phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo. Nội dung nghiên cứu của luận văn cơ bản gồm 3 chương. Chƣơng 1: Một số vấn đề lý luận và thực tiễn về đánh giá hiệu quả dự án xử lý nước thải kế t hơ ̣p thu hồ i khí mêtan tại các nhà máy chế biến tinh bột sắn. Chƣơng 2: Giới thiê ̣u dự án xử lý nước thải kế t hơ ̣p thu hồ i khí mêtan ta ̣i nhà máy chế biến tinh bột sắn DAKFACOM , tỉnh Đăk Lăk.
Chƣơng 3: Đánh giá hiệu quả dự án xử lý nước thải kế t hơ ̣p thu hồ i khí mêtan tại nhà máy chế biến tinh bột sắn DAKFACOM, tỉnh Đăk Lăk và đề xuất giải pháp. 5 CHƢƠNG 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ DỰ ÁN XỬ LÝ NƢỚC THẢI KẾT HỢP THU HỒI KHÍ MÊTAN TẠI CÁC NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN 1.1 Tổng quan về công nghê ̣xử lý nƣớc thải kết hợp thu hồi khí mêtan của nhà máy chế biến tinh bột sắn 1.1 Đặc tính và thành phần của nước thải tinh bột sắn Ngành tinh bột sắn là ngành công nghiệp phát sinh một lượng lớn nước thải và tiêu thụ nhiều năng lượng. Lượng nước thải sinh ra trong quá trình chế biến tinh bột sắn trung bình 10 - 30 m3/tấn sản phẩm (Huỳnh Ngọc Phương Mai , 2006). Lươ ̣ng nước thải ra môi trường thường chiế m khoảng 80 - 90% nước sử du ̣ng và lưu lươ ̣ng nước thải dao đô ̣ng từ 3 - 6m3/1 tấ n củ sắ n tươi (Bô ̣ Công Thương, 2010).
Đặc tính và thành phần của nước thải tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào nguồ n nguyên liê ̣u đầ u vào của quá trình sản xuấ t. Nguồ n nguyên liê ̣u đầ u vào của quá trình chế biến tinh bột sắn là củ sắn tươi chứa nhiều thành phần hữu cơ cao gồ m: tinh bô ̣t , protein, xenluloza, protein, đường… Trong đó , hàm lượng tinh bột chiế m 20 - 34%, protein chiế m 0,8 – 4,2%; đường chiế m 1 – 3,1%; xenlulo chiế m 1 – 3%. Thành phần hữu cơ trong nguyên liệu củ sắn tươi thay đổi theo mùa vụ , điề u kiê ̣n canh tác , giố ng sắ n, thời vu ̣, thời gian và điề u kiê ̣n đảm bảo (Nguyễn Văn Phước, 2010). Với các thành phầ n hữu cơ trong nguồ n nguyên liê ̣u đầ u vào cung cấ p cho quá trình chế biến tinh bột sắn, do đó nước thải sản xuấ t tinh bô ̣t sắ n thường có hàm lươ ̣ng chấ t hữu cơ rấ t cao: COD dao đô ̣ng từ 2.000 mg/l, BOD5 dao đô ̣ng từ 2.750 mg/l, tỷ lê ̣ BOD5/COD lên đế n trên 70%.
Bên ca ̣nh đó, nước thải của các nhà máy chế biến tinh bột sắn cũng chứa một lượng nhỏ các chất ô nhiễm khác như : N tổ ng trong khoảng 250 – 450 mg/l; P tổ ng trong khoảng từ 4 – 70 mg/l. Hàm lượng că ̣n lơ lửng cũng khá cao , SS có thể lên đế n vài ngàn mg /l (phụ thuộc vào công nghệ sản xuấ t). Hàm lượng CN- trong nước thải tinh bô ̣t sắ n dao đô ̣ng tư2̀ -75 mg/l (Bảng 1.1: Thành phần, tính chất nƣớc thải của nhà máy chế biế n tinh bô ̣t sắ n TT Chỉ tiêu Đơn vi ̣ Kế t quả 1 pH - 4,2-5,1 2 COD mg/l 2500-17000 3 BOD5 mg/l 2120-14750 4 SS mg/l 120-3000 5 N-NH3 mg/l 136-300 6 N- NO2 mg/l 0-0,2 7 N-NO3 mg/l 0,5-0,8 8 N- Tổ ng mg/l 250-450 9 P - Tổ ng mg/l 4-70 10 CN- mg/l 2-75 11 SO4 mg/l 52-65 Nguồ n: Nguyễn Văn Phước, 2010 1.2 Nguồ n gố c phát sinh nước thải của quá trình chế biế n tinh bột sắ n Nước thải tinh bô ̣t sắ n phát sinh chủ yế u từ các công đoa ̣n của quá trin ̀ h sản xuấ t. Quy trình sản xuất của ngành chế biến tinh bột sắn gồm 7 công đoạn chính (Bô ̣ Công Thương, 2010) gồ m: Tiếp nhận củ sắn: Củ sắn tươi được chứa trong sân rộng và chuyển vào phễu chứa bằng băng tải.
Trong quá trình vận chuyển theo băng tải, công nhân loại bỏ rác, tạp chất thô. Rửa và làm sạch: Công đoạn này được tiến hành nhằm loại bỏ các tạp chất có trên vỏ củ sắn, bao gồm các bước rửa sơ bộ, tách đất đá, tách vỏ cứng và rửa lại bằng nước. Băm và mài củ: Công đoạn này tiến hành nhằm làm vỡ củ, tạo thành các mảnh nhỏ, làm tăng khả năng tinh bột hòa trong nước và tách bã. Củ sắn khi ra khỏi máy rửa, qua băng tải, được băm thành những mảnh nhỏ khoảng 10 – 20 mm, sau đó được chuyển vào máy mài.
Trong quá trình mài, nước được đưa vào phễu nhằm giảm nhiệt lượng sinh ra và đẩy bã sắn ra khỏi máy. Dịch sữa tạo thành sau quá trình này được bơm sang công đoạn tiếp theo. 7 Ly tâm tách bã: Ly tâm được thực hiện nhằm cô đặc dịch sữa và loại bã xơ. Mục đích của ly tâm tách bã là tách tinh bột ra khỏi nước và bã.
Thông thường việc tách bã được tiến hành 3 lần bằng công nghệ và thiết bị ly tâm liên tục. Dịch sữa được đưa vào bổ phận rổ hình nón và có những vòi phun nước vào bã trong suốt quá trình rửa bã và hòa tan tinh bột. Phần xơ thu hồi, sau khi đã qua giai đoạn lọc cuối cùng, có chứa 90 – 95% là nước và một tỷ lệ thấp là tinh bột còn sót lại. Thu hồi tinh bột thô: Viê ̣c tách bô ̣t thô có thể đươ ̣c tiế n hành bằ ng phương pháp lắng nhiều lần , lọc hoặc ly tâm với mục đích tách bã và tách dịch.
Hỗn hơ ̣p tinh bô ṭ và bã đươ ̣c đưa vào bô ̣ phâ ̣n sàng quay hình nón và những vòi phun nước rửa bã. Bã được thu gom đến bộ phận ép bã. Nước sau khi ép bã có thể đưa vào tái sử du ̣ng trong quy triǹ h sản xuấ t để tiế t kiê ̣m nước. Sau công đoa ̣n này, dịch sữa thô đa ̣t 5% chấ t khô.
Thu hồi tinh bột tinh: Sau khi ly tâm tách bã , dịch sữa được tiếp tục tách nước. Bô ̣t miṇ có thể đươ ̣c tách ra từ sữa tinh bô ̣t bằ ng phương pháp lo ̣c chân không, ly tâm và cô đă ̣c. Sau đó , tinh bô ṭ tinh thu đươ ̣c chuyể n sang công đoa ̣n sau dưới da ̣ng bánh tinh bô ̣t. Hoàn thiện: Trong các giai đoạn trên, nước sản xuất được sử dụng nhiều nhất ở công đoạn rửa và ly tâm tách bã.
Lượng nước thải ra môi trường chiếm 80 – 90% nước sử dụng. Nước thải phát sinh ở từng công đoạn của quy trình chế biến tinh bột sắn có lưu lươ ̣ng và nồ ng đô ̣ khác nhau. Nước thải phát sinh chủ yế u từ công đoa ̣n rửa củ và tinh chế bột. + Nước thải từ công đoa ̣n rửa củ và bóc vỏ chiế m khoản g 30% tổ ng lươ ̣ng nước sử du ̣ng chủ yế u là cát , sạn, hàm lượng hữu cơ không cao , pH ít biế n đô ̣ng khoảng 6,5 - 6,8.
+ Nước thải từ công đoa ̣n tinh chế bô ̣t có hàm lươ ̣ng ô nhiễm chấ t hữu cơ cao (BOD và COD cao ); hàm lượng cặn lơ lửng lớn; pH từ 5,7 đến 6; lươ ̣ng nước chiế m khoảng 60%. 8 Ngoài hai nguồn ô nhiễm trên , còn có khoảng 10% nước thải từ quá trin ̀ h rửa sàng, thiế t bi,̣ nước từ phòng thí nghiê ̣m, từ sinh hoa ̣t… Hình 1.1 : Quy trình sản xuất tinh bột sắn Nguồ n: Bộ Công Thương, 2010 1.3 Sự cần thiết áp dụng công nghệ xử lý nước thải kết hợp thu hồi mêtan đối với ngành chế biến tinh bột sắn Nước thải chế biế n tinh bô ̣t sắ n có hàm lươ ̣ng chấ t hữu cơ cao làm giảm oxy hòa tan trong nước , thúc đẩy quá trình phân hủy kỵ khí các vi sinh vật trong nước phát sinh mùi hôi thối , tác động đến môi trường sống của các loài thủy sinh , suy giảm số lượng và chất lượng hệ thủy sinh , ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượ ng môi trường không khí và gây mấ t mỹ quan. 9 Ngoài ra, với hàm lươ ̣ng BOD, COD cao trong nước thải tinh bô ̣t sắ n sẽ tiề m ẩn nguy cơ phát sinh một lượng lớn khí mêtan (CH4) ra môi trường không khí , gây ra hiê ̣n tươ ̣ng nóng lên toàn cầ u. Phương thức xử lý nước thải và điề u kiê ̣n nhiê ̣t đô ̣ trong môi trường xử lý cũng là các nhân tố tác đô ̣ng đế n lươ ̣ng khí mêtan phát sinh từ hê ̣ thố ng xử lý nước thải của ngành chế biế n tinh bô ̣t sắ n.
+ Phương thức xử lý nước thải: Tùy từng phương thức xử lý nước thải (không xử lý, xử lý hiếu khí, xử lý kỵ khí) sẽ làm phát sinh một lượng CH 4 khác nhau (Bảng 1.2: Sự phát sinh khí CH4 từ các phƣơng thức xử lý nƣớc thải công nghiệp khác nhau Hình thức xử lý Nguồn phát sinh khí mêtan (CH4) Các sông, hồ tù, đọng, thiếu oxy tạo điều Không Đổ thẳng ra sông, hồ kiện thuận lợi cho quá trình phần hủy kỵ xử lý khí và làm phát sinh khí mêtan CH4 Có thể phát sinh một lượng nhỏ khí CH4 Hệ thống xử lý nước thải từ túi kỵ khí (anaerobic pockets) hiếu khí Hệ thống xử lý hiếu khí được thiết kế và quản lý không tốt sẽ phát sinh CH4 Xử lý Bùn phát sinh từ hệ thống Bùn có thể phát sinh một lượng đáng kể hiếu khí nước thải hiếu khí được xử khí CH4 lý trong điều kiện kỵ khí Hệ thống hiếu khí được thiết kế và quản Các hồ hiếu khí nông lý không tốt sẽ làm phát sinh CH4 Các hồ kỵ khí Phát sinh CH4 Xử lý kỵ Phát sinh một lượng CH4 nếu lượng phát khí Các bể phản ứng kỵ khí thải không được thu hồi và đốt cháy Nguồn: IPPC (2006) + Nhiệt độ: Với sự gia tăng nhiệt độ sẽ làm gia tăng lượng phát sinh CH4 trong nước thải. Đặc biệt, với hệ thống xử lý nước thải không được kiểm soát, với 10 nhiệt độ thấp hơn 150C sẽ chỉ làm phát sinh một lượng nhỏ khí CH4 bởi vì vi khuẩn methanogen không hoạt động. Tuy nhiên, khi nhiệt độ gia tăng lên trên 150C, sẽ làm gia tăng lượng phát sinh CH4 (IPCC,2006).