Đồ án công nghệ II SH
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.17 MB, 58 trang )
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA HÓA
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II
Đề tài : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn
năng suất 1000 m
3
/ ngày đêm
SVTH : Lê Hữu Lâm
Lớp : 09SH
GVHD: Đoàn Thị Hoài Nam
Đà Nẵng, tháng 1 năm 2014
!
"#
i
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
MỤC LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 54
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang
1 Hình 2.1 Quy trình sản xuất tinh bột sắn thủ công 5
2 Hình 2.2 Quy trình sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp 6
3 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải nhà máy
tinh bột sắn FOCOCEV Quảng Nam công suất
1000m
3
/ngày đêm
4 Hình 4.1 Sơ đồ song chắn rác
5 Hình 4.2 Hệ thống keo tụ tạo bông
6 Hình 4.3 Sơ đồ bể lắng I
7 Hình 4.4 Sơ đồ bể UASB
8 Hình 4.5 Sơ đồ hệ thống bể Aerotank
!
"#
ii
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT Số hiệu bảng Tên bảng Trang
1 Bảng 2.1 Đặc trưng nước thải sản xuất tinh bột sắn
2 Bảng 3.1 Nồng độ các chất ô nhiểm và tiêu chuẩn đầu ra của
nước thải tại nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV Quảng
Nam
3 Bảng 4.1 Các thông số xây dựng mương đặt xong chắn rác
4 Bảng 4.2 Các thông số xây dựng hố thu gom
5 Bảng 4.3 Thông số dùng thiết kế bể điều hòa
6 Bảng 4.4 Các thông số xây dựng bể điều hòa
7 Bảng 4.5 Các thông số xây dựng bể acid
8 Bảng 4.6 Các thông số xây dựng bể trộn cơ khí
9 Bảng 4.7 Các thông số xây dựng bể phản ứng tạo bông cơ khí
10 Bảng 4.8 Các thông số xây dựng bể lắng I
11 Bảng 4.9 Các thông số xây dựng bể UASB
12 Bảng 4.10 Các thông số xây dựng bể Aerotank
13 Bảng 4.11 Các thông số xây dựng bể lắng II
14 Bảng 4.12 Các thông số xây dựng bể điều hòa
!
"#
iii
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
15 Bảng 4.13 Các thông số xây dựng bể nén bùn
16 Bảng 4.14 Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị
!
"#
iv
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
MỞ ĐẦU
$%&'!()*+%%!,-#.!/0!-#/&*!#1.+!
&$'%23/45&*6,(+%*7$!%8*%!#23/4*9#&*:;
<=&&$!>(!&?@!2*:*9#A!8*%!#%*:,!*-BC,=&
&$!>543%.,=&&$!>2+*5D%%!#5#1&E!&F+!&$'%G?@
!;
$%*=*%*+%%!,&$H%/!>*9#/&*.&!5&B2&
%(!&/#%/I*BC*J&$H%3&J&/:&*9#*=*B?&3
4*+%%!,1%1*%,=&&$!>;1*K%2%B?&BLM%
*&N%/!2.*&!&O8=&$P*5!&!5&B%1+!Q%R
&!,6*&*N.LS%&!5 ,TB!$#U!+!&!3&B*&
(V2W%/+!&$'%(+%(V;>0*%&=*/%/*
%'!3+!&$'%&O0&/%*9#=1./X*5!&2+!Q*&!%1
$#;!*&!&(&&%?2Y*&!,UI,.?2Y!83/Z20!2I!
V*34X&(!&*=1*5!&!5&B23!*2&B[**:&!&3
*,5=*;P361/R=*+%%\\Z*H/4&!]!&(&%?2Y*
&!=1*5!&!5&B^%B&_
`
a%1/b
!
"#
1
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng hệ thống
Ô nhiễm bởi nước thải tinh bột mì đang là vấn đề nan giải cần tìm ra hướng
khắc phục.Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà lượng nước thải sinh ra nhiều hay ít
Nguồn nước thải tinh bột sắn chứa nhiều hợp chất hữu cơ, độc tố cyanua, vi khuẩn,
… Nguồn nước này có nguy cơ gây ô nhiễm nặng nề các tầng nước mặt, nước
ngầm. Bên cạnh đó còn có nhiều loại khí được tạo ra bởi hoạt động của vi sinh vật
gây mùi hôi thối, ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và hệ sinh thái . Chính vì
vậy mà việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các nhà máy tinh bột sắn là một
hoạt động hết sức cần thiết.
1.2 Giới thiệu về nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV – Quảng Nam
1.2.1 Vị trí địa lý
Nhà máy Tinh Bột Sắn FOCOCEV Quảng Nam thuộc thôn 2, Xã Quế
Cường, huyện Quế Sơn, Tỉnh Quảng Nam, Vị trí Nhà máy cách quốc lộ 1A khoảng
2km về phía Tây, cách Thành phố Tam Kỳ 30km về phía Bắc, cách trung tâm
Thành phố Đà Nẵng 40 km về phía Nam.
Ranh giới Nhà máy được xác định.
- Phía Đông: Đường ven bao và đất Nông nghiệp.
- Phía Tây: Công ty phân bón Quảng Nam.
- Phía Nam: Đất trồng cây Lâm nghiệp
- Phía Bắc: Đường giao thông Tỉnh lộ 611B
1.2.2. Đặc điểm tự nhiên
Do trại thuộc địa bàn tỉnh Quảng Nam nên mang đặc điểm tự nhiên của tỉnh.
Quảng Nam trải dài 108
0
26’16” đến 108
0
44’04” độ kinh Đông, và từ 15
0
23’38” đến
15
0
38’43” độ vĩ Bắc. Phía bắc giáp thành phố Đà Nẵng và tỉnh Thừa Thiên Huế,
phía nam giáp tỉnh Quảng Ngãi và tỉnh Kon Tum, phía đông giáp biển Đông, phía
tây giáp tỉnh Sê Kông của nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào
Quảng Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có 2 mùa rõ rệt là mùa
mưa và mùa khô. Nhiệt độ trung bình 25,4
o
C, mùa đông nhiệt độ vùng đồng bằng
có thể xuống dưới 20
o
C. Độ ẩm trung bình trong không khí đạt 84%. Lượng mưa
trung bình 2.000 - 2.500mm, nhưng phân bố không đều theo thời gian và không
!
"#
2
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
gian, mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm 80% lượng mưa cả năm; mùa
mưa trùng với mùa bão, nên các cơn bão đổ bộ vào miền Trung thường gây ra lở
đất, lũ quét ở các huyện trung du miền núi và gây ngập lũ ở các vùng ven sông của
tỉnh.
Hướng gió chủ yếu vào mùa nóng là Đông Nam và vào mùa lạnh là Đông
Bắc, tốc độ gió trung bình 3-4 m/s.
1.2.3 Hệ thống giao thông vận tải
Tỉnh Quảng Nam nằm ở vị trí chiến lược của nước ta, giao thông thuận lợi cả
về đường bộ, đường hàng không, đường sắt, đường biển và ngày càng được nâng
cao, mở rộng. Tạo điều kiện cho việc tiêu thụ sản phẩm của nhà máy được rộng rãi.
Nhà máy nằm trên tỉnh lộ 611B, nối từ Quốc lộ 1A đi thị trấn Đông Phú và
đường Hồ Chí Minh, do đó việc mua,vận chuyển nguyên nhiên liệu và các sản
phẩm của nhà máy tới nơi tiêu thụ rất thuận lợi và nhanh chóng.
1.2.4 Vùng nguyên liệu
Nhà máy phát triển và thu mua nguyên liệu từ các huyện trung du miền núi
như Quế Sơn, Nông Sơn, Hiệp Đức… Ngoài ra sắn nguyên liệu từ các tỉnh Quảng
Ngãi, Thừa Thiên Huế, Kon Tum cũng được tư thương thường xuyên chuyển về
nhà máy, đảm bảo giữ năng suất ổn định.
1.2.5 Nguồn cấp điện
Cơ sở sử dụng nguồn điện do điện lực Quảng Nam cung cấp từ mạng điện
lưới quốc gia, thông qua hệ thống cung cấp điện cho khu vực huyện Quế Sơn.
1.2.6 Nguồn cung cấp nhiên liệu
Nhiên liệu được sử dụng trong trang trại là dầu DO và xăng, được cung cấp
từ hệ thống cung cấp của tỉnh.
1.2.7 Hệ thống cấp và thoát nước
Nước cung cấp sản xuất được khai thác từ sông Ly Ly, nước khai thác được
xử lý rồi đưa vào sử dụng.
Nước cấp sinh hoạt được khai thác từ giếng khoan tại chỗ
Lượng nước thải ra của nhà máy phát sinh từ các công đoạn rửa củ, phân ly,
trích ly, ly tâm làm tăng các chỉ số ô nhiễm như độ pH, BOD, COD, SS vì vậy cần
phải được đem qua xử lí rồi mới có thể đưa ra ngoài môi trường tự nhiên.
!
"#
3
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về ngành chế biến tinh bột sắn
2.1.1 .Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam
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 công nghiệp. 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 triển kinh 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.
2.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn thủ công
Sản xuất tinh bột sắn bằng thủ công được thực hiện ở các công đoạn hết sức đơn
giản chỉ cần phá vở cấu trúc tế bào và thu hồi tinh bột. Quy trình sản xuất gián
đoạn, thiết bị củ kỹ,lạc hậu, thô sơ không đồng bộ nên mức độ cơ giới hoá thấp. Vì
vậy hiệu quả thu hồi tinh bột không cao.
!
"#
4
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
Pc;_d1&$PB?&&!5&B&9*+%
e"%RR%$H%0&Gcfg
2.1.3 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở quy mô công nghiệp
Nhà máy sản xuất tinh bột sắn được sản xuất với công nghệ và thiết bị hiện
đại cho năng suất thu hồi tinh bột cao và định mức tiêu hao nguyên nhiên liệu thấp.
Công nghệ sản xuất tinh bột sắn thường nhập từ nước ngoài. Một số nhà máy áp
dụng công nghệ sản xuất tinh bột sắn ở Thái lan như: Nhà máy sản xuất tinh bột sắn
Đaklak, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Việt Nam tapioca (Tây ninh)…; Áp dụng công
nghệ của Trung Quốc như: Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Thừa Thiên Huế …
2.1.3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mô công nghiệp
!
"#
5
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
Pc;cd1&$PBB&&!5&B81+*+%%!,
e"%R"=1&!5&Bhijijkd%"#g
2.1.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn
Quy trình sản xuất tinh bột sắn có thể được chia thành các công đoạn cơ bản
sau:
_;j+%/0$#*935-*3l
Sắn củ tươi sau khi thu mua phải được chế biến ngay, sắn từ khi thu hoạch
cho đến khi chế biến khoảng hai ngày. sắn được đưa vào phểu phân phối nhằm cung
cấp cho dây chuyền sau một cách từ từ. Sắn được băng chuyền xích đưa vào thùng
quay hình trụ, nằm ngang. Tại đây dưới sự va đập của các củ sắn với nhau và củ sắn
va đập vào thành lồng, vỏ lụa, đất cát được loại bỏ, đồng thời nước được phun vào
!
"#
6
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
để rửa củ. Công đoạn này càng làm sạch càng tốt để tránh ảnh hưởng đến chất
lượng sản phẩm.
c;j+%/0%!4
Tại đây sắn được chặt nhỏ và nghiền để phá vở cấu trúc tế bào nhằm giải phóng
tinh bột thành các hạt riêng biệt và không bị hư hại ra khỏi các thành phần không
tan khác. Quá trình nghiền càng mịn thì hiệu suất thu hồi tinh bột càng hiệu quả và
ngược lại. tuy nhiên cũng không nên nghiền quá mịn sẽ tốn năng lượng và chất xơ
trở nên quá mịn dẫn đến khó tách chúng ra khỏi tinh bột. Sắn củ tươi sau khi bóc vỏ
và rửa củ được băng chuyền đưa đến máy nghiền hoặc máy băm và mài có lắp các
răng cưa, tại đây sắn được làm tơi kết hợp với nước được bơm vào tạo thành hỗn
hợp bã - nước - bột, hỗn hợp này được đưa đến hồ chứa.
Sau khi nghiền hay mài củ sắn gồm các alkaloid, các cyanide được giải phóng.
Hydrogen cyanide có khả năng bay hơi ở nhiệt độ 27
o
C, phần còn lại nằm trong
khối bột nhão. Khi cấu trúc tế bào bị phá vở chúng phản ứng ngay với oxy ngoài
không khí tạo ra các hợp chất có màu và có khả năng bám chặc vào tinh bột làm
giảm chất lượng sản phẩm. Do vậy người ta thêm dung dịch NaSO
3
, H
2
SO
3
hoặc
sục khí SO
2
vào để khử các hợp chất màu nhờ vào thế khử của các hợp chất sunfua.
Ngoài ra SO
2
còn hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
`;j+%/0&=**!&?&
Đây là công đoạn quan trọng nhất quyết định tỷ lệ thu hồi và chất lượng của
tinh bột, công đoạn này thường được tiến hành qua nhiều công đoạn.
a. Công đoạn 1: Tách bã thô
Hỗn hợp bã - nước - bột từ bể chứa được bơm qua thiết bị tách bã thô. Đây là
thiết bị ly tâm kiểu nón đứng, hỗn hợp được tách làm hai phần.
+ Phần không bị lọt lưới gồm xơ lớn, mảnh vụn được tách riêng và thu gom
vào máng dẫn đưa đến hệ thống tách tinh bột tận dụng.
+ Phần tinh bột tự do và xơ mịn lọt lỗ lưới qua ống dẫn vào thùng chứa sau đó
được tách dịch bào.
b. Công đoạn 2: Tách dịch bào
Đây là công đoạn nhằm tách dịch bào lẫn trong dịch sữa tinh bột, nhằm ngăn
chặn quá trình tạo màu và giữ được màu trắng tự nhiên của bột thành phẩm.
!
"#
7
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
Để tách dịch bào người ta dùng máy ly tâm. Dịch sữa tinh bột sau khi tách bã
thô được bơm đến máy ly tâm, dịch tinh bột được phân riêng qua ống dẫn xuống
thùng chứa và bơm qua công đoạn tiếp theo.
c. Công đoạn 3: Tách bã mịn
Sau khi tách xác lần cuối dịch sữa bột chảy xuống thùng chứa và bơm đến
thiết bị tách bã mịn để tách dịch bã còn lại.
Lượng bã thô tinh và mịn được đưa đến thiết bị tách xác tận dụng dịch sữa
thu được ở đây có nồng độ tinh bột thấp được bơm về công đoạn nghiền để làm nhỏ
và quay trở lại các thiết bị tách chiết suất để tận thu tinh bột.
Bã thu được từ công đoạn tách chiết suất có hàm lượng nước rất cao (70 –
75%) và còn chứa 12 – 14% tinh bột. Do vậy phần lớn các nhà máy sản xuất tinh
bột sắn đều dùng bã sắn để sản xuất cồn hoặc làm thức ăn cho gia súc.
m;1&&=**
Mục đích của công đoạn này là tách bớt nước trong dịch sữa bột ra để giúp
cho công đoạn sấy khô được nhanh hơn. Phần nước dịch lọt qua vãi và lưới lọc của
máy ly tâm có hàm lượng tinh bột thấp và được đưa vào máy mài để thu hồi lượng
tinh bột và tiết kiệm được nguồn nước.Tinh bột thu được sau ly tâm có độ ẩm 31 –
34%.
n;j+%/0B1(+
Bột nhão ướt thu được ở công đoạn tách nước chuyển sang sấy nhanh theo
nguyên lý sấy phun, ở đây dưới tác dụng của dòng khí nóng với vận tốc 15 – 20 m/s
tinh bột sẽ được xé tơi và làm khô rất nhanh (2 – 3 giây), sấy ở nhiệt độ 45 – 50oC
do vậy tinh bột không bị hào hóa. Sau khi được làm khô tại đây hỗn hợp tinh bột và
khí nóng được đưa qua cyclone. Ở đây tinh bột được tách ra khỏi tác nhân sấy - khí
nóng.
o;%.,20!./-%5#
Để nâng cao tính đồng nhất của sản phẩm, tinh bột thu được sau công đoạn
sấy được đưa vào sàng phân loại. Ở đây những hạt nhỏ mịn, đạt tiêu chuẩn được
đưa tới thùng chứa để đóng bao, những hạt to được đưa qua máy nghiền nhỏ, sau
đó lại được đưa quay trở lại sàng để phân loại tiếp.
!
"#
8
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
2.2. Đặc điểm nước thải nhà máy tinh bột sắn và phương án xử lý
2.2.1. Nguồn gốc và đặc trưng của nước thải sản xuất TBS
Quá trình sản xuất tinh bột sắn là một quy trình công nghệ có nhu cầu sử
dụng 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.
+ Đặc biệt trong nước thải có chứa HCN
-
là một acid có tình chất độc hại.
Đây là chất hoá học trong khoai mì gây nên trang thái say, ngộ độc khi ăn phải quá
nhiều. Trong nước thải HCN
-
là yếu tố cản trở hoạt động của vi sinh trong các công
trình sinh học .
p%c;_X*&$%*&!B?&&!5&B
!
"#
9
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
Nhận xét các chỉ tiêu nước thải như sau: Hàm lượng các chất ô nhiễm trong
nước thải ở các công đoạn chính đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép (TCVN5945 -
2005) rất nhiều lần.
+ 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
tiêu chuẩn 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
SS = 1360 - 5000 mg/l (gấp khoảng 14 - 50lần so với TCCP);
BOD = 4000 – 9000 mg/l (gấp khoảng 87 lần so với TCCP);
COD = 10000 – 15000 mg/l (gấp 140 lần TCCP).
Với đặc trưng của nước thải sản xuất tinh bột sắn như trên cho thấy nếu nước
thải không được xử lý trước khi thải vào môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng và tác động xấu tới sức khoẻ con người:
+ 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.
!
"#
10
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
+ 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 biệt được quan tâm.
2.2.2 Biện pháp áp dụng xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn
2.2.3.1. Phân luồng dòng thải
Cần phân luồng dòng thải để giảm tải lượng nước thải cần xử lý, giảm thể
tích bể cần xử lý.Việc phân luồng dòng thải trước khi xử lý sẽ tiết kiệm được chi
phí đầu tư xây dựng, giảm diện tích mặt bằng cần thiết cũng như chi phí vận hành
sau này.
Nước thải trong nhà máy chế biến tinh bột sắn có hai nguồn chính là nước
thải rửa củ và nước thải trong quá trình tinh chế bột, ngoài ra còn có một lượng
nước thải trong quá trình rửa sàn nhà, phòng thí nghiệm, nước thải sinh hoạt của
nhà máy. Vì vậy có thể phân luồng như sau:
+ Dòng nước thải ít ô nhiễm: Nước thải thu được trong quá trình rửa sắn củ
tươi chứa chủ yếu là đất, cát và một lượng nhỏ sắn bị vỡ do va đập trong quá trình
rửa củ. Lượng nước này do có độ ô nhiễm không cao nên được xử lý chủ yếu bằng
cơ học: Lắng lọc để tách đất, cát và vỏ sắn. Nước sau xử lý được quay trở lại cùng
với nước sạch để rửa sắn nguyên liệu. Phần các tạp chất còn lại được đưa đi chôn
lấp.
+ Dòng nước thải ô nhiễm vừa: Nước rửa nhà sàn, thiết bị, nước thải từ
phòng thí nghiệm, từ sinh hoạt của cán bộ công nhân viên
+ Dòng nước thải ô nhiễm nặng: Nước thải trong quá trình sàng lọc và trích
ly chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, hàm lượng cặn lơ lửng lớn, pH thấp, nước thải
sản xuất tinh bột sắn còn chứa các chất khó hoặc chậm chuyển hoá như: Dịch bào,
xơ sắn, pectin Việc phân luồng dòng thải tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử
lý và xử lý có hiệu quả.
2.2.3.1. Các biện pháp áp dụng xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn
Nước thải sau khi phân luồng được xử lý theo các phương án khác nhau với
nước thải đặc trưng của nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn có hàm lượng chất
hữu cơ, chất lơ lửng cao, nước thải sản xuất tinh bột còn chứa các chất khó hoặc
!
"#
11
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
chậm chuyển hoá như: Dịch bào, xơ sắn, pectin Vì vậy công nghệ xử lý nước thải
chế biến tinh bột sắn tương đối phức tạp. Phương pháp xử lý nước thải sản xuất tinh
bột sắn hiệu quả nhất là phương pháp sinh học. Tuy nhiên để nâng cao hiệu quả xử
lý người ta thường kết hợp với các biện pháp cơ học và hóa lý. Việc lựa chọn
phương pháp cũng như biện pháp, công trình cụ thể để áp dụng trong dây chuyền
công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào đặc điểm tính chất nước thải, mức độ cần
thiết làm sạch.
Phương pháp axit hóa xử lý CN
CN
-
là độc đối với sinh vật, nếu nồng độ CN trong nước thải cao sẽ ảnh
hưởng tiêu cực tới hiệu quả xử lý của các công trình xử lý sinh học do đó trước khi
đi vào công trình xử lý, nước thải phải được khử CN.
Trong điều kiện tự nhiên, CN cũng có thể tự phân hủy nhưng không triệt để
và đòi hỏi khoảng thời gian phân hủy khá dài (sau 5–7 ngày khoảng 30% CN bị
phân hủy).Tại bể acid hóa hàm lượng CN được khử nhanh hơn tự nhiên rất nhiều,
phần lớn các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải tinh bột mì tồn tại dưới
dạng đường, tinh bột, protein, lipid, limarin…bị thủy phân thành các hợp chất đơn
giản, HCN, các acid béo, các hợp chất acetate…CN
-
trong nước thải tồn tại dưới
dạng linamarin .
Trong điều kiện tự nhiên, linamarin dưới tác dụng của enzim sẽ chuyển hoá
theo cơ chế:
CN
-
+ ½ O
2
enzyme
CNO
-
CNO
-
+ H
2
O => NH
3
+ CO
2
Hoặc:
HCN + 2H
2
O => NH
4
COOH
Tại bể acid hoá , trong điều kiện kị khí sẽ xảy ra :
CN + H
2
S => HSCN + H
+
HSCN + 2H
2
O => NH
3
+ H
2
S + CO
2
Nhìn chung phản ứng CN đều giải phóng NH
3
Phương pháp xử lý cơ học
Bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ, lắng, lọc. Phương pháp này thường được
sử dụng trong giai đoạn tiền xử lý nhằm tách các vật nổi có kích thước lớn, tách các
!
"#
12
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
tạp chất lắng ra khỏi nước thải để đảm bảo cho bơm, đường ống, hoạt động hiệu quả
không bị tắc đồng thời giảm tải lượng ô nhiễm.
+ Đối với nước thải rữa củ tinh bột sắn có chứa nhiều đất, cát, sạn, vỏ Ta
có thể áp dụng phương pháp lắng lọc cơ học để xử lý nước thải này trước khi đưa
đến các công trình xử lý tiếp theo. Những tạp chất này có kích thước tương đối lớn,
dễ dàng tách ra khỏi nước thải, Phần cặn lơ lửng có kích thước nhỏ hơn được tách
nhờ lọc. Như vậy ta có thể sử dụng bể lắng cát để xử lý nước thải rửa củ.
+ Đối với nước thải tinh chế bột: nước thải này có hàm lượng tinh bột và
zenluloza lớn, nước thải này cũng cần lắng để tách cặn thô trước khi xử lý sơ cấp.
Nước sau khi lắng có hàm lượng SS, TS giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
xử lý tiếp theo. Cặn lắng chứa xơ mịn và tinh bột có thể tận dụng làm thức ăn gia
súc hoặc làm phân bón.
c. Xử lý hóa lý
Các phương pháp xử lý nước thải đều dựa trên quá trình đông tụ và keo tụ,
tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng, điện hoá. Các phương pháp hoá lý thường
được ứng dụng để tách các chất ô nhiễm ở dạng keo, hoà tan, chất hoạt động bề mặt
hay kim loại nặng trong nước thải. Trong đó keo tụ là phương pháp đơn giản, xử lý
hiệu quả nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng lớn, nên đối với nước thải trích ly của
nhà máy chế biến tinh bột sắn được áp dụng xử lý.
Tác nhân keo tụ được sử dụng để xử nước thải tinh bột sắn thường là các
chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp. Trong nước thải tinh bột sắn ta nên dùng
polymer hữu cơ (PAA) vì chất này khá phổ biến và rẻ tiền, dễ sử dụng đặc biệt là
không gây ô nhiễm thứ cấp, dễ dàng tự hủy trong thời gian ngắn. Sau khi keo tụ tạo
thành các bông có kích thước lớn nên dễ dàng tách nhờ quá trình lắng.
b. Xử lý sinh học
Đây là phương pháp xử lý có hiệu quả nhất đối với ngành chế biến thực
phẩm và các dạng nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao nói chung.
Phương pháp sinh học là sử dụng các vi sinh vật để phân giải các chất ô
nhiễm hữu cơ có trong nước thải. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số
khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào, đồng thời để khai thác năng
!
"#
13
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
lượng cho quá trình sống. Nhờ hoạt động sống của vi sinh vật, các chất ô nhiễm
được chuyển hoá và nước thải được làm sạch.
Ưu điểm của phương pháp:
+ Khá đơn giản, rẻ tiền
+ Hiệu quả xử lý BOD, COD cao
+ Không gây ô nhiễm thứ cấp
+ Ngoài ra còn thu Biogas trong quá trình phân huỷ sinh học làm
nhiên liệu khí đốt.
Phương pháp sinh học được chia làm hai phương pháp: Xử lý sinh học yếm
khí và xử lý sinh học hiếu khí.
_; <N%,=,?2Y1(V
Phương pháp xử lý yếm khí là phương pháp sử dụng vi sinh vật để phân huỷ
các chất hữu cơ có trong nước thải. Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu
cơ của quá trình xử lý yếm khí là khí sinh học(Biogas), chủ yếu là CH4 và CO2 có
thể làm khí đốt. Thông thường phương pháp này chỉ áp dụng cho nước thải có hàm
lượng ô nhiễm cao (BOD > 1800mg/l; SS ≥ 3000mg/l).
Cơ chế của quá trình xử lý yếm khí: Quá trình phân giải yếm khí các hợp
chất hữu cơ thường xãy theo 4 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân các hợp chất hữu cơ
Các hợp chất hữu cơ phân tử lượng lớn như protein, gluxit, lipit bị phân hủy
dưới tác dụng của các Enzim hydrolaza của vi sinh vật thành các chất hữu cơ phân
tử lượng nhỏ như đường đơn, axit ammin
Trong giai đoạn thủy phân, các hợp chất gluxit phân tử lượng nhỏ được phân
hủy nhanh, các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ (protein) phân hủy nhanh hơn, trong khi
các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn như tinh bột, các axit béo được phân hủy
chậm, đặc biệt là zenlulo và lignozenlulo chuyển hóa rất chậm và không triệt để do
cấu trúc phức tạp. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình thủy phân phụ thuộc vào
các chất ô nhiễm đầu vào và các đặc trưng khác của nước thải.
+ Giai đoạn 2: Lên men các axit hữu cơ.
Các sản phẩm thủy phân sẽ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa trong
điều kiện yếm khí, sản phẩm phân giải là các acid hữu cơ phân tử lượng nhỏ như
!
"#
14
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
acid propionic, acid butyric, acid lactic, các chất trung tính như rượu, andehyt,
axeton. Thành phần của các sản phẩm trong giai đoạn lên men phụ thuộc vào bản
chất các chất ô nhiễm, tác nhân sinh học và điều kiện môi trường.
Ngoài ra trong giai đoạn này các acid ammin hình thành do thủy phân
protein cũng được khử ammin, một phần gốc ammin được các vi sinh vật sử dụng
cho quá trình sinh trưởng và phát triển, một phần được khử.
+ Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men tạo acid axetic.
Các sản phẩm lên men phân tử lượng lớn như axit béo, axit lactic sẽ được
chuyển hóa đến axit axetic.
+ Giai đoạn 4: Giai đoạn metan hóa.
Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình xử lý yếm khí thu
Biogas. Hiệu quả xử lý sẽ cao khi các sản phẩm trung gian được khí hóa hoàn toàn
Quá trình hình thành khí mêtan thường xãy ra theo 2 cơ chế chủ yếu sau:
• Sự hình hành khí mêtan do decacboxy hóa.
CH4 được hình thành do decacboxy acid axetic
CH4 được hình thành do decacboxy hóa các axit hữu cơ khác
CH4 cũng có thể được hình thành do decacboxy các chất trung tính
• Sự hình thành CH4 theo cơ chế khử CO2, Hydro được hình thành do
quá trình lên men axit hữu cơ, trong điều kiện yếm khí sẽ được các vi khuẩn
Methanogene sử dụng như là chất nhượng hydro để khử CO2.
Quá trình khử có thể xãy ra dưới 2 dạng.
Khử bằng hydro phân tử
Khử bằng oxy hóa khử
!
"#
15
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
Ưu điểm:
+ Có thể xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ rất cao và có khả năng
phân hủy các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, cấu trúc phức tạp mà các
phương pháp khác hầu như không xử lý được.
+ Chi phí năng lượng cho xử lý thấp
+ Lượng bùn tạo ra nhỏ
+ Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu cơ trong quá trình xử lý
là khí sinh học (biogas), thành phần chủ yếu là CH4, CO2
Nhược điểm
+ Thời gian lưu nước thải lâu, nên chi phí cho xây dựng lớn
+ Thời gian ổn định công nghệ dài
+ Quy trình vận hành khá phức tạp
+ Hiệu quả xử lý thường chỉ đạt 75 – 90%
+ Bùn có mùi đặc trưng
Nước thải tinh chế bột sắn có hàm lượng ô nhiễm rất cao, hàm lượng cặn lơ
lửng lớn. Với đặc trưng của nước thải như vậy nên sử dụng phương pháp yếm khí
để xử lý. Tuy nhiên dòng thải sau khi xử lý yếm khí cần được xử lý tiếp bằng
phương pháp hiếu khí để đạt TCCP trước khi ra nguồn tiếp nhận.
c;<N%,=,?2Y!(V
Phương pháp hiếu khí là phương pháp sử dụng vi sinh vật để oxy hoá các
hợp chất hữu cơ có trong nước thải. Thông thường phương pháp này chỉ áp dụng
cho nước thải có hàm lượng BOD thấp (BOD < 1500mg/l)
Cơ chế của quá trình xử lý hiếu khí:
- Oxy hoá các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ (Gluxit, hyđrocacbua, pectin,
axit hữu cơ, các chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ khác…)
- Oxy hoá các hợp chất hữu cơ có chứa Nitơ (Protein, Peptit, axitamin…)
- Quá trình oxy hoá luôn kèm theo quá trình tổng hợp các chất mới của tế
bào, tức là sinh khối của vi sinh vật tăng lên (Quá trình đồng hoá)
!
"#
16
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
- Quá trình tự hủy của bùn:
Ngoài ra trong hệ thống còn xảy ra các quá trình nitrit và nitrat hoá:
Quá trình phản nitrat xảy ra ở vùng thiếu oxy hoặc ở trong bể lắng thứ cấp.
- Oxy hoá các hợp chất vô cơ
Ưu điểm:
+ Tốc độ oxy hoá nhanh
+ Thời gian lưu trong hệ thống ngắn
+ Không gây mùi như xử lý yếm khí
Nhược điểm:
+ Tốn năng lượng cho sục khí
+ Chỉ xử lý nước thải có hàm lượng ô nhiễm thấp
+ Sau xử lý sinh ra lượng bùn lớn
Trong quá trình sản xuất tinh bột sắn có nước thải rửa củ sau khi xử lý sơ bộ
cùng với nước thải sau xử lý yếm khí có thể đưa vào tập trung xử lý hiếu khí.
Trong các phương pháp xử lý hiếu khí như: Lọc sinh học, Aeroten, hồ hiếu
khí, Sử dụng hệ thống Aeroten là có hiệu quả và phổ biến nhất.
Ngoài ra hồ sinh học cũng được sử dụng để xử lý nhưng để đạt hiệu quả cao
ta bố trí thêm hệ thống cấp khí nhân tạo để chủ động được trong quá trình xử lý
!
"#
17
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
CHƯƠNG III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ
LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN NĂNG
SUẤT 1000 M3/ NGÀY ĐÊM
3.1 Thông số đầu vào và yêu cầu xử lý theo tiêu chuẩn Việt Nam
p%`;_"R%/*=**&+!>3&!*q/:$#*9#*&!&0!
=1&!5&Bhijijkd%"#
TT Thông số Đơn vị Nước thải
TCVN 5945:2005
(Cột B)
1 pH - 5,6 5,5 - 9
2 SS mg/l 1.910 100
4 CN- mg/l 34 0,1
5 BOD
5
mg/l 4.785 50
6 COD mg/l 6.840 80
e"%Rp=*=/=%!=&=*/%+!&$'%5rB%Gj&1*r,:hijijk
d%"#csg
3.2. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải
!
"#
18
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
P`;_N/R*+%%&%?2Y*&!=1&!5&B
hijijkd%"#*+%B&_
`
a%1/
3.3. Thuyết minh quy trình công nghệ
3.2.1 Hố thu gom
Nước thải từ các công đoạn đuợc đưa qua song chắn rác, để loại bỏ các tạp
chất thô có kích thước lớn: vỏ củ, cát, sạn… Lượng rác này thường xuyên được lấy
đi bằng thủ công. Sau đó rác được tập trung lại và được xe gom rác đưa đến bãi rác
để xử lý. Qua song chắn rác nước thải chảy vào hố thu gom, ở hố thu gom còn có
thêm nhiệm vụ gom nước từ các công trình khác: sân phơi bùn, bể nén bùn.
3.2.2 Bể điều hòa và bể acid
!
"#
19
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
Nước từ hố thu gom được dẫn tới bể điều hoà, tại đây giúp ổn định lưu lượng
và nồng độ các chất trước khi được dẫn đến các công trình phía sau. Sự dao động
nồng độ và lưu lượng nước thải sẽ ảnh hưởng đến chế độ công tác của mạng lưới và
các công trình xử lý, đặc biệt quan trọng với các công trình hóa lý, sinh học với việc
làm ổn dịnh nồng độ nước thải sẽ giúp giảm nhẹ kích thước công trình xử lý hóa lý,
đơn giản hóa công nghệ xử lý và tăng hiệu quả xử lý nước thải ở các công trình xử
lý. Tại bể điều hoà nhờ quá trình khuấy trộn và cấp khí giúp ổn định lưu lượng và
nồng độ các chất ô nhiễm như: BOD5, COD, pH, CN
-
…tại đây nước thải được bơm
sang bể acid. Tại bể acid, chọn phương pháp lên men acid bằng vi sinh vật của bùn
tự hoại và phân bò để khử CN
-
; chuyển hóa các mạch vô cơ phức tạp thành đơn
giản.
3.2.3 Hệ thống bể keo tụ tạo bông
Hóa chất keo tụ được châm vào bể với liều lượng nhất định và được kiểm
soát chặt chẽ bằng bơm định lượng hóa chất. Dưới tác dụng của hệ thống cánh
khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, hóa chất keo tụ được hòa trộn nhanh và
đều vào trong nước thải, hình thành các bông cặn nhỏ li ti khắp diện tích bể.
Hỗn hợp nước thải này tự chảy qua bể keo tụ tạo bông. Dưới tác dụng của
chất trợ keo tụ và hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm, các bông cặn li ti sẽ
chuyển động, va chạm, dính kết và hình thành nên những bông cặn có kích thước và
khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá
trình lắng ở bể lắng. Hỗn hợp nước và bông cặn ở bể keo tụ tạo bông tự chảy sang
bể lắng.
3.2.4 Bể lắng 1
Bể lắng có chức năng loại bỏ các chất lắng được mà các chất này có thể gây
ra hiện tượng bùn lắng trong nguồn tiếp nhận, tách các chất nổi, giảm tải trọng hữu
cơ cho các công trình xử lý phía sau. Phần bùn trong nước thải được giữ lại ở đáy
bể lắng. Lượng bùn này được bơm qua bể chứa bùn.
3.2.5 Bể UASB:
Phần nước sau khi tách bùn được bơm bể phản ứng kỵ khí UASB, bên cạnh
việc phân huỷ phần lớn các chất hữu cơ thì CN
-
cũng được phân huỷ đáng kể tại
đây, nhằm giảm đến mức thấp nhất nồng độ CN
-
trước khi dẫn vào bể aeroten. Bể
!
"#
20
Thit kh thng x lý nc thi nhà máy tinh bt s công sut 1000m3/ngày
UASB thường được áp dụng xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao
như nước thải ngành tinh bột sắn. Nước thải được nạp từ phía đáy bể, đi qua lớp
bùn hạt, quá trình xử lý nước thải xảy ra khi các chất hữu cơ tiếp xúc với bùn hạt.
Đặc tính quan trọng nhất của bùn từ bể UASB là vận tốc lắng của bùn khá cao, nhờ
đó có thể vận hành thiết bị kỵ khí với vận tốc ngược dòng từ dưới lên cao. Khi vận
hành ở giai đoạn đầu tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật acid
hóa sẽ tạo acid béo dễ bay hơi với vận tốc nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc của
các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi khuẩn acetate làm giảm pH môi
trường, ức chế vi khuẩn methane hóa. Tải trọng hữu cơ có thể tăng dần khi vi khuẩn
thích nghi. Vì vậy, với hệ thống UASB tải trọng chất hữu cơ có thể đạt cao trong
giai đoạn hoạt động ổn định. Bùn từ bể lắng 1 và bùn dư từ bể UASB sẽ được dẫn
đến bể nén bùn, nhằm giảm độ ẩm và khối lượng bùn để dễ dàng vận chuyển ra bãi
thải.
3.2.6 Bể Aeroten và bể lắng 2
Tại đây quá trình xử lý sinh học hiếu khí sẽ diễn ra nhờ O2 được cấp từ hệ
thống sục khí đặt chìm dưới đáy bể. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ phân hủy các chất
hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ đơn giản (CO2 và H2O). Nước
thải sau khi qua bể Aerotank được dẫn đến bể lắng ly tâm đợt 2 để loại bỏ bùn hoạt
tính. Một phần bùn được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì ổn định mật độ vi
sinh vật, phần bùn còn lại được bơm về bể chứa bùn trước khi đến bể nén bùn ly
tâm cùng với bùn từ bể UASB và bể lắng 1. Bùn sau nén sẽ được đưa đến sân phơi
bùn, sau một thời gian đạt đến độ ẩm nhất định sẽ đi chôn lấp. Nước tách bùn sẽ
được tuần hoàn trở lại về bể điều hòa để xử lý lại chung với nước thải
3.2.7 Hồ sinh học
Ở hồ sinh học hợp chất hữu cơ sẽ được phân huỷ triệt để nhờ quá trình tự
làm sạch của hồ, oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá chủ yếu do sự khếch tán
không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của tảo, rêu…. Hồ hoàn thiện có
thể kết hợp xử lý nước thải với nuôi cá. Nước từ hồ hoàn thiện sau sử lý được đưa
ra sông Ly Ly
!
"#
21
