NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG

Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA
ĐƯỜNG

1.1. Tổng quan quy trình công nghệ sản xuất
Nguyên liệu sản xuất: mía
Mía được trồng ở các vùng nhiệt đới (nước ta )và cận nhiệt đới. Việc thu
hoạch mía phải đúng thời vụ mới có thể thu được sản lượng cũng như chất lượng
đường cao nhất. Công nghiệp chế biến đường hoạt động theo mùa vụ do đó lượng
chất thải cũng phụ thuộc vô mùa thu hoạch . Quy trình sản xuất đường gồm 2 giai
đoạn: sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh.
1.1.1. Thành phần của mía và nước mía
−Thành phần của mía phụ thuộc vô từng vùng trồng ,nhưng nó dao động
trong các khoảng sau:

Nước 69-75%
Sacroso 8-16%
Đường khử 0,5-2%
Chất hữu cơ
(ngoại trừ đường)
0,5-10%
Chất vô cơ 0,2-0,6%
Hợp chất nito 0,5-1%
Tro ( Phần lớn là K)

0,3-0,8%
Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 2


−Nước mía có tính axit (pH=4,9-7,5), đục(do sự hiện diện của các chất keo
như sáp ,protein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh lục. Thành phần nước mía
như sau:

−Màu của nước mía là do:
+Từ thân cây mía: màu do chlorophyl, anthocyanin, saccharetin và tanin
gây ra.
• Chlorophyll thường có trong nước mía, nó làm cho nước mía có màu
xanh lục. Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị
loại bỏ bằng phương pháp lọc.
• Anthocyanin chỉ có trong loại 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 kết tủa với vôi (vì
lượng vôi dùng trong công nghê sản xuất mía đường không đủ lớn) hay
với H
2
SO
4.

• Saccharetin thường có trong vỏ cây mía. Khi thêm vôi, chất này sẽ trở
thành màu vàng được trích ly. Tuy nhiên loại màu này không gây độc,
ở môi trường Ph<7 màu biến mất.
•
Tanin hòa tan trong nước mía, có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt
sẽ biến thành sẫm màu. Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy
thành các hợp chất giống saccharetin.

Nước 75-88%
Sucrose 10-21%
Đường khử
0,3-3%

Chất hữu cơ
( Ngoại trừ đường)

0,5-1%
Chất vô cơ 0,2-0,6%
Hợp chất Nito 0,5-1%
Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 3

+ Do các phản ứng phân hủy hóa học
• Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng nhiệt nước mía
bị đổi màu.
+ Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác.
Để loại bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng các biện pháp sau:
• Độ đục: được loại bằng phương pháp lọc.
• Nhựa và pectin, muối của các axit hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được loại
bỏ bằng phương pháp xử lý với vôi.
1.1.2. Hóa chất làm trong và tẩy màu
• Vôi CaCO
3
:
- Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía.
- Phản ứng với axit photphoric tạo Ca
3
(PO
4
)
2

- Kết hợp với hợp chất nito và pectin tạo kết tủa.
- Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin.
- Tác dụng với sucrose tạo saccharate, glucosates
• Khí SO
2

- Trung hòa lượng vôi thừa:
- Ca(OH)2+

H
2
SO
3
= CaSO
3
+H
2
O
- Tẩy màu nước mía
- Khí CO
2

-
Hấp phụ chất tạo màu

•
H
3
PO

4

- Kết hợp với vôi để làm trong nước mía
• Hóa chất tẩy màu: penton- kết hợp giữa nước oxy già với sắt
sunphat
-
Dùng Na
2
S
2
O
4

Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 4


1.1.3. Quy trình sản xuất đường thô
Nước để rử cây mía nước thải

Nước ngâm mía Bã mía, bọt

vôi H
3
PO
4
Nước Hơi nước ngưng tụ

CO
2





Bã mía( lò hơi) Hơi nước , khí thải





Nước hơi nước


Nước hơi nước , rỉ đường

Đường thô
Nước mía có tính axit( pH=4,9-7,5), đục, có màu xanh lục(chứa 13-15% chất tan,
trong chất khô chứa 82-85% đường saccarose).Nước mía được xử lý bằng các chát
hóa học như vôi, CO
2
, SO
2
, PO
4
3-
rồi được đun nóng để làm trong. Qúa trình xử lý

này có chức năng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù và lắng ác chất bẩn. Dung dịch
trong được lọc qua máy lọc chân không. Bã lọc được loại bỏ, đem thải hoặc dùng
làm phân bón. Nước mía sau khi lọc còn chứa khoảng 88% nước, sau đó được bốc
Cây mía
Ép mía
Gia nhiệt
lần 1
Xông
co
2

Sunfit hóa lần 1
Cô đặc
Sunfit hóa lần 2
Gia nhiệt lần 2
Kết tinh, phân ly
Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 5

hơi trong lò nấu chân không. Hỗn hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để
tách đường ra khỏi mật rỉ. Rỉ đường là dung dịch có độ nhớt cao, chứa khoảng 1/3
đường khử.
Các chất thải từ quá trình sản xuất có thể được tái chế làm các sản phẩm thân
thiện với môi trường như:
• Đối với bã mía có thể làm : Bột giấy, tấm xơ ép, nhựa, bê tông.
• Đối với mật mía: phân bón, thức ăn gia súc, alcohol,dấm, axeton…
Nói chung, lượng nước thải trong công nghiệp sản xuất đường thô rất lớn bao
gồm : nước rửa mía cây , khí độc thoát ra từ lò hơi, nước xả đáy lò hơi, nước làm mát

thiết bị, nước rửa sàn, hóa chất và các chất khác rơi vãi trong quá trình sản xuất.
1.1.4. Công nghệ sản xuất đường tinh

Đường thô


vôi H
3
PO
4


than hoạt tính bột trợ lọc

sirô tinh lọc
tách nước




 Thuyết minh quy trình sản xu:
a.Rửa và hòa tan
- Rửa: Làm sạch lớp ngoài cùng của đường thô trên để nâng cao độ trắng
của đường.
- Hòa tan: Đường sau khi dùng máy ly tâm để trộn đều được hòa tan vào
nước thành dung dịch nước đường nguyên chất để đến khâu hóa chế.
Rửa và hòa
tan
Làm trong
Làm sạch

Kết tinh
Tinh thể
đường+mật
cái
Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 6

b. Làm trong:Nước đường nguyên chất được xử lý bằng các chất
hóa học như vôi H
3
PO
4
để làm tron. Qúa trình này có chức năng
làm kết tủa các chat rắn huyền phù và làm lắng các chất bẩn.
c.Làm sạch : Nước đường sau khi lắng trong được cho thêm than
hoạt tính và bột trơ lọc để khử màu và tăng cường khả năng làm
trong. Nước đường sau lọc gọi là sirô tinh lọc.
d.Kết tinh: nhiệm vụ của việc nấu đường là tách nước từ sirô tinh
lọc và đưa dung dịch đến trạng thái bão hòa .Sản phẩm cuối cùng là
đường tinh và mật cái.
1.2. Hiện trạng ngành sản xuất đường của Việt Nam
Ngành sản xuất mía đường Việt Nam nói chung là chưa thực sự phát triển , so
với thế giới thì còn rất lạc hậu. Về mặt kỹ thuật công nghệ, còn thô sơ, chưa thực sự
cải tiến. Đối với đất , tuy màu mỡ nhưng chúng ta chưa tận dụng được hết nên năng
suất mía thu được còn thấp ( do trình độ kỹ thuật canh tác còn thấp).Kết quả là sản
lượng đường thu được từ mía còn rất thấp.
Từ mặt kỹ thuật cũng đủ thấy được ngành còn nhiều vấn đề bất cập, đặc biệt
là vấn đề môi trường. ngành mía đường thải ra rất nhiều chất độc khó xử lý như: bụi

khói lò hơi, bùn lọc , nước thải có hàm lượng COD, BOD cao, khí thoát ra từ các
tháp phản ứng sunfit hóa,và cacbonat hóa.Bên cạnh đó thì một số chất thải có thể tái
chế thành các sản phẩm than thiện với môi trường :
 Bã mía: làm nhiên liệu, giấy, nhựa, bê tông
 Mật: phân bón, thức ăn gia súc, alcohol,dấm, axeton…

1.3. Nước thải ngành sản xuất mía đường

Dựa vào quy trình sản xuất đường, chúng ta có thể chia nước thải của ngành
thành các nhóm sau:
1.3.1. Nước thải từ khâu ép mía
 Đối với bã mía(chiếm 25-30% trọng lượng mía đem ép)
Thành phần Tỷ lệ
Nước 49%
Xơ 48% (45-55% xellulose)
Đường khử 2,5%





Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 7


 Đối với mật rỉ(chiếm 3-5% trọng lượng mía đem ép)

 Đối với bùn lọc(1,5-3%)
Nói chung nước thải từ khâu ép mía có nồng độ BOD cao, có chứa nhiều
chất dinh dưỡng.
1.3.2. Nước thải rửa lọc,làm mát,rửa thiết bị và sửa sàn
Nước thải rửa lọc tuy có lưu lượng nhỏ nhưng giá trị BOD và các chất lơ
lửng cao.
Nước làm mát được dùng với lượng lớn và thường được tuần hoàn hầu hết
hoặc một phần trong quy trình sản xuất. Nước làm mát thường nhiễm bẩn một số
chất hữu cơ bay hơi từ nước đường đun sôi trong nồi nấu hoặc nồi chân không. Nước
chảy tràn từ các tháp làm mát thường có giá trị BOD thấp. Tuy nhiên, do chế độ bảo
dưỡng máy móc kém và điều kiện vận hành không tốt nên có lượng đường đáng kể
thất thoát trong nước làm mát. Lượng nước này sẽ được thải đi.
Nước rò rỉ và nước rửa tràn, rửa thiết bị tuy có lưu lượng thấp và được xả
định kỳ nhưng có hàm lượng BOD và SS rất cao.





Thành phần Tỷ lệ
Nước 20%
saccarose 35%
Đường khử 20%
Protein 5%
Tro 15%
Sáp 1%
Bột 4%
Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa

GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 8


1.3.3.Nước thải khu lò hơi
Nước thải khu lò hơi được xả định kỳ, với đặc điểm là chất rắn lơ lửng cao
và giá trị BOD thấp, nước thải mang tính kiềm.
Bảng 1: Số liệu thành phần nước thải mía đường(QCVN 2008)
STT Chỉ tiêu

Đơn vị Giá trị QC
1 pH mg/l 7,5-8 5,5-9
2 SS mg/l 1250 100
3 BOD
5
mg/l 5000 50
4 COD mg/l 7000 100
5 N
t
mg/l 16,4 30
6 P
t
mg/l 7,5 6


1.4. Khả năng gây ô nhiễm nguồn nước của nước thải ngành mía đường
Hiện nay, đa số các nhà máy đường và nhiều hình thức sản xuất tư nhân chưa
có hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu
cơ và chất dinh dưỡng cao nước thải mía đường đã và đang làm gây ô nhiễm cao cho
các nguồn tiếp nhận.
Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sacroza và các loại đường

khử như glucose và fructose.
Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây kiệt oxy
trong nước, làm ảnh hường đến các hoạt động của quần thể vi sinh vật trong nước.








Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 9


CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1. Các phương pháp xử lý
Việc xử lý nước thải nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến
một nồng độ theo quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam năm 2008 về quy định mức độ xả
thải. Việc lựa chọn phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nước phụ
thuộc vào các yếu tố như :
− Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nước.
− Lưu lượng nước thải.
− Quy trình sản xuất mía đường.
− Vật liệu đầu vào.
− Hiệu quả xử lý.
2.1.1. Phương pháp xử lý cơ học
Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu

gom, phân riêng. Có thể dùng song chắn rác để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện
thuận lợi và giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo. Do đó phải lắng sơ bộ
trước rồi đưa sang công trình xử lý tiếp theo.
Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công trình phía sau, còn phần chất
rắn được đem đi ủ để làm phân bón.
 Song chắn rác:

Để tách bã mía trong nước thải người ta dùng song chắn rác. Hiệu suất
của quá trình tách chất rắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thước mắt sàn, khoảng cách
giữa các thanh chắn, lưu lượng dòng chảy và điều kiện dòng chảy.
Tính chất nước thải :nồng độ chất rắn, kích thước của chất thải cần
tách,…


Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 10

 Ưu điểm:
− Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt.
− Giữ lại tất cả các tạp vật lớn.
 Nhược điểm:
− Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn.
− Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian.
− Phải xử lý rác thứ cấp
Khi nước thải qua song chắn rác có thể giảm được 4%SS và BOD.
 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 thả. Cát từ bể
lắng cát được đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho
những mục đích xây dựng.
Nước thải qua bể lắng cát có thể giảm được 5%SS, BOD.
 Bể điều hòa

Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1.
Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải không ổn định, thay đổi
theo ngày đêm . Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước
đầu vào cho các công trình xử lý phía sau, cần thiết phải có một bể điều hòa
lưu lượng và nồng độ. Dung tích bể được chọn theo thời gian điều hòa, dựa
vào biểu đồ thay đổi lưu lượng, nồng độ nước thải và yêu cầu mức độ điều
hòa nồng độ nước thải.
Trong bể phải có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và
san đều nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích(để loại trừ các cú sốc về
chất lượng cho các công trình xử lý sinh học phía sau và không cho cặn
lắng trong

bể.
Nước thải qua bể điều hòa có thể giảm được 5%SS và 35%BOD.
 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
Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 11

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 .
 Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng
đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học.
 Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng
như: bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục.
 Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng
đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác.
o Bể lắng đứng
Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng. Bể
lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới
15.000 m
3
/24h. Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ
dưới lên theo phương thẳng đứng. Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải
nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng. Nước trong được tập trung vào máng thu
phía trên. Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới.
Nước thải qua bể lắng đứng có thể giảm được 40%SS và 20-40%BOD
o Bể lắng ngang
Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều
rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m. Bể lắng ngang
dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m
3
/ 24h. Trong bể
lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và
được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo, vận tốc dòng chảy trong vùng
công tác của bể không được vượt quá 40 mm/s. Bể lắng ngang có hố thu
cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể.
Nước thải qua bể lắng ngang có thể giảm được 60%SS và 20-40%
BOD.

Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 12


o Bể lắng li tâm
Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng. Bể lắng ly tâm được
dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m
3
/ngàyđêm. Trong
bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể. Cặn lắng được dồn vào
hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở
phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 45
0
. Đáy bể thường được thiết kế
với độ dốc i = 0,02 – 0,05. Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ. Nước
trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên.
 Bể vớt dầu mỡ
Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu
mỡ (nước thải công nghiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ. Đối với thải sinh
hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay
ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi.
 Bể lọc
Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng
cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc. Bể này
được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp. Quá trình
phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ
pha phân tán lại. Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất cột nước.

Nước thải qua bể lắng cát có thể giảm được 50-60%SS.





Đồ án
Xử lý nước thải mía đường
SVTH: Nguyễn Thị Soa
GVHD: Huỳnh Thị Ngọc Hân 13


2.1.2. Phương pháp xử lý hóa lý
Nước thải mía đường còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích
thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học thông thường
vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao. Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ
để loại bỏ chúng. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn
bùn,… kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Nguyên tắc của phương pháp này là : cho vào trong nước thải các hạt keo mang
điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và
chất hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm hidroxid và sắt
hidroxy được đưa vào mang điện tích dương). Khi thế điện động của nước bị phá vỡ,
các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn
hơn và dễ lắng hơn.
Phương pháp này loại bỏ được hầu hết các chất bẩn có trong nước thải. Tuy
nhiên chi phí xử lý cao.
 Phương pháp keo tụ
Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân
tử vào nước. Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra
không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân

tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng .
Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất
keo tự nhiên là tinh bột, ete, xenlulozơ, dectrin (C
6
H
10
O
5
)
n
và dioxyt silic
hoạt tính (xSiO
2
.yH
2
O).
 Phương pháp tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở
dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng.
Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ