Mở đầu MỞ ĐẦU I. ĐẶT VẤN ĐỀ Sắn (hay còn gọi là khoai mì) có tên khoa học là Manihot Esculenta là cây lương thực ưa ẩm, nó phát nguồn từ lưu vực sông Amazone Nam Mỹ. Đến thế kỉ XVI mới được trồng ở châu Á và Phi. Ở nước ta, khoai mì được trồng ở khắp nơi từ nam chí bắc nhưng do quá trình sinh trưởng và phát dục của khoai mì kéo dài, khoai mì giữ đất lâu nên chỉ các tỉnh trung du và thượng du Bắc Bộ như: Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình … là điều kiện trồng trọt thích hợp hơn cả. Khoai mì Việt Nam cũng bao gồm nhiều loại giống. Nhân dân ta thường căn cứ vào kích tấc, màu sắc củ, thân, gân lá và tính chất khoai mì đắng hay ngọt (quyết đònh bởi hàm lượng axit HCN cao hay thấp) mà tiến hành phân loại. Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại: khoai mì đắng và khoai mì ngọt. Chế biến khoai mì đã được phổ biến ở nước ta từ thế kỷ 16. Những năm gần đây, do yêu cầu phát triển của ngành chăn nuôi và ngành chế biến thực phẩm từ khoai mì gia tăng. Sản lượng khoai mì hằng năm đạt khoảng 3 triệu tấn. Việc sản xuất càng nhiều thì lượng chất thải càng lớn. Ước tính trung bình hằng năm gần đây ngành chế biến tinh bột khoai mì (bao gồm nhà máy chế biến và hộ gia đình) đã thải ra môi trường 500.000 tấn thải bã và 15 triệu m 3 nước thải. 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 bò phân hủy gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường đất, nước, không khí, ảnh hưởng đến môi trường sống của cộng đồng dân cư trong khu vực. Hiện nay, ở một số nhà máy chế biến tinh bột nồng độ COD trong nước thải lên đến 13.000 mg/l, vượt gấp trăm lần so với chỉ tiêu cho phép. Điều này cho thấy ngành tinh bột đang đứng trước nhu cầu phải phát triển nhưng môi trường khu vực hiện tại và tương lai lại phải đứng trước nguy cơ gánh chòu hậu quả do chất thải tinh bột mang lại. Trong phạm vi hẹp, em chọn đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Công ty TNHH Tấn Thành, tỉnh Tây Ninh” với mong muốn góp phần vào phát triển bền vững ngành chế biến tinh bột khoai mì. 1 Mở đầu II. MỤC TIÊU LUẬN VĂN Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Công ty TNHH Tấn Thành, tỉnh Tây Ninh trong điều kiện thực tế III. NỘI DUNG LUẬN VĂN 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 nghành chế biến tinh bột khoai mì. 2. Khảo sát, phân tích, thu thập số liệu về nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Công ty TNHH Tấn Thành, tỉnh Tây Ninh. 3. Lựa chọn công nghệ, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đáp ứng yêu cầu kinh tế và điều kiện của nhà máy. 4. Quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải của công ty. IV. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 1. Điều tra, khảo sát thu thập số liệu, tài liệu, quan sát và lấy mẫu đo đạc phân tích các chỉ tiêu nước thải, nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Công ty TNHH Tấn Thành, tỉnh Tây Ninh. 2. Phương pháp lựa chọn - Trên cơ sở động học của các quá trình xử lý cơ bản. - Tổng hợp số liệu. - Phân tích khả thi. - Tính toán kinh tế 2 Chương 1: Tổng quan về CN sản xuất và tác động của ngành chế biến tinh bột khoai mì CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ ĐẾN MÔI TRƯỜNG 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ 1.1.1 Nguyên liệu sản xuất 1.1.1.1. Phân loại khoai mì - Dựa theo đặc điểm thực vật của cây (xanh tía, lá 5 cánh, lá 7 cánh). - Dựa theo đặc điểm củ (khoai mì trắng hay khoai mì vàng). - Dựa theo hàm lượng độc tố có trong khoai mì (khoai mì đắng hay khoai mì ngọt, … ). Đây là cách phân loại được sử dụng phổ biến:  Khoai mì đắng (M. Utilissima) có hàm lượng HCN hơn 50 mg/kg củ. Giống này thường có lá 7 cánh, cây thấp và nhỏ.  Khoai mì 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. 1.1.1.2. Cấu trúc nguyên liệu Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, nhỏ dần ở hai đầu (cuống và đuôi). Kích thước củ tùy thuộc vào chất đất và điều kiện trồng mà dao động trong khoảng: dài từ 300 – 400 mm, đường kính từ 2 – 10 cm. Cấu tạo gồm 4 phần chính: - Vỏ gỗ: là phần bao ngoài của củ, gồm những tế bào xếp sít, thành phần chủ yếu là cellulose và hemi cellulose, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ khỏi tác động bên ngoài. Vỏ gỗ mỏng, chiếm khoảng 0,5 – 5% trọng lượng củ, do vỏ gỗ thường kết dính với các thành phần khác như: cát, đất, sạn và các chất hữu cơ khác nên khi chế biến cần phải tách càng sạch càng tốt. - Vỏ cùi: dày hơn vỏ gỗ nhiều, chiếm khoảng 5 – 20% trọng lượng củ. Cấu tạo gồm các lớp 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 dòch bào. Trong dòch bào có tanin, sắc tố, độc tố, các enzyme … Vì vỏ cùi nhiều tinh bột (5 – 8%) nên khi chế biến nếu tách đi thì tổn thất tinh bột trong củ, nếu không tách thì nhiều chất dòch bào làm ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột. 3 Chương 1: Tổng quan về CN sản xuất và tác động của ngành chế biến tinh bột khoai mì - Thòt củ khoai mì: là thành phần chủ yếu trong củ, bao gồm các tế bào nhu mô thành mỏng với 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. Những tế bào xơ bên ngoài thòt củ chứa nhiều tinh bột, càng vào sâu phía trong hàm lượng tinh bột càng giảm dần. Ngoài các tế bào nhu mô còn có các tế bào thành cứng không chứa tinh bột, cấu tạo từ cellulose nên cứng như gỗ gọi là xơ. - Lõi củ khoai mì: ở trung tâm dọc từ cuống tới chuôi củ, ở cuống lõi to nhất rồi nhỏ dần tới chuôiû. Thành phần lõi hầu như toàn bộ là cellulose và hemi cellulose. Lõi chiếm khoảng 0,3 – 1% trọng lượng toàn củ. 1.1.1.3. Thành phần hóa học Thành phần các chất trong củ khoai mì dao dộng trong khoảng khá lớn tùy thuộc loại giống, chất đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch. Thành phần hóa học trung bình của củ khoai mì được trình bày trong các bảng sau: Bảng 1.1: Thành phần hoá học trong củ khoai mì Thành phần Tỷ trọng (%trọng lượng) Nước 70,25 Tinh bột 21,45 Chất đạm 1,12 Chất béo 5,13 Chất xơ 5,13 Độc tố (CN - ) 0,001 – 0,04 (Nguồn: Đoàn Dụ và các cộng sự, 1983) Bảng 1.2 : Thành phần hóa học của vỏ củ khoai mì và bã mì Thành phần Vỏ củ mì (mg/100mg) Bã phơi khô (mg/100mg) Độ ẩm Tinh bột Sợi thô Protein thô Độ tro Đường tự do HCN Pentosan Các loại Polysaccharide 10,8 – 11,4 28 – 38 8,2 – 11,2 0,85 – 1,12 1 – 1,45 1 – 1,4 vết vết 6,6 – 10,2 12,5 – 13 51,8 – 63 12,8 – 14,5 1,5 – 2 0,58 – 0,65 0,37 – 0,43 0,008 – 0,009 1,95 – 2,4 4 – 8,492 (Nguồn: Đoàn Dụ và các cộng sự, 1983) 4 Chương 1: Tổng quan về CN sản xuất và tác động của ngành chế biến tinh bột khoai mì Đường trong củ khoai mì chủ yếu là glucose và một ít maltose. Khoai càng già thì hàm lượng đường càng giảm. Trong chế biến, đường hòa tan trong nước thải thải ra ngoài theo nước dòch. Chất đạm trong khoai mì cho đến nay vẫn chưa được nguyên cứu kỹ, tuy nhiên do hàm lượng thấp nên ít ảnh hưởng đến công nghệ sản xuất. Ngoài những thành phần có giá trò dinh dưỡng, trong củ khoai mì còn chứa độc tố, tanin, sắc tố và cả hệ enzyme phức tạp. Người ta cho rằng trong số các enzyme thì polyphenoloxydaza xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol thành orthoquinol sau đó trùng hợp với các chất không có gốc phenol như acid-amine tạo thành chất có màu. Những chất này gây khó khăn cho chế biến và nếu qui trình công nghệ không thích hợp sẽ cho sản phẩm có chất lượng kém. Độc tố trong củ khoai mì là CN, nhưng khi củ chưa đào nhóm này nằm ở dạng glucozite gọi là phaseolutanin (C 10 H 17 NO 6 ). Dưới tác dụng của enzyme hay ở môi trường acid, chất này bò phân hủy tạo thành glucose, acetone và acid cyanhydric. Như vậy, sau khi đào củ khoai mì mới xuất hiện HCN tự do vì chỉ sau khi đào các enzyme trong củ mới bắt đầu hoạt động mạnh và đặc biệt xuất hiện nhiều trong khi chế biến và sau khi ăn vì trong dạ dày người hay gia súc là môi trường acid và dòch trong chế biến cũng là môi trường acid. Phaseolutanin tập trung ở vỏ cùi, dễ tách ra trong quá trình chế biến, hòa tan tốt trong nước, kém tan trong rượu etylic và metylic, rất ít hòa tan trong chloroform và hầu như không tan trong ether. Vì hòa tan tốt trong nước nên khi chế biến, độc tố theo nước dòch ra ngoài, nên mặc dù giống khoai mì đắng có hàm lượng độc tố CN cao nhưng tinh bột và khoai mì lát chế biến từ khoai mì đắng vẫn sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc tốt. Trong chế biến, nếu không tách dòch bào nhanh thì có thể ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột do acid cyanhydic tác dụng với nguyên tố sắc có trong củ tạo thành feroxy cyanate có màu xám. Tùy thuộc giống và đất nơi trồng mà hàm lượng độc tố trong khoai mì khác nhau. 1.1.1.4. Công dụng của khoai mì - Khoai mì là loại củ nhiều tinh bột cho nên được dùng làm lương thực, thực phẩm. Một số nước Châu Phi có số dân khoảng 200 triệu người dùng khoai mì làm lương thực chính. - Khoai mì có thể ăn tươi hoặc chế biến dạng lát, phơi khô, bột khô hoặc tinh bột. Khi dùng khoai mì làm lương thực phải bổ sung thêm nhiều protein và chất béo mới đáp ứng đủ nhu cầu của con người và gia súc. - Tinh bột khoai mì dùng làm nguyên liệu trong sản xuất, chế biến các sản phẩm bánh kẹo, mạch nha, đường glucoza, bột ngọt hay các thực phẩm dưới dạng tinh bột qua chế biến như bún, miến, … 5 Củ khoai mì tươi Lọc Sấy khô Hơi nóng Tinh bột Gọt vỏ p bã Rửa Băm nghiền Đóng gói Quạt hút Lắng ly tâm Băng tải Băng tải Làm nguội Chương 1: Tổng quan về CN sản xuất và tác động của ngành chế biến tinh bột khoai mì 1.1.2. Một số dây chuyền công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì hiện nay 1.1.2.1. Nhà máy sản xuất tinh bột Phước Long – Xã Bù Nho – Huyện Phước Long – Tỉnh Bình Phước Nhà máy Phước Long là một thành viên của công ty cổ phần trách nhiệm hữu hạn Vedan Việt Nam, được thành lập năm 1996 nhằm phát huy hơn nữa hiệu quả kinh doanh của công ty Vedan Việt Nam. Sự ra đời của công ty đòi hỏi sự nguyên cứu toàn diện, công phu về nhiều mặt đặc biệt là công nghệ sản xuất. Sau đây là công nghệ của nhà máy Hình 1.1: Sơ đồ sản xuất tinh bột khoai mì ở nhà máy Phước Long 6 Chương 1: Tổng quan về CN sản xuất và tác động của ngành chế biến tinh bột khoai mì 1.1.2.2. Doanh nghiệp tư nhân Hoàng Minh ở Long Phước, Long Thành, Đồng Nai Long Phước là doanh nghiệp tư nhân chuyên kinh doanh sản xuất tinh bột từ củ mì. Sản phẩm của nhà máy là tinh bột thô dùng để cung cấp cho nhà máy sản xuất bột ngọt Vedan. Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột khoai mì ở hình 2.2: Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì của nhà máy Hoàng Minh 7 Củ tươi Bóc vỏ RửaNước sạch Mài Vỏ Rây nhiều lần Nước sạch Nươc thải bỏ Lọc Tháo mủ Lắng Bã Bột tốt Bột mủ Phơi Bột xấu Tinh bột Phơi Chương 1: Tổng quan về CN sản xuất và tác động của ngành chế biến tinh bột khoai mì 1.1.2.3. Các nhà máy ở tỉnh Tây Ninh Tỉnh Tây Ninh là tỉnh có nhiều nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì có công suất lớn nhất ở các tỉnh phía Nam. Những nhà máy này đều chế biến tinh bột khoai mì theo công nghệ của Thái Lan, sử dụng nguyên liệu ở đòa phương và tham gia xuất khẩu sản phẩm. Các công đọan chính trong quy trình sản xuất: Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột khoai mì kiểu Thái Lan 8 Tinh bột ướt Quậy, pha loãng Tách tạp chất Quậy Ly tâm Tẩy chua, tẩy trắng Làm nguội Đóng gói Sấy khô Chương 1: Tổng quan về CN sản xuất và tác động của ngành chế biến tinh bột khoai mì 1.1.2.4. Các cơ sở thủ công và tiểu thủ công nghiệp  Các cơ sở thủ công Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ chế biến tinh bột khoai mì của cơ sở thủ công 9 Rủa củ Sàng /tách vỏ Củ mì tươi Cắt nghiền Lọc (lưới rung) tinh Mương (xây) lắng Vô bao Phân bón đốt bỏ Lọc (lưới rung) thô Vỏ cát Nước thải Thức ăn gia súc Hồ lắng thấm Hồ xử lý Bã mì Bã mì Thức ăn gia súc mủ mì Chương 1: Tổng quan về CN sản xuất và tác động của ngành chế biến tinh bột khoai mì  Hộ gia đình ở các làng nghề: Hình 1.5: Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì qui mô hộ gia đình ở các làng nghề 10 Lắng lần 2 Nước Bột nhất (loại 1) Nước thải Củ mì tươi Gọt vỏ Xay (máy mì) Vỏ củ mì Bột mì Lớp trên bể lắng Lắng lần 1 Nước thải Chà (đánh bộ t) Nước Xác mì Nước Nước thải Lắng lần 2Bột mì Lớp bột lắng - làm phân hữu cơ - làm thức ăn cho trâu, bò - phơi, làm thức gia súc ăn gia súc [...]... trình xử lý nào đối với nước thải sản xuất tinh bột khoai mì đạt đến tiêu chuẩn Tìm kiếm công nghệ xử lý nước thải tinh bột phù hợp là rất cần thiết 26 Chương 3: Tổng quan về nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì công ty TNHH Tấân Thành CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ CÔNG TY TNHH TẤN THÀNH 3.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY - Nhà máy đặt tại xã Bình Minh, Thò xã Tây Ninh, tỉnh Tây Ninh. .. lượng thu hồi tinh bột thấp mức độ ô nhiễm rất nghiêm trọng Vì vậy, để thiết kế hệ thống xử lý nước thải tinh bột khoai mì, ta phải quan tâm đến qui trình công nghệ sản xuất 1.2 KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ Các chất thải từ công nghệ chế biến tinh bột khoai mì bao gồm: nước thải , khí thải, chất thải rắn 1.2.1 Nước thải Trong công nghiệp chế biến tinh bột, nước được sử dụng... bã mì Nước Sàng loại lần 1 Nước thải Nước Sàng loại lần 2 Nước thải Nước 34 Chương 3: Tổng quan về nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì công ty TNHH Tấân Thành Máy tách ly 1 Máy tách ly 2 Máy tách ly 3 Khử nước Sấy khô Nhiệt thừa Sàng lọc Bụi Đóng gói Nhiệt Nước thải Bụi, bao bì hư hỏng Tinh bột thành phẩm Hình 3.1: Quy trình sản xuất của nhà máy Mô tả công nghệ : Quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy. .. thành phần nước thải như trên, nhà máy Phước Long đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải theo sơ đồ công nghệ: Nước thải Buồng lọc cát Bể tách protein Bể yếm khí số 1 Bể yếm khí số 2 Bể yếm khí số 3 Bể yếm khí số 4 Bể yếm khí số 5 Bể phân hủy tự nhiên Nước thải đã xử lý Hình 2.1: Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Phước Long 22 Chương 2: Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải khoai mì  Ưu điểm... nguồn nước này cấp cho sinh hoạt và sản xuất nếu thiếu nước ngầm 33 Chương 3: Tổng quan về nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì công ty TNHH Tấân Thành 3.3.QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY 3.3.1- Sơ đồ quy trình sản xuất chung Khoai mì củ tươi Bóc vỏ Vỏ khoai mì Rửa Tạp chất, nước thải Giã Nước Ồn Nghiền Ồn, nước thải SO2, nước Máy trích ly 1 Hơi SO2 SO2, nước Máy trích ly 2 Hơi SO2 SO2, nước Máy. .. phương pháp xử lý nước thải khoai mì CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHOAI MÌ Nước thải khoai mì chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao (tỉ lệ BOD/COD = 0,87) nên dùng phương pháp sinh học để xử lý là hợp lý Xử lý sinh học gồm hai phương pháp:  Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên  Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo 2.1 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC... sản xuất, Công ty sẽ cung cấp giống khoai mì có năng suất cao cho nông dân đòa phương Công ty sẽ trồng và ươm giống trên một diện tích đất là 25 ha với các giống khoai mì năng 29 Chương 3: Tổng quan về nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì công ty TNHH Tấân Thành suất cao, cho sản lượng thấp nhất từ 25 – 30 tấn/ ha với hàm lượng tinh bột trên 30% 3.1.2.3 Thò trường Sản phẩm tinh bột của Công ty sẽ được cung... gần khu vực nhà máy nhất là sông Tây Ninh – đoạn nhỏ của sông Vàm Cỏ Sông Vàm Cỏ chảy qua các tỉnh Tây Ninh, 32 Chương 3: Tổng quan về nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì công ty TNHH Tấân Thành Long An và đổ ra sông Cửu Long Đây là nguồn cung cấp nước dùng cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt vùng ven sông thuộc tỉnh Tây Ninh và Long An Nguồn tiếp nhận nước thải sản xuất sau xử lý của nhà máy là sông... TINH BỘT KHOAI MÌ 21 Chương 2: Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải khoai mì Với các dây chuyền công nghệ sản xuất đã nêu ở chương 1, một số nhà máy đã xây dựng hệ thống xử lý như sau: 2.3.1 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Phước Long – xã Bù Nho – huyện Phước Long – tỉnh Bình Phước Nhà máy Phước Long có lưu lượng và thành phần nước thải như sau: Q = 4.800 m3/ngày pH = 4,5 – 6 Chất rắn lơ lửng... phần nước thải như trên nhà máy đã xây dựng hệ thống xử lý như sau: 24 Chương 2: Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải khoai mì Nước thải vào Song chắn rác Bể lắng sơ bộ Dung dòch xút Bể trung hòa Bể kỵ khí 1 (hồ 2) Bể kỵ khí 2 (hồ 3) Bể kỵ khí 3 (hồ 4) Bể tùy tiện 1 (hồ 5) Bể tùy tiện 2 (hồ 6) Bể hiếu khí (hồ 7) Nguồn tiếp nhận Hình 2.3: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Tân Châu – Tây Ninh . vững ngành chế biến tinh bột khoai mì. 1 Mở đầu II. MỤC TIÊU LUẬN VĂN Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Công ty TNHH Tấn Thành, tỉnh Tây Ninh trong. do chất thải tinh bột mang lại. Trong phạm vi hẹp, em chọn đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Công ty TNHH Tấn Thành, tỉnh Tây Ninh với mong. khoai mì Công ty TNHH Tấn Thành, tỉnh Tây Ninh. 3. Lựa chọn công nghệ, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đáp ứng yêu cầu kinh tế và điều kiện của nhà máy. 4. Quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải