BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI o0o NGUYỄN HỒNG Q ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ơ NHIỄM MÔI TRƢỜNG DO SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN CÔNG NGHỆ KHẢ THI XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI o0o NGUYỄN HOÀNG QUÝ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG DO SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN CÔNG NGHỆ KHẢ THI XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN Chuyên ngành : Khoa học môi trƣờng Mã số : 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ SƠN Hà Nội - 2011 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp nỗ lực thân cho phép gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS.Nguyễn Thị Sơn, người tận tình giúp đỡ, cung cấp kiến thức thực tế quý báu; đồng thời cô tạo cho niềm say mê nghiên cứu khoa học mà luận văn tốt nghiệp khởi đầu Xin cảm ơn anh Ngô Việt Hùng – Giám đốc công ty TNHH Minh Quang tập thể cán kỹ thuật, công nhân viên nhà máy tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình tơi khảo sát quý quan Xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô giáo khoa môi trường – trường đại học Thủy Lợi, thành lập, bước tiến khoa năm qua thật đáng trân trọng; tự hào học viên khóa đào tạo cao học khoa; mong khoa sớm trưởng thành trở thành khoa lớn mạnh trường Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp kịp thời khích lệ, động viên tơi q trình hồn thành luận văn Hà nội, tháng 03 năm 2011 Học viên Nguyễn Hoàng Quý MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 12 CHƢƠNG I: HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ TINH BỘT SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Tình hình sản xuất tinh bột sắn giới khu vực 1.1.1 Tình hình sản xuất tinh bột sắn giới 1.1.2 Tình hình thương mại tinh bột sắn giới 1.1.3 Xu hướng tiêu dùng tinh bột sắn giới 1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ tinh bột sắn Việt Nam CHƢƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ CÁC CHẤT THẢI 11 2.1 Đặc trƣng nguyên liệu 11 2.1.1 Các giống sắn truyền thống 11 2.1.2 Các giống sắn 12 2.2 Cấu tạo thành phần hóa học củ sắn 15 2.2.1 Cấu tạo củ sắn 15 2.2.2 Thành phần hóa học củ sắn 16 2.3 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn 17 2.3.1 Quá trình sản xuất tinh bột sắn 17 2.3.2 Một số loại hình cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn 18 2.4 Các chất thải từ trình sản xuất tinh bột sắn 32 2.4.1 Chất thải rắn 32 2.4.2 Khí nhiễm 32 2.4.3 Nước thải 33 2.5 Đánh giá trạng ô nhiễm môi trƣờng sản xuất tinh bột sắn 35 2.5.1 Hiện trạng môi trường làng nghề sản xuât tinh bột sắn 35 2.5.2 Hiện trạng môi trường nhà máy xuất tinh bột sắn 39 CHƢƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN 42 3.1 Cơ sở lý thuyết trình xử lý yếm khí thu biogas 45 3.1.1 Cơ chế tác nhân trình phân hủy yếm khí 45 3.1.2 Một số dạng xử lý yếm khí điển hình 49 3.2 Cơ sở lý thuyết q trình xử lý hiếu khí nƣớc thải sau xử lý thu biogas 55 3.2.1 Cơ chế tác nhân trình phân hủy hiếu khí 55 3.2.2 Một số dạng xử lý hiếu khí điển hình 57 3.3 Hiện trạng xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn giới Việt Nam 61 3.3.1 Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn giới 61 3.3.2 Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn Việt Nam 65 3.4 Đề xuất công nghệ khả thi xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn .70 3.4.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải tinh bột sắn 70 3.4.2 Lợi ích việc thu hồi khí Biogas (khí sinh học) 71 3.4.3 Đề xuất công nghệ khả thi xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn 72 CHƢƠNG IV: HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN CÔNG TY TNHH MINH QUANG - YÊN BÁI 78 4.1 Tổng quan nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái .78 4.1.1 Sơ lược nhà máy 78 4.1.2 Công nghệ sản xuất nhà máy 79 4.1.3 Đặc trưng nước thải nhà máy 82 4.1.4 Công nghệ xử lý nước thải áp dụng 83 4.2 Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái 86 4.2.1 Bể lắng sơ 88 4.2.2 Bể tách cặn 90 4.2.3 Bể Điều hòa 93 4.2.4 Hồ CIGAR 94 4.2.5 Hồ hiếu khí 98 4.2.6 Hồ sinh học ổn định 102 4.2.7 Tính tốn máy nén khí sinh học 104 4.2.8 Tính tốn hóa chất điều chỉnh pH 105 4.2.9 Tính tốn xử lý bùn cặn 106 4.2.10.Bố trí cơng trình xử lý nước thải 113 4.3 Xác định tiêu kinh tế xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái 114 KẾT LUẬN 117 KIẾN NGHỊ 118 PHỤ LỤC 123 Danh mục bảng biểu Trang Bảng 1.1 Sản lượng mậu dịch sắn giới Bảng 1.2 Sản lượng sắn củ tươi giới Bảng 1.3 Xuất sắn giới Bảng 1.4 Xuất sản phẩm sắn Thái Lan Bảng 1.5 Diện tích, suất sản lượng lương thực chủ yếu Việt Nam Bảng 1.6 Diện tích trồng sắn khu vực Việt Nam 1995-2009 Bảng 1.7 Sản lượng sắn khu vực Việt Nam 1995-2009 Bảng 1.8: Công suất số nhà máy sản xuất tinh bột sắn Việt Nam 10 Bảng 2.1 Hàm lượng Linaminin (C10H17NO6) sắn củ tươi 12 Bảng 2.2 Diện tích trồng suất giống sắn sử dụng Việt Nam 13 Bảng 2.3 Thành phần hoá học củ sắn tươi sắn khô 16 Bảng 2.4 Định mức tiêu thụ nguyên, nhiên, vật liệu sản xuất tinh bột sắn 31 Bảng 2.5 Đặc trưng nước thải từ công nghệ sản xuất tinh bột sắn 34 Bảng 2.6 Đặc trưng nước thải cống chung làng nghề sản xuất tinh bột 36 Bảng 2.7 Chất lượng nước mặt số làng nghề sản xuất tinh bột 37 Bảng 2.8 Chất lượng nước ngầm làng nghề sản xuất tinh bột 37 Bảng 2.9 Chất lượng mơi trường khơng khí số làng nghề sản xuất tinh bột 38 Bảng 3.1: Đặc trưng nước thải số nhà máy sản xuất tinh bột sắn 65 Bảng 4.1 Đặc trưng nước thải nhà máy SXTBS Minh Quang – Yên Bái 83 Bảng 4.2 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái 86 Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật bể lắng sơ 90 Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật bể tách cặn 92 Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật bể điều hòa 94 Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật hồ CIGAR 97 Bảng 4.7 Thông số kỹ thuật hồ hiếu khí 102 Bảng 4.8 Thông số kỹ thuật hồ sinh học 103 Danh mục hình Trang Hình 2.1 Mặt cắt ngang củ sắn 15 Hình 2.2.Quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mơ hộ gia đình 19 Hình 2.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn quy mô nhỏ thiết bị bán giới 21 Hình 2.4 Quy trình tinh chế tinh bột sắn kèm dòng thải 23 Hình 2.5: Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn Thái Lan kèm dòng thải 25 Hình 2.6 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột sắn Trung Quốc kèm dòng thải 29 Hình 3.1 Số lượng xử lý yếm khí giai đoạn từ 1972-2006 44 Hình 3.2 Quá trình phân giải kỵ hợp chất hữu 46 Hình 3.3 Thiết bị yếm khí dạng tiếp xúc 50 Hình 3.4 Thiết bị yếm khí dạng tháp đệm 51 Hình 3.5 Thiết bị yếm khí dạng giả lỏng 52 Hình 3.6 Sơ đồ thiết bị UASB 53 Hình 3.7 Tỷ lệ sử dụng công nghệ UASB xử lý nước thải công nghiệp giới giai đoạn 1981-2007 54 Hình 3.8 Sơ đồ xử lý nước thải theo bể Aeroten thông thường 58 Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống lọc sinh học 59 Hình 3.10 Các trình bể lọc sinh học 60 Hình 3.11 Đánh giá kinh tế dự án xây dựng hệ thống xử lý nước thải 65 Hình 3.12 Cơng nghệ xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn với dòng thải 74 Hình 3.13 Cơng nghệ đề xuất xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn có dịng thải 76 Hình 4.1 Cơ cấu tổ chức nhà máy SXTBS Minh Quang – Yên Bái 79 Hình 4.2 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất nhà máy SXTBS Minh Quang– Yên Bái kèm dòng thải 80 Hình 4.3 Cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy SXTBS Minh Quang– Yên Bái 84 Trang 120 Tài liệu tham khảo: Tiếng Việt [1] Cao Văn Hùng.(2001) Bảo quản chế biến sắn Nhà xuất Nông nghiệp [2] Guillaume Da, Trần Thị Mai, Dominique Dufour, Lê Thanh Mai, Bùi Đức Lợi.(2006) Đánh giá trình chế biến tinh bột sắn quy mơ làng nghề (Hồi Đức, Hà Tây) [3] Trần Cơng Danh, Hồng Kim, Nguyễn Hữu Kỷ, Võ Văn Tuấn, Phạm Văn Biên, Đào Duy Chiêu, Reinhardt Howeler and Hernan Cebbalos.(2009) Chọn tạo phát triển giống sắn KM 140 [4] Đường Hồng Giật.(2004) Cây sắn từ lương thực trở thành công nghiệp Nhà xuất Lao động - Xã hội [5] Lê Văn Khoa, SanderBoot.(2002) Quản lý môi trường ngành chế biến tinh bột sắn Việt Nam [6] Trịnh Xn Lai.(2008) Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải Nhà xuất xây dựng [7] Lương Đức Phẩm.(2002) Công nghệ xử lý nước thải biên pháp sinh học Nhà xuất giáo dục [8] Lương Mạnh Hùng cộng sự.(2008) Đánh gá thực trạng ô nhiễm môi trường sở chế biến tinh bột sắn quy mô công nghiệp phạm vi nước Cục công nghiệp địa phương - Bộ Công Thương, [9] Trịnh Xuân Ngọ, Đinh Thế Lộc.(2004) Cây có củ kỹ thuật thâm canh Sắn Nhà xuất Lao động xã hội Tập [10] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga.(2002) Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải Nhà xuất khoa học kỹ thuật [11] Công ty TNHH Minh Quang.(2009) Phương án đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn thu biogas nhà máy tinh bột sắn Nghĩa Lộ Trang 121 [12] Nguyễn Thị Sơn.(2006) Hiện trạng sản xuất môi trường làng nghề chế biến tinh bột sắn [13] Bộ công thương, Viện khoa học công nghệ môi trường- ĐHBKHN.(06/2008) Hợp phần sản xuất - Tài liệu hướng dẫn sản xuất – ngành chế biến tinh bột sắn [14] Trịnh Thị Phương Loan.(05/2006) Một số kết nghiên cứu chọn giống sắn xây dựng mơ hình canh tác sắn bền vững Miền Bắc Việt Nam Báo cáo khoa học: Hội thảo chế biến sắn sau thu hoạch tác động đến môi trường - ĐHBK 05/2006 [15] Ngô Minh Thuyên.(04/05/2009) Các nhà máy chế biến tinh bột sắn gây ô môi nhiễm trường "http://daibieunhandan.vn/?TabId=66&CatID=7&ContentID=71702" [16] Cục xúc tiến thương mại.(08/2009) Sản xuất xuất mặt hàng sắn thời gian tới "http://www.vietrade.gov.vn/nong-sn-khac/731-san-xuatva-xuat-khau-mat-hang-san-trong-thoi-gian-toi.html" Tiếng Anh [17] Jules B.van Lier.(2008) High-rate anaerobic wastewater treatment: diversifying from end-of-the-pipe treatment to resource-oriented conversion techniques Water science & Technology - WST 57.8 [18] Hoang Kim, Nguyen Van Bo, Nguyen Phuong, Hoang Long, Tran Cong Khanh, Nguyen Trong Hien, Hernan Ceballos, Rod Lefroy, Keith Fahrney, Tin Maung Aye and Reinhardt Howeler.(2010) Current situation of cassava in Vietnam and the breeding of improved cultivars [19] Klanarong Sriroth, Boonrieng Lamchaiyaphum, Kuakoon Piyachomkwan.(2007) Present situation and future potential of cassava in Thailand Trang 122 [20] Degrémont SA.(2007) Water treatment handbook Degrémont-Suez diff Lavoisier [21] C Oates.(unpublished) Impact of cassava processing on the environment FAO "http://www.fao.org/docrep/007/y2413e/y2413e0d.htm#topofpage" [22] FAO.(2007) Existing Cassava Processing/environment Knowledge Base "http://www.fao.org/docrep/007/y2413e/y2413e0e.htm#TopOfPage" [23] FAO.(December 2009) Food Outlook Global Market Analysis - Cassava "http://www.fao.org/docrep/012/ak341e/ak341e06.htm" [24] Waste solutions bigtechnology Group.(2008) CIGAR Profit from Waste: Waste Solutions - South East Asia Trang 123 PHỤ LỤC I Một số hình ảnh nhà máy sản xuất tinh bột sắn - Công ty TNHH Minh Quang – Yên Bái Hình 7.1: Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Minh Quang – Yên Bái Hình 7.2: Khu vực nhà làm việc Trang 124 Hình 7.3: Khu vực sản xuất xử lý nƣớc thải nhà máy Hình 7.4: Sân tập kết sắn củ băng chuyền vào thiết bị bóc vỏ Trang 125 Hình 7.5: Thiết bị bóc vỏ rửa củ Hình 7.6: Thiết bị tách bã sắn Trang 126 Hình 7.7: Thiết bị ly tâm tách mủ sắn Hình 7.8: Thiết bị ly tâm tách nƣớc Trang 127 Hình 7.9: Khu vực sấy làm nguội tinh bột Hình 7.10: Khu vực đóng bao thành phẩm Trang 128 Hình 7.11: Sản phẩm tinh bột nhà máy SXTBS Minh Quang Trang 129 II Các chất thải cơng nghệ xử lý chất thải Hình 7.12: Vỏ sắn đƣợc ủ, sử dụng làm phân vi sinh Hình 7.13: Bã sắn đƣợc thu gom bán cho ngƣời dân làm thức ăn gia súc Trang 130 Hình 7.14: Nƣớc từ cơng đoạn rửa củ đƣợc thu gom vào bể lắng cát Hình 7.15: Thu cặn lắng bán làm thức ăn gia súc Trang 131 Hình 7.16: Bể điều hịa Hình 7.17: Kênh phân phối nƣớc thải vào hồ phủ bạt Trang 132 Hình 7.18: Hồ CIGAR xử lý yếm khí thu biogas Hình 7.19: Hồ hiếu khí có thiết bị sục khí Trang 133 Hình 7.20: Hồ sinh học I Hình 7.21: Hồ đối chứng trƣớc đƣợc xả suối Tia Trang 134 Hình 7.22: Hệ thống đƣờng ống dẫn nƣớc thải thu hồi khí Biogas Hình 7.23: Khí sinh học đƣợc sử dụng kết hợp với than cho lò sấy tinh bột ... 71 3.4.3 Đề xuất công nghệ khả thi xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn 72 CHƢƠNG IV: HỒN THI? ??N CƠNG NGHỆ VÀ THI? ??T KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN CÔNG TY TNHH... Hiện trạng xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn giới Việt Nam 61 3.3.1 Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn giới 61 3.3.2 Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất tinh bột. .. Hiện trạng môi trường làng nghề sản xuât tinh bột sắn 35 2.5.2 Hiện trạng môi trường nhà máy xuất tinh bột sắn 39 CHƢƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SẢN XUẤT TINH