Nồng độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, da hồng, co giật, mê man, bất tỉnh, hoa mắt, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và gây tử vong. 8 1.3.2 Khí thải. - Bã thải rắn, hồ xử lý nước thải yếm khí, sinh khí H2S, NH4. - Lò hơi, phương tiện chuyên chở, sinh khí NOx, SOx, CO, CO2, HC. - Khu vực sấy và đóng bao có nhiều bụi tinh bột sắn. - Kho bãi chứa nguyên liệu củ sắn tươi có bụi, đất, cát, sắn phế liệu, vi sinh vật. - Bãi nhập nguyên liệu, than, dây chuyền nạp liệu có bụi đất cát. - Gầu tải, máy xát trống, máy bóc vỏ, máy sấy tinh bột, máy phát điện, quạt gió, xe vận tải... gây tiếng ồn. Khí thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn có mùi hôi. Mùi hôi hình thành do sự phân huỷ của tinh bột sắn và các chất hữu cơ. Các chất này có trong bã thải, lưu đọng trong thiết bị sản xuất và khu vực nhà xưởng. Nước thải lưu trữ trong hồ bị phân huỷ yếm khí cũng gây mùi hôi và gây khó chịu đối với công nhân lao động trực tiếp sản xuất và dân cư lân cận. 1.3.3 Chất thải rắn. Chất thải rắn sinh ra trong quá trình sản xuất chủ yếu bao gồm: - Vỏ gỗ và vỏ củ, chiếm khoảng 2- 3 % lượng sắn củ tươi, được loại bỏ ngay từ khâu bóc vỏ. - Xơ và bã sắn được thu nhận sau khi đã lọc hết tinh bột. Loại chất thải rắn này thường chiếm 15 - 20 % lượng sắn tươi, gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý kịp thời. Xơ và bã sắn sau khi trích ly được tách nước làm thức ăn gia súc. - Mủ: lượng mủ khô chiếm khoảng 3,5 - 5 % sắn củ tươi. Mủ được tách ra từ dịch sữa, gây mùi rất khó chịu do quá trình phân hủy sinh. Mủ được sử dụng làm thức ăn gia súc. 9 - Bao bì phế thải, bùn lắng sinh ta từ hệ thống xử lý nước thải. Chất thải rắn có khối lượng rất lớn. Nếu không thu gom và xử lý ngay trong ngày thì quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong chất thải rắn sau 48 giờ sẽ tạo ra các khí H2S, NH4… gây mùi hôi thối làm ô nhiễm môi trường. 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải tinh bột sắn.` 1.4.1 Phương pháp cơ học. Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ học bao gồm: 1.4.1.1 Song chắn rác. Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác. Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể mêtan). Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác. Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. 1.4.1.2 Bể lắng cát. Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát … ra khỏi nước thải. 1.4.1.3 Bể lắng. Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dòng nước đến công trình xử lý tiếp theo. Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn) tới công trình xử lý cặn . 1.4.1.4 Bể vớt dầu mỡ. Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công ngiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ. Đối với nước thải sinh hoạt khi
- Xem thêm -