Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thực trạng và đề xuất giải pháp xử lý phế thải mía đường tại nhà máy đường sơn dương tuyên quang

Luận văn thạc sĩ phân tích thực trạng và đề xuất giải pháp xử lý phế thải mía đường tại Nhà máy Đường Sơn Dương, Tuyên Quang, nhằm tối ưu hóa quy trình và bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hằng
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Thị Lan
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Thực Trạng Và Đề Xuất Giải Pháp Xử Lý Phế Thải Mía Đường Tại Nhà Máy Đường Sơn Dương – Tuyên Quang
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. MỤC ĐÍCH CỦA KHÓA LUẬN
• 1.2. YÊU CẦU CỦA KHÓA LUẬN
• 1.3. Ý NGHĨA CỦA KHÓA LUẬN
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC
• 2.2. Các khái niệm liên quan
• 2.3. Các văn bản pháp luật
• 2.4. Các tiêu chuẩn Quốc Gia
• 2.5. CƠ SỞ THỰC TIỄN
• 2.5.1. Các ứng dụng từ bã mía và tình hình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía
• 2.5.2. Các ứng dụng của bã mía từ nhà máy đường
• 2.5.3. Tình hình hình sản xuất phân vi sinh trên thế giới
• 2.5.4. Tình hình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía ở trong nước
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.3. Thời gian tiến hành
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phạm vi áp dụng
• 3.6. Phương pháp nghiên cứu
• 3.6.1. Phương pháp điều tra thu thập thông tin thứ cấp
• 3.6.2. Phương pháp tham khảo ý kiến
• 3.6.3. Phương pháp phân tích, tổng hợp, đánh giá
• 3.6.4. Phương pháp kế thừa
• 3.6.5. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Đặc điểm khu vực nghiên cứu
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Sơn Dương
• 4.1.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 4.1.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 4.1.2. Công ty cổ phần mía đường Sơn Dương
• 4.1.2.1. Hoạt động kinh doanh của công ty
• 4.1.2.2. Cơ cấu tổ chức của công ty
• 4.1.2.3. Mô hình quản trị
• 4.1.2.4. Các công ty con và công ty liên kết
• 4.1.2.5. Trách nhiệm và quyền hạn của các phòng ban
• 4.1.3. Tình hình sản xuất mía đường ở Công ty Cổ phần mía đường Sơn Dương
• 4.1.3.1. Tình hình sản xuất
• 4.1.3.2. Thuận lợi và khó khăn của Công ty
• 4.1.3.3. Phương hướng hoạt động của Công ty trong giai đoạn từ năm 2010 – 2015
• 4.1.4. Hiện trạng sản xuất và phế thải của nhà máy
• 4.1.4.1. Hiện trạng sản xuất
• 4.1.4.2. Các vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh trong quá trình sản xuất
• 4.1.4.3. Thành phần đặc tính của phế thải mía đường
• 4.1.4.4. Giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường do phế thải mía đường
• 4.1.4.5. Công nghệ sản xuất phân vi sinh tại nhà máy đường Sơn Dương
• 4.1.4.5.1. Quy trình sản xuất
• 4.1.4.6. Một số kết quả phân tích mẫu sau khi sản xuất
• 4.1.4.7. Khuyến cáo cách sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Nghiên cứu thực trạng

Nghiên cứu thực trạng xử lý phế thải mía đường tại nhà máy Sơn Dương, Tuyên Quang cho thấy rằng lượng phế thải từ quá trình sản xuất đường là rất lớn. Theo thống kê, mỗi năm nhà máy sản xuất trên 500.000 tấn đường, đồng nghĩa với việc phát sinh một khối lượng lớn phế thải như bã mía, bùn lọc và rỉ mật. Những phế thải này nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đặc biệt, bã mía chiếm khoảng 25-30% khối lượng cây mía, là nguồn nguyên liệu giàu hữu cơ có thể tái chế thành phân bón hữu cơ vi sinh. Việc xử lý phế thải mía đường không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn phân bón hữu ích cho nông nghiệp. Theo một nghiên cứu, việc sản xuất phân hữu cơ từ bã mía có thể cải thiện độ phì nhiêu của đất và tăng năng suất cây trồng.

1.1. Tình hình sản xuất mía đường

Tình hình sản xuất mía đường tại nhà máy Sơn Dương cho thấy sự phát triển mạnh mẽ trong những năm qua. Công suất ép đạt 3.500 tấn/ngày, với diện tích canh tác mía lên tới 11.000 ha. Tuy nhiên, sự gia tăng sản lượng cũng kéo theo lượng phế thải lớn, đòi hỏi các giải pháp xử lý hiệu quả. Việc không xử lý kịp thời sẽ dẫn đến ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống người dân xung quanh. Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ xử lý phế thải mía đường là rất cần thiết.

II. Giải pháp xử lý

Giải pháp xử lý phế thải mía đường tại nhà máy Sơn Dương bao gồm việc áp dụng công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía. Quy trình này không chỉ giúp tái chế phế thải mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị cho nông nghiệp. Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng bã mía để sản xuất phân hữu cơ vi sinh có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cung cấp nguồn dinh dưỡng cho cây trồng. Hơn nữa, việc áp dụng công nghệ hiện đại trong xử lý phế thải sẽ nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu chi phí. Các giải pháp này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế cho nhà máy mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

2.1. Công nghệ xử lý

Công nghệ xử lý phế thải mía đường hiện nay đang được cải tiến để nâng cao hiệu quả. Việc áp dụng các chế phẩm sinh học trong quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh giúp tăng cường khả năng phân hủy chất hữu cơ trong bã mía. Ngoài ra, việc kết hợp với các công nghệ tiên tiến như ủ sinh học và xử lý hóa học sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất. Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng công nghệ này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra sản phẩm phân bón chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của nông dân.

III. Tác động môi trường

Tác động của phế thải mía đường đến môi trường là một vấn đề nghiêm trọng. Nếu không được xử lý đúng cách, lượng phế thải này có thể gây ô nhiễm không khí, nước và đất. Việc sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn cải thiện chất lượng đất, tăng cường độ phì nhiêu và khả năng giữ nước. Theo các chuyên gia, việc tái chế phế thải thành phân bón hữu cơ là một giải pháp bền vững cho nông nghiệp, đồng thời bảo vệ môi trường sống. Điều này không chỉ có lợi cho nông dân mà còn cho cộng đồng và hệ sinh thái.

3.1. Bảo vệ môi trường

Bảo vệ môi trường là một trong những mục tiêu hàng đầu trong việc xử lý phế thải mía đường. Việc áp dụng các giải pháp xử lý hiệu quả sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và duy trì sự cân bằng sinh thái. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sản xuất phân hữu cơ từ bã mía không chỉ giúp xử lý phế thải mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị cho nông nghiệp. Điều này góp phần vào phát triển bền vững, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành nông nghiệp Việt Nam trong quá trình phát triển bền vững đòi hỏi nguồn phân bón hữu cơ và phân hữu cơ vi sinh nhằm duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng và hạn chế các tác động tiêu cực của việc lạm dụng phân bón hóa học. Tuy nhiên, nguồn chất thải chăn nuôi truyền thống ngày càng khan hiếm, không đáp ứng đủ nhu cầu canh tác quy mô lớn. Trong khi đó, các nhà máy chế biến nông sản, đặc biệt là ngành mía đường, phát sinh khối lượng phế phụ phẩm hữu cơ rất lớn như bã mía, bã bùn lọc, rỉ mật và tro lò. Nguồn phế thải này rất giàu chất hữu cơ, dễ chuyển hóa thành phân bón chất lượng cao nhưng nếu không được xử lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng tới môi trường đất, nước, không khí và đời sống cư dân xung quanh.

Tại tỉnh Tuyên Quang, cây mía giữ vai trò chủ lực trong phát triển kinh tế nông nghiệp và nâng cao thu nhập cho nông dân huyện Sơn Dương. Hoạt động của Công ty Cổ phần Mía đường Sơn Dương đạt sản lượng chế biến hàng năm trên 500.000 tấn mía cây, với công suất ép 3.500 tấn/ngày và vùng nguyên liệu mở rộng trên 11.000 ha (số liệu năm 2013). Quy mô sản xuất lớn dẫn đến phát sinh lượng phế phẩm khổng lồ (riêng bã mía thải ra năm 2014 ước tính khoảng 10.000 tấn). Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài "Nghiên cứu thực trạng và đề xuất giải pháp xử lý phế thải mía đường tại nhà máy đường Sơn Dương – Tuyên Quang" được thực hiện nhằm đánh giá hiện trạng phát sinh chất thải và làm rõ công nghệ tái chế phế phẩm mía đường thành phân hữu cơ vi sinh.

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể gồm 5 nội dung:

1. Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại địa bàn huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang.
2. Đánh giá thực trạng sản xuất và tình hình hoạt động của Công ty Cổ phần Mía đường Sơn Dương.
3. Phân tích thành phần, khối lượng và đặc tính của các loại phế thải phát sinh trong dây chuyền sản xuất mía đường.
4. Khảo sát và nghiên cứu quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ nguồn phế phẩm mía đường tại phân xưởng của nhà máy.
5. Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường phát sinh từ hoạt động sản xuất và xử lý phế thải của nhà máy.

• Đối tượng nghiên cứu: Các nguồn phế thải phát sinh trong quá trình sản xuất mía đường tại Nhà máy đường Sơn Dương (gồm bã mía, bùn lọc, mật rỉ, tro lò hơi, nước thải và khí thải).
• Phạm vi nghiên cứu: Nhà máy đường Sơn Dương thuộc Công ty Cổ phần Mía đường Sơn Dương, địa chỉ tại xã Hào Phú, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang.
• Thời gian thực hiện: Từ ngày 05/05/2014 đến ngày 05/08/2014.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nội dung dựa trên các cơ sở khoa học về công nghệ sinh học môi trường, quản lý chất thải rắn công nghiệp và hệ thống văn bản quy phạm pháp luật, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

• Phân hữu cơ sinh học / vi sinh: Là sản phẩm phân bón được hình thành qua quá trình lên men vi sinh vật đối với các hợp chất hữu cơ, chuyển hóa thành mùn, có phối chế thêm các chế phẩm sinh học (vi sinh vật cố định đạm tự do Azotobacter; vi sinh vật và nấm sợi phân giải phốt phát khó tan như Bacillus polymyxa, Bacillus megaterium, Pseudomonas striata, Aspergillus awamori; xạ khuẩn Streptomyces) và bổ sung dinh dưỡng khoáng NPK, nguyên tố vi lượng.
• Khái niệm môi trường và ô nhiễm môi trường: Áp dụng định nghĩa theo Luật Bảo vệ môi trường năm 2005 (Điều 6); khái niệm ô nhiễm môi trường nước theo Hiến chương châu Âu về nước; khái niệm ô nhiễm không khí và ô nhiễm đất.
• Tổng quan nghiên cứu quốc tế và trong nước: Trích dẫn các công trình phân lập vi sinh vật chuyển hóa phốt pho của Gerretsen (1948), Mekina (1955), chế phẩm "Điền lực bảo" (Trung Quốc), chế phẩm photphobacterin (Liên Xô, 1970); sơ đồ cân bằng khối lượng phế liệu mía đường của Z. Muiier (1978) và sơ đồ chuỗi phụ phẩm của Paturan (1963); công nghệ sản xuất phân bón vi sinh Huđavil và Fitohoocmon ứng dụng tại 7 nhà máy đường ở Việt Nam.

Văn bản pháp lý và hệ thống tiêu chuẩn quốc gia

• Văn bản pháp luật: Luật Bảo vệ môi trường năm 2005 (hiệu lực từ 01/07/2006); Chỉ thị 36-CT/TW của Bộ Chính trị; Nghị định số 202/2013/NĐ-CP về quản lý phân bón; Nghị định số 163/2013/NĐ-CP xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực phân bón, hóa chất; Nghị định số 191/2007/NĐ-CP; Nghị định số 117/2009/NĐ-CP về xử lý vi phạm hành chính lĩnh vực môi trường; Nghị định số 59/2007/NĐ-CP về quản lý chất thải rắn; Thông tư số 26/2011/TT-BTNMT; Thông tư số 12/2011/TT-BTNMT về quản lý chất thải nguy hại.
• Tiêu chuẩn áp dụng: Tiêu chuẩn hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001:2008; TCVN 5815:2001 (phương pháp thử phân hỗn hợp NPK); TCVN 8559:2010 (phương pháp xác định phốt pho hữu hiệu); TCVN 8560:2010 (phương pháp xác định kali hữu hiệu); TCVN 9294:2012 (xác định cacbon hữu cơ tổng số bằng phương pháp Walkley-Black); TCVN 9290:2012 (xác định chì tổng số bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS); TCVN 9291:2012 (xác định cadimi tổng số bằng AAS); TCVN 4829:2008 / ISO 6579:2007 (phát hiện vi sinh vật Salmonella spp trên đĩa thạch).

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Tác giả sử dụng 5 phương pháp nghiên cứu chuyên ngành Khoa học môi trường:

1. Phương pháp điều tra, thu thập thông tin thứ cấp: Thu thập dữ liệu khí tượng thủy văn, điều kiện kinh tế - xã hội, báo cáo môi trường từ các cơ quan quản lý huyện Sơn Dương, tài liệu khoa học, báo chí và internet.
2. Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Trao đổi, phỏng vấn cán bộ kỹ thuật trực tiếp phụ trách xưởng sản xuất phân vi sinh của công ty và giảng viên chuyên môn tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
3. Phương pháp phân tích, tổng hợp và đánh giá: Thống kê, xử lý chuỗi số liệu hoạt động sản xuất, phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm và đánh giá tính hợp lý của công nghệ sản xuất phân bón vi sinh.
4. Phương pháp kế thừa: Tiếp thu kết quả từ các đề tài, báo cáo kiểm toán môi trường, số liệu phân tích mẫu phân bón và nước thải sẵn có tại nhà máy.
5. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Quan sát trực tiếp toàn bộ dây chuyền sản xuất đường, dây chuyền xưởng phân bón, các vị trí xả thải, ghi chép và chụp ảnh hiện trường.

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh công nghiệp hóa gắn liền với bảo vệ môi trường nông nghiệp. Xác định rõ mục đích nghiên cứu, các yêu cầu khoa học đối với dữ liệu thực nghiệm và ý nghĩa thực tiễn trong việc xử lý phế phẩm mía đường thành nguồn phân bón cung cấp ngược lại cho vùng nguyên liệu mía.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về phân bón hữu cơ vi sinh, phân loại vi sinh vật hữu ích và các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng phân bón tại Việt Nam. Đánh giá chi tiết cơ sở thực tiễn về chuỗi phụ phẩm ngành mía đường.

Thành phần cây mía khi thu hoạch	Tỷ lệ khối lượng (%)	Hướng sử dụng chính
Thân cây thu hoạch	60% – 65%	Ép lấy nước sản xuất đường
Ngọn và lá mía	35% – 40%	Thức ăn gia súc tươi hoặc sơ chế
Đường saccarozo thành phẩm	9% – 10%	Sản phẩm chính tiêu thụ thương mại
Bã mía sau ép	25% – 30%	Làm chất đốt lò hơi, ván ép, thức ăn chăn nuôi, phân bón
Bùn lọc và váng bọt	1% – 4%	Phối trộn sản xuất phân hữu cơ vi sinh
Mật rỉ	3% – 4%	Sản xuất cồn, mì chính, men thức ăn gia súc, phối trộn phân bón

Thành phần hóa học của bã mía sau ép đường (theo Gohl):

• Tính theo vật chất khô (%): Protein thô 4,0%; Chất béo 1,3%; Chất xơ 37,0%; Tro 3,9%; Nitơ tự do chiết xuất được 53,8%.
• Tính theo khối lượng tươi (%): Độ ẩm 6,9%; Protein thô 3,7%; Chất béo 1,2%; Chất xơ 34,5%; Tro 3,6%; Nitơ tự do chiết xuất được 50,1%.

Khóa luận phân tích việc sử dụng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi (nhiệt trị xấp xỉ 2.340 kcal/kg). Một nhà máy công suất ép 4.500 tấn mía/ngày khi đốt lò chỉ tiêu thụ hết 80% bã mía, lượng bã dư thừa khoảng 56 tấn/ngày, tạo ra nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất phân hữu cơ.

Phần 3: Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Quy định rõ ràng đối tượng là phế thải mía đường tại Nhà máy đường Sơn Dương, địa bàn xã Hào Phú trong khung thời gian từ 05/05/2014 đến 05/08/2014. Thiết lập quy trình 5 bước thu thập, xử lý thông tin thứ cấp, khảo sát thực địa và phân tích dữ liệu kỹ thuật.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu

Khóa luận công bố các kết quả nghiên cứu toàn diện qua các nội dung chính:

1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội huyện Sơn Dương

• Tự nhiên: Huyện miền núi phía nam tỉnh Tuyên Quang, diện tích 788 km², dân số 179.000 người (năm 2009). Địa hình chia làm 2 dạng chính: đồi núi thấp (cao 150 – 200 m) và đồng bằng phù sa sông Phó Đáy (cao 50 – 70 m). Khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình năm 22,5°C, độ ẩm trung bình 85%, lượng mưa bình quân trên 1.500 mm/năm. Đất đỏ vàng phát triển trên đá sét và biến chất (Fs) chiếm 77,22% diện tích (1.608,5 ha), thuận lợi cho cây công nghiệp.
• Kinh tế - xã hội: Nông nghiệp là chủ đạo; công nghiệp phát triển với gần 50 doanh nghiệp (gồm Nhà máy đường Sơn Dương, Giấy An Hòa, Chè Sơn Dương). Tỷ lệ lao động qua đào tạo đạt 39,8%, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên 0,84%.

2. Hiện trạng sản xuất của Công ty Cổ phần Mía đường Sơn Dương

Công ty thành lập trong chương trình 1 triệu tấn đường của Chính phủ trên cơ sở Nông trường 26/3 Tuyên Quang, vốn điều lệ 32 tỷ VNĐ, vốn chủ sở hữu 161,898 tỷ VNĐ. Cơ cấu tổ chức gồm Hội đồng quản trị, Ban Tổng giám đốc, 5 phòng ban, 4 phân xưởng (Cơ điện, Động lực, Xưởng đường, Xưởng sản xuất phân bón vi sinh) và 1 công ty con (Công ty TNHH MTV Phú Sơn).

Giai đoạn vụ sản xuất	Diện tích (ha)	Năng suất (tấn/ha)	Sản lượng (tấn)	Mức đáp ứng công suất thiết kế
Vụ 1996 – 1997	800	16,0	12.500	18,25%
Vụ 2011 – 2012	-	-	376.922	98,80%
Vụ 2012 – 2013	9.257	54,8	507.776	Vượt công suất
Vụ 2013 – 2014	10.065	52,0	523.380	Vùng nguyên liệu 32 xã

Vùng nguyên liệu của công ty bao phủ 28 xã huyện Sơn Dương và các xã thuộc huyện Đoan Hùng (Phú Thọ), Lập Thạch (Vĩnh Phúc). Mục tiêu giai đoạn 2014 – 2015 là nâng diện tích lên trên 12.000 ha, năng suất >60 tấn/ha, độ đường CCS >11%, sản lượng 700.000 tấn mía/vụ.

3. Dây chuyền công nghệ sản xuất đường và các nguồn thải phát sinh

Quy trình công nghệ gồm 5 công đoạn:

1. Ép mía: Dùng các bộ nghiền 3 trục, bã mía tách ra dùng làm chất đốt lò hơi.
2. Tinh chế: Xử lý bằng khí SO2, sữa vôi, gia nhiệt đưa pH đạt 8,0 – 8,5, lọc chân không thu bùn lọc.
3. Chưng cất: Cô đặc chân không nhiều tầng nâng nồng độ saccarozo lên 55% – 65%.
4. Kết tinh đường: Nấu đường tạo hỗn hợp massecuite.
5. Phân tách: Ly tâm giỏ tách đường thương phẩm (loại A, B đóng gói xuất xưởng; loại C quay vòng tái kết tinh; mật rỉ đưa đi sản xuất cồn hoặc phối trộn phân bón).

Hiện trạng phát sinh ô nhiễm môi trường:

• Nước thải: Lượng nước sử dụng gấp 12 – 15 lần khối lượng mía nguyên liệu, đặc trưng bởi hàm lượng BOD5 dao động rất cao: nước bùn lọc có BOD5 từ 2.900 đến 11.000 mg/l (nước thải đường thô) và 730 mg/l (đường tinh chế); nước rửa xe chở mía lên tới 15.000 mg/l; nước thải than từ 750 đến 1.200 mg/l; nước ngưng tụ từ 30 đến 40 mg/l.
• Khí thải, bụi: Khói phát sinh từ lò hơi đốt bã mía/than chứa CO2, bụi tro, khí than; rò rỉ cục bộ SO2 từ lò xông lưu huỳnh; bụi đường phát tán tại khu vực sàng và đóng bao.
• Mùi hôi và chất thải rắn: Bã mía (chiếm 26,8% – 32% lượng ép, độ ẩm ~50%), bùn lọc (chiếm 3,82% – 5,07% lượng mía, độ ẩm 75% – 77%), rỉ mật (~5% lượng ép), tro lò hơi (chiếm 1,2% lượng bùn mía, chứa 71% – 72% SiO2 cùng Fe2O3, Al2O3, CaO...). Bùn lọc và bã mía đổ đống gây phân hủy kỵ khí bốc mùi hôi thối, bị người dân xã Hào Phú phản ánh gay gắt.

4. Giải pháp công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh

Xưởng sản xuất phân bón vi sinh của nhà máy tiếp nhận lượng bã mía dư thừa (năm 2014 xử lý khoảng 10.000 tấn bã), bùn lọc, tro lò và mật rỉ, bổ sung thêm khoáng NPK, vi lượng và chế phẩm sinh học (vi khuẩn cố định đạm, phân giải lân, nấm đối kháng, xạ khuẩn). Quá trình ủ lên men háo khí giúp rút ngắn thời gian phân hủy xenluloza, diệt trừ mầm bệnh và tạo sản phẩm phân bón hữu cơ khoáng hoàn chỉnh phục vụ lại chính vùng trồng mía.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về khảo sát thực trạng, thành phần phế thải và đề xuất kiến nghị hoàn thiện quy trình công nghệ xử lý môi trường tại công ty.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính kèm số liệu thực nghiệm trong văn bản

• Đã hệ thống hóa toàn diện cơ cấu các dòng chất thải phát sinh tại Nhà máy đường Sơn Dương: Bã mía chiếm 26,8% – 32%, bùn lọc chiếm 3,82% – 5,07%, mật rỉ chiếm ~5% khối lượng mía ép tươi; tro lò chiếm 1,2% lượng bùn mía với hàm lượng SiO2 chiếm 71% – 72%.
• Làm rõ nguyên nhân ô nhiễm nước thải có tải lượng hữu cơ cực lớn (BOD5 nước bùn lọc lên đến 11.000 mg/l, nước rửa xe 15.000 mg/l, tổng lượng nước thải gấp 12 – 15 lần khối lượng nguyên liệu).
• Khảo sát thực tế giải pháp của nhà máy trong năm 2014: Tận thu thành công khoảng 10.000 tấn bã mía kết hợp toàn bộ bùn lọc, tro lò và mật rỉ tại chỗ để sản xuất phân hữu cơ vi sinh theo tiêu chuẩn ISO 9001:2008, giảm thiểu áp lực xả thải trực tiếp ra môi trường xung quanh.

Giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất

• Duy trì và mở rộng công suất xưởng phân bón hữu cơ vi sinh để thu gom triệt để 100% lượng bùn lọc và bã mía dư thừa sau khi đốt lò hơi, không để tồn đọng ngoài bãi lộ thiên gây mùi hôi.
• Tăng cường các biện pháp kiểm soát khí thải: Thường xuyên bảo dưỡng hệ thống lò hơi đốt bã mía và lò xông lưu huỳnh, lắp đặt hệ thống dập bụi, lọc ướt để ngăn chặn bụi tro và khí SO2 phát tán vào khu dân cư xã Hào Phú.
• Tách riêng và xử lý cục bộ các dòng nước thải có nồng độ ô nhiễm cao (nước bùn lọc, nước rửa xe, nước ngưng tụ nhiễm dầu mỡ và đường) trước khi xả ra hệ thống xử lý chung.
• Khuyến cáo nông dân vùng nguyên liệu bón phân hữu cơ vi sinh kết hợp vùi thân lá sau thu hoạch để giữ ẩm, hạn chế rửa trôi và cải tạo đất bạc màu.

Đóng góp so với các nghiên cứu trước

Khóa luận đã mô tả chi tiết bài toán cân bằng vật chất và năng lượng thực tế tại một nhà máy đường cụ thể ở vùng miền núi phía Bắc (nhà máy tự cung cấp năng lượng từ 80% bã mía đốt lò hơi và tái chế 20% bã thừa cùng bùn lọc làm phân vi sinh). Nghiên cứu gắn kết chuỗi giá trị khép kín giữa nhà máy chế biến và vùng nguyên liệu 10.065 ha thông qua mô hình liên kết "4 nhà" (Nhà khoa học - Nhà nước - Nhà nông - Doanh nghiệp).

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Thời gian thực tập và nghiên cứu thực địa bị giới hạn trong 3 tháng (từ 05/05/2014 đến 05/08/2014) vào giai đoạn cuối vụ chế biến nên một số chỉ tiêu phân tích thành phần phân bón và chất lượng nước thải kế thừa chủ yếu từ các đợt quan trắc trước của nhà máy; chưa thực hiện được các thí nghiệm đồng ruộng dài ngày để so sánh đối chứng hiệu quả bón phân vi sinh trên từng loại đất khác nhau tại huyện Sơn Dương.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục hoàn thiện công thức phối trộn vi sinh vật đặc hiệu cho từng chất đất (đất dốc tụ, đất đỏ vàng Fs), tối ưu hóa thời gian ủ compost quy mô công nghiệp và nghiên cứu hệ thống thu hồi khí biogas/năng lượng từ nước thải có tải lượng BOD cao của nhà máy.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng sử dụng: Tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Nông hóa - Thổ nhưỡng, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Môi trường.
• Nội dung giá trị nhất: Dữ liệu thực tế về hệ số phát thải các nguồn phụ phẩm ngành mía đường (bã mía, bùn lọc, mật rỉ, tro lò, BOD5 nước thải); quy trình công nghệ sản xuất đường sunfit hóa kèm điểm phát sinh dòng thải; giải pháp công nghệ phối trộn và ủ phân hữu cơ vi sinh từ phế phẩm công nghiệp chế biến nông sản.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nhà máy đường Sơn Dương lựa chọn phương án sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía thay vì làm thức ăn gia súc hay ván ép?
Bã mía sau ép có hàm lượng chất xơ cao (34,5% – 37%), nếu dùng làm thức ăn gia súc đòi hỏi công nghệ ủ hóa học phức tạp, chi phí đầu tư lớn và không giải quyết được lượng bã bùn lọc thải ra. Việc sản xuất phân vi sinh giúp kết hợp đồng thời bã mía, bùn lọc, tro lò và mật rỉ, tạo ra sản phẩm trả lại trực tiếp cho hơn 10.000 ha vùng đất trồng mía đang bị thoái hóa, giảm chi phí phân hóa học cho nông dân.

2. Tỷ lệ phát sinh các loại phế phụ phẩm chính trong quá trình ép mía tại nhà máy là bao nhiêu?
Theo số liệu khóa luận, từ 100% mía cây đưa vào chế biến sẽ thu được 9% – 10% đường saccarozo thương phẩm. Các phụ phẩm phát sinh gồm: Bã mía chiếm 25% – 30% (hoặc 26,8% – 32% lượng mía ép), bùn lọc chiếm 1% – 4% (hoặc 3,82% – 5,07%), mật rỉ chiếm 3% – 5%, và tro lò hơi chiếm khoảng 1,2% lượng bùn mía.

3. Đặc trưng ô nhiễm của nước thải sản xuất mía đường tại nhà máy thể hiện qua chỉ số nào?
Nước thải mía đường phát sinh khối lượng lớn (gấp 12 – 15 lần lượng mía nguyên liệu) và có chỉ số BOD5 rất cao: Nước bùn lọc từ 2.900 đến 11.000 mg/l (ở dây chuyền đường thô) và 730 mg/l (đường tinh chế); nước rửa xe chở mía đạt mức 15.000 mg/l; nước thải than từ 750 đến 1.200 mg/l.

4. Dây chuyền sản xuất đường tại Công ty Cổ phần Mía đường Sơn Dương gồm các công đoạn nào?
Dây chuyền gồm 5 bước liên hoàn: (1) Ép dập lấy nước mía bằng hệ thống trục nghiền; (2) Tinh chế nước mía bằng SO2, vôi, gia nhiệt và lọc chân không tách bùn; (3) Chưng cất bốc hơi chân không nhiều tầng đạt nồng độ 55% – 65%; (4) Nấu và kết tinh đường tạo hỗn hợp massecuite; (5) Ly tâm phân tách thu đường thành phẩm loại A, B và tách mật rỉ.

5. Khóa luận sử dụng các tiêu chuẩn quốc gia nào để kiểm tra chất lượng phân bón hữu cơ vi sinh?
Tác giả viện dẫn các tiêu chuẩn: TCVN 5815:2001 (phương pháp thử NPK), TCVN 8559:2010 (xác định phốt pho hữu hiệu), TCVN 8560:2010 (xác định kali hữu hiệu), TCVN 9294:2012 (xác định cacbon hữu cơ bằng phương pháp Walkley-Black), TCVN 9290:2012 và TCVN 9291:2012 (xác định kim loại nặng Pb, Cd bằng phương pháp AAS), TCVN 4829:2008 / ISO 6579:2007 (phát hiện vi sinh vật Salmonella spp).

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hằng đã phản ánh trung thực bức tranh thực trạng sản xuất và các vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh tại Công ty Cổ phần Mía đường Sơn Dương trong niên vụ 2013 – 2014. Nghiên cứu đã làm rõ đặc tính lý hóa của các dòng chất thải rắn, khí thải và nước thải có tải lượng hữu cơ cao trong dây chuyền chế biến đường sunfit hóa. Việc tận dụng bã mía, bùn lọc, tro lò và mật rỉ để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh được khẳng định là giải pháp công nghệ môi trường phù hợp, vừa xử lý triệt để chất thải tại nguồn, vừa phục vụ mục tiêu tái tạo độ phì nhiêu cho đất vùng nguyên liệu mía bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là một nước nông nghiệp, được hình thành và phát triển từ rất lâu. Những năm gần đây, cùng với xu thế phát triển chung của xã hội, ngành nông nghiệp Việt Nam cũng đã phát triển không ngừng có được điều đó là nhờ ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật. Trong đó, ngành phân bón luôn đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phát triển ngành nông nghiệp trồng trọt, nó quyết định cả về chất lượng cũng như sản lượng thu hoạch của cây trồng, điều này đã được khẳng định từ xưa và cho đến bây giờ vẫn giữ nguyên giá trị. Thấy được tầm quan trọng đó, ngay từ những ngày đầu lập nước, Đảng và Nhà nước ta đã chú trọng đến phát triển ngành sản xuất phân bón phục vụ sản xuất nông nghiệp.

Trong đó, ngành sản xuất phân bón vô cơ, phân hỗn hợp NPK ở Việt Nam đến nay đã có những thành tựu phát triển quan trọng cả về quy mô và chất lượng, bên cạnh đó lĩnh vực phân bón hữu cơ, phân vi sinh mặc dù đã xuất hiện từ lâu nhưng chỉ ở quy mô nhỏ lẻ tại các hộ nông dân và đa số là ở dạng phân hữu cơ để tận dụng các phụ phế liệu nông nghiệp của gia đình như trấu, vỏ cà phê, chất thải chăn nuôi… Thực tế sản xuất nông nghiệp đã khẳng định vai trò thiết yếu của phân hữu cơ hay phân hữu cơ vi sinh trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên, hiện nay nguồn phân hữu cơ từ chất thải của gia súc ngày càng khan hiếm không đủ để đáp ứng cho canh tác nông nghiệp hiện đại, trong khi đó nguồn nguyên liệu từ các phụ phế liệu của hầu hết các nhà máy chế biến lại rất nhiều, đây là một nguồn hữu cơ qúy giá để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, trong đó có phụ phế liệu của nhà máy mía đường vì lượng bã mía, bã bùn, rỉ mật thải là rất lớn, lại giàu hữu cơ dễ chuyển hóa, không chỉ vậy trên thực tế n 2 thử nghiệm phân hữu cơ vi sinh được sản xuất từ nguồn chất thải của nhà máy mía đường được cho là phù hợp với rất nhiều loại cây hơn so với các nguồn nguyên liệu khác như vỏ cà phê, trấu, bã sắn,… Mặt khác tại Việt Nam nói chung và tại Sơn Dương – Tuyên Quang nói riêng những năm qua, cây mía đã góp phần tích cực trong công cuộc phát triển kinh tế xã hội, giải quyết việc làm và làm thay đổi bộ mặt nông thôn mới tại các địa phương. Tại nhà máy đường Sơn Dương trung bình mỗi năm sản lượng đạt trên 500000 tấn,năm 2013 diện tích mía canh tác đạt trên 11000 ha, sản lượng đạt trên 570000 tấn, công suất ép đạt 3500 tấn/ ngày, (2).Với số lượng sản lượng lớn như thế lượng phế thải thải ra hàng năm cũng rất lớn, nếu không có cách sử lý hiệu quả sẽ gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống người dân và nhiều vấn đề khác. Do những lý do trên tôi chọn đề tài “Nghiên cứu thực trạng và đề xuất giải pháp xử lý phế thải mía đường tại nhà máy đường Sơn Dương – Tuyên Quang” để nghiên cứu rõ quy trình làm phân hữu cơ vi sinh từ phế thải mía đường, giúp người đọc hiểu hơn về lợi ích của việc sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chính phế thải của mía đường.

Sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phế thải mía đường của nhà máy vừa xử lý, vừa tái tạo phế thải thành phân bón cho cây trồng vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đáp ứng được mong muốn của người nông dân, vừa tăng năng suất lại hợp túi tiền. MỤC ĐÍCH CỦA KHÓA LUẬN • Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Sơn Dương – Tuyên Quang • Thực trạng sản xuất mía đường của nhà máy • Phân tích thành phần phế thải nghành mía đường • Nghiên cứu quy trình làm phân hữu cơ vi sinh từ phế thải mía đường. • Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm phát sinh trong quy trình sản xuất mía đường của nhà máy. YÊU CẦU CỦA KHÓA LUẬN - Các số liệu, thông tin đưa ra phải đảm bảo độ tin cậy, chính xác, đầy đủ, chi tiết.

- Đánh giá phải chính xác. - Những giải pháp đề xuất phải có tính khả thi phù hợp với điều kiện của nhà máy 1. Ý NGHĨA CỦA KHÓA LUẬN • Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: • Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này. • Vận dụng và phát huy được những kiến thức đã học tập và nghiên cứu.

Ý nghĩa thực tiễn: Xử lý phế thải mía đường giảm ô nhiễm môi trường và tạo nguồn phân bón cho cây mía. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. CƠ SỞ KHOA HỌC 2. Các khái niệm liên quan.

- Khái niệm về phân hữu cơ sinh học: là sản phẩm phân bón được tạo thành thông qua quá trình lên men vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau, có sự tác động của vi sinh vật hoặc các lớp sinh học được chuyển hóa thành mùn. Trong loại phân này có chứa đầy đủ thành phần là chất hữu cơ, có phối chế thêm các chế phẩm sinh học ( vi sinh, nấm đối kháng) bổ sung thêm thành phần vô cơ vi lượng ( NPK) và vi lượng. Tùy thuộc vào nhu cầu sản xuất mà có thể cân đối phối trộn các loại phân nguyên liệu sao cho cây trồng phát triển tốt nhất mà không phải bón bất kỳ các loại phân đơn nào. Phân phức hợp hữu cơ sinh học có thể dùng bón lót hoặc bón thúc.

Loại phân này có hàm lượng dinh dưỡng cao nên khi bón trộn đều với đất. Nếu sản phẩm phù hợp với từng loại cây trồng thì đây là loại phân hữu cơ tốt nhất. Như nhóm vi khuẩn cố định Nitơ tự do (Azotobacter), vi khuẩn hoặc nấm sợi phân giải phot phat khó tan (Bacillus polymixa, Bacillus megaterium, pseudomonas striata, Aspergillus awamori.), Xạ khuẩn Streptomyces. Rất nhiều loại phân hữu cơ vi sinh ( có nguồn gốc từ phế liệu nông nghiệp, chất thải các nhà máy chế biến nông lâm thủy sản) và các chế phẩm sinh học để sử dụng cho chúng đã được sản xuất tại Việt Nam.(3) n 5 - Khái niệm về môi trường Chúng ta sử dụng định nghĩa trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật” (5) - Khái niệm về ô nhiễm môi trường Theo Điều 6 Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam 2005 : “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật” Trên thế giới, ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khoẻ con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường.

Các tác nhân gây ô nhiềm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hoá chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ. Tuy nhiên, môi trường chỉ được xem là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu (5) - Ô nhiễm môi trường không khí Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi). (8) - Ô nhiễm môi trường nước Hiến chương châu Âu về nước, định nghĩa: “ Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và n 6 gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí , cho động vật nuôi và các loài hoang dã ” Ngoài ra ta còn có định nghĩa sau: “ Sự ô nhiễm nước là sự thay đổi của thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của con ngưươì và sinh vật. Khi sự thay đổi thành phần và tính chất của nước vượt quá một ngưỡng cho phép thì sự ô nhiễm của nước đã ở mức nguy hiểm và gây ra một số bệnh ở người ” (8) - Ô nhiễm đất Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất ô nhiễm.

Các văn bản pháp luật - Luật Bảo vệ môi trường năm 2005 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29/11/2005 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/07/2006. - Chỉ thị 36 - CT/TW về tăng cường công tác bảo vệ môi trường trong thời kỳ công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước. - Nghị định số 202/2013/NĐ-CP của Chính Phủ về quản lý phân bón. - Nghị định số 163/2013/NĐ-CP ban hành ngày 12/11/2013 về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực hóa chất, phân bón và vật liệu nổ công nghiệp.

- Nghị định số 191/2007/NĐ-CP ban hành ngày 31/12/2007 sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 113/2003/NĐ-CP ngày 07/10/2003 của chính phủ về việc quản lý sản xuất, kinh doanh phân bón. - Nghị định số 117/2009/NĐ-CP về xử lý vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. Nghị định có hiệu lực thi hành kể từ ngày 01/03/2010 n 7 - Nghị định 59/2007/NĐ-CP ngày 9/4/2007 của Chính phủ về quản lý chất thải rắn - Thông tư số 26/2011/TT-BTNMT ngày 18/7/2011 của Bộ Tài nguyên và môi trường quy định chi tiết một số điều của Nghị định số 29/2011/NĐ-CP ngày 18/4/2011 của Chính phủ quy định về đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường, cam kết bảo vệ môi trường - Thông tư số 12/2011/TT-BTNMT ngày 14/4/2011 của Bộ Tài nguyên và môi trường quy định về quản lý chất thải nguy hại 2. Các tiêu chuẩn Quốc Gia - Tiêu chuẩn ISO:9001:2008 - Tiêu chuẩn Việt Nam 5815 – 2001: Về phân hỗn hợp NPK – phương pháp thử do Bộ Khoa Học công Nghệ và Môi Trường ban hành.