Đồ án hcmute thiết kế hệ thống xử lý nước thải tinh bột khoai mì công suất 3000 m3 ng đ cho nhà máy chế biến tinh bột sắn cư pui krông bông đak lak

Đồ án HCMUTE thiết kế hệ thống xử lý nước thải tinh bột khoai mì công suất 3000 m3/ngày cho nhà máy chế biến sắn Cư Pui, Krông Bông, Đắk Lắk.

• Tác giả: Võ Lê Thị Xuân Phước
• Người hướng dẫn: ThS. Đặng Hoàng Thanh Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tinh bột khoai mì công suất 3000/ng.đ cho nhà máy chế biến tinh bột sắn Cư Pui-Krông Bông - Đak Lak
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp thực hiện đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về khoai mì (củ sắn)
• 2.1.1. Cấu tạo của khoai mì
• 2.1.2. Phân loại khoai mì
• 2.1.3. Thành phần hóa học cây khoai mì
• 2.2. Tổng quan ngành chế biến tinh bột khoai mì
• 2.2.1. Giới thiệu chung
• 2.2.2. Hiện trạng ngành công nghiệp sản xuất tinh bột mì Việt Nam
• 2.2.3. Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì
• 2.2.4. Nước thải trong chế biến tinh bột khoai mì
• 2.2.4.1. Nguồn phát sinh
• 2.2.4.2. Thành phần và tính chất nước thải
• 3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN CƯ PUI VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
• 3.1. Tổng quan về nhà máy
• 3.1.1. Giới thiệu về nhà máy
• 3.1.2. Vị trí và quy mô của nhà máy
• 3.1.3. Cơ cấu tổ chức, nguồn nhân lực
• 3.1.4. Giới thiệu công nghệ chế biến tinh bột khoai mì của nhà máy
• 3.1.5. Sơ đồ quy trình sản xuất của nhà máy
• 3.1.6. Các nguồn gây ô nhiễm tại nhà máy
• 3.1.7. Tác động tích cực và tiêu cực của nhà máy
• 3.1.7.1. Tác động tích cực
• 3.1.7.2. Tác động tiêu cực
• 3.1.8. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải
• 3.1.8.1. Tính chất nước thải nhà máy
• 3.1.8.2. Cơ sở lựa chọn công trình xử lý
• 3.1.8.3. Đề xuất công nghệ xử lý
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
• 4.1. Bể Anoxic + Bể Aerotank (Phương án 1)
• 4.2. Bể lắng II
• 4.3. Bể khử trùng
• 4.4. Bể nén bùn (Phương án 2)
• 5. CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN CHI PHÍ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
• 5.1. Chi phí xây dựng và thiết bị
• 5.1.1. Phần xây dựng
• 5.1.2. Phần thiết bị
• 5.2. Tổng dự toán vốn ban đầu
• 5.3. Chi phí vận hành
• 5.3.1. Chi phí năng lượng
• 5.3.2. Chi phí hóa chất và nhân công
• 5.3.3. Chi phí bảo dưỡng và sửa chữa
• 5.3.4. Chi phí xử lý 1 m3 nước thải
• 5.4. Lựa chọn công nghệ xử lý
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến tinh bột khoai mì 3000 m3 ngày

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến tinh bột khoai mì với công suất 3000 m3/ngày. Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột mì lớn. Tuy nhiên, ngành này gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không có giải pháp xử lý nước thải hiệu quả. Nước thải tinh bột khoai mì có hàm lượng hữu cơ cao, pH thấp, độ đục cao và mùi khó chịu. Đồ án đề xuất giải pháp tối ưu để giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường và đáp ứng tiêu chuẩn xả thải. Nhà máy chế biến tinh bột khoai mì là Salient Entity, xử lý nước thải là Salient Keyword, và nước thải tinh bột khoai mì là Salient LSI keyword. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công nghiệp đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ môi trường.

1.1 Lý do chọn đề tài

Ngành chế biến tinh bột sắn đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam. Tuy nhiên, nước thải từ ngành này gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Hầu hết nước thải từ các nhà máy quy mô vừa và nhỏ được thải trực tiếp ra môi trường mà không xử lý. Đồ án này chọn đề tài thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến tinh bột sắn Cư Pui, Đắk Lắk. Việc này nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đáp ứng quy định về xử lý nước thải công nghiệp. Nước thải nhà máy tinh bột là Close Entity của nước thải tinh bột khoai mì. Giải pháp xử lý nước thải tinh bột khoai mì là Semantic Entity. Mục tiêu là thiết kế một hệ thống hiệu quả, kinh tế, và bền vững. Thiết kế bồn xử lý nước thải là một phần quan trọng của hệ thống. Công nghệ xử lý nước thải tinh bột cần được lựa chọn cẩn thận để đạt hiệu quả cao nhất.

1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính là thiết kế hệ thống xử lý nước thải hiệu quả cho nhà máy, đáp ứng tiêu chuẩn xả thải hiện hành. Phạm vi bao gồm: khảo sát, phân tích nước thải tinh bột khoai mì, lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, thiết kế chi tiết các công trình, tính toán chi phí và đánh giá hiệu quả kinh tế - môi trường. Phân tích nước thải tinh bột khoai mì là một phần quan trọng của nghiên cứu. Quy trình xử lý nước thải tinh bột cần được tối ưu để đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý. Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp được áp dụng trong trường hợp này. Công suất 3000 m3/ngày là thông số thiết kế quan trọng. Mục tiêu của đề tài là giảm thiểu tác động môi trường của nhà máy. Giám sát hệ thống xử lý nước thải là cần thiết để đảm bảo hiệu quả hoạt động lâu dài.

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập số liệu thực tế tại nhà máy. Các số liệu về thành phần và tính chất nước thải tinh bột khoai mì được sử dụng làm cơ sở thiết kế. Phương pháp tính toán kỹ thuật được áp dụng để thiết kế các công trình xử lý. Phần mềm chuyên dụng như AutoCAD được sử dụng để thiết kế bản vẽ. Quy trình xử lý nước thải tinh bột được mô phỏng để đánh giá hiệu quả. Công nghệ xử lý nước thải sinh học có thể được xem xét. Vận hành hệ thống xử lý nước thải được mô tả chi tiết. Chi phí xử lý nước thải nhà máy tinh bột được tính toán kỹ lưỡng. Môi trường xả thải nước cần được xem xét kỹ lưỡng.

II. Tổng quan về nước thải nhà máy tinh bột khoai mì

Phần này trình bày tổng quan về nước thải nhà máy tinh bột khoai mì. Nước thải tinh bột khoai mì có đặc điểm: hàm lượng chất hữu cơ cao, độ pH thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, và chứa độc tố như HCN. Thành phần nước thải tinh bột khoai mì được phân tích chi tiết. Phân tích nước thải giúp xác định các thông số thiết kế hệ thống xử lý. Ô nhiễm môi trường từ sản xuất tinh bột mì là vấn đề đáng quan tâm. Các phương pháp xử lý nước thải tinh bột khoai mì được đánh giá. Vi sinh xử lý nước thải tinh bột có thể là một giải pháp hiệu quả. Bơm xử lý nước thải là một thiết bị quan trọng trong hệ thống.

2.1 Nguồn và thành phần nước thải

Nước thải phát sinh từ nhiều công đoạn: rửa củ, nghiền, tách tinh bột, và làm sạch. Thành phần nước thải bao gồm chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, và các chất độc hại. BOD và COD là các chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm. Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD) và nhu cầu oxy hóa hóa học (COD) là thông số quan trọng trong thiết kế hệ thống. Lượng nước thải 3000 m3/ngày đặt ra yêu cầu cao về công suất hệ thống xử lý. Khối lượng nước thải nhà máy tinh bột cần được ước tính chính xác. Phương pháp xử lý nước thải cơ học được sử dụng để loại bỏ chất rắn lơ lửng.

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải

Nhiều phương pháp xử lý được xem xét: xử lý cơ học, hóa lý, hóa học, và sinh học. Phương pháp sinh học thường được ưu tiên do hiệu quả và chi phí thấp. Xử lý vi sinh có thể được kết hợp với các phương pháp khác để đạt hiệu quả tối ưu. Công nghệ xử lý nước thải tiên tiến cần được nghiên cứu. Xử lý bùn thải là một phần quan trọng của quy trình. Bể lắng và bể hiếu khí là các công trình xử lý phổ biến. Thiết kế bể xử lý nước thải cần đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Lọc nước thải là một bước quan trọng trong quá trình xử lý.

III. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy Cư Pui

Phần này trình bày thiết kế hệ thống xử lý nước thải cụ thể cho nhà máy Cư Pui. Hệ thống xử lý được thiết kế dựa trên đặc điểm nước thải tinh bột khoai mì và công suất nhà máy (3000 m3/ngày). Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải được minh họa rõ ràng. Tính toán thiết kế các công trình xử lý được thực hiện chi tiết. Chi phí xây dựng và vận hành hệ thống được ước tính. Lựa chọn công nghệ xử lý được giải thích rõ ràng. Giám sát chất lượng nước thải là một phần quan trọng trong vận hành hệ thống. Tài liệu thiết kế hệ thống xử lý nước thải cần được lưu trữ đầy đủ.

3.1 Lựa chọn công nghệ

Công nghệ phù hợp được lựa chọn dựa trên nhiều yếu tố: hiệu quả xử lý, chi phí đầu tư và vận hành, khả năng vận hành, và tác động môi trường. Công nghệ xử lý sinh học thường được ưu tiên cho nước thải hữu cơ. Phương án xử lý được trình bày chi tiết. Bể UASB, bể Anoxic, bể Aerotank, bể lắng, và bể khử trùng có thể được sử dụng. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải dựa trên nhiều tiêu chí. Bể sinh học hiếu khí là một giải pháp phổ biến. Hiệu quả xử lý nước thải cần được đánh giá kỹ lưỡng. Bơm và hệ thống đường ống cũng được thiết kế phù hợp.

3.2 Thiết kế chi tiết các công trình

Thiết kế bao gồm các thông số kỹ thuật: kích thước, vật liệu, và các thiết bị. Bản vẽ thiết kế được trình bày rõ ràng. Tính toán thủy lực và thiết kế kết cấu được thực hiện chính xác. Thiết kế bể xử lý nước thải được thực hiện theo tiêu chuẩn kỹ thuật. Vật liệu xây dựng cần đảm bảo độ bền và khả năng chống ăn mòn. Thi công hệ thống xử lý nước thải cần tuân thủ quy trình kỹ thuật. Mẫu thiết kế hệ thống xử lý nước thải cần được đánh giá kỹ lưỡng. Chi phí thiết kế hệ thống xử lý nước thải cần được tính toán chi tiết.

3.3 Dự toán chi phí và đánh giá kinh tế

Chi phí đầu tư bao gồm: xây dựng, thiết bị, và lắp đặt. Chi phí vận hành bao gồm: năng lượng, hóa chất, và nhân công. Phân tích kinh tế được thực hiện để đánh giá hiệu quả đầu tư. Thời gian hoàn vốn và lợi ích kinh tế được tính toán. Chi phí xử lý nước thải mỗi m3 cần được tính toán chính xác. Ánh sáng mặt trời trong xử lý nước thải có thể được xem xét. Tiêu chuẩn xử lý nước thải cần được tuân thủ. Giải pháp xử lý nước thải bền vững cần được ưu tiên.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì (củ sắn) giữ vai trò quan trọng trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp Việt Nam, đưa nước ta trở thành quốc gia xuất khẩu tinh bột mì đứng thứ 3 thế giới (sau Thái Lan và Indonesia). Tỉnh Đắk Lắk nằm ở trung tâm khu vực Tây Nguyên, có thế mạnh phát triển vùng nguyên liệu và chế biến xuất khẩu nông sản, tạo việc làm và nguồn thu nhập ổn định cho lao động địa phương. Tuy nhiên, quy trình chế biến tinh bột sắn tiêu thụ lượng nước rất lớn (dao động từ 10 đến 20 m³/tấn sản phẩm theo công nghệ trong nước và lên tới 15 - 30 m³/tấn sản phẩm đối với công nghệ chế biến hiện đại). Lượng nước thải phát sinh tương ứng mang tải lượng ô nhiễm hữu cơ đặc biệt lớn, độ axit cao do quá trình lên men tự nhiên và chứa độc tố xyanua (axit cyanhydric - HCN).

Khảo sát thực tế tại các vùng sản xuất cho thấy phần lớn nước thải từ các cơ sở chế biến quy mô vừa và nhỏ chưa được xử lý triệt để đã xả trực tiếp ra môi trường xung quanh, bốc mùi chua nồng khó chịu, làm suy giảm nghiêm trọng nồng độ oxy hòa tan trong nước mặt, gây chết thủy sinh vật và làm chua đất canh tác. Đứng trước thực trạng ô nhiễm môi trường do nước thải sản xuất của Nhà máy chế biến tinh bột sắn Cư Pui (huyện Krông Bông, tỉnh Đắk Lắk), đề tài tốt nghiệp được thực hiện nhằm đề xuất giải pháp kỹ thuật toàn diện cho nguồn xả thải này.

Mục tiêu của đề tài được tác giả xác định rõ:

1. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất tinh bột mì đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường.
2. Đánh giá kinh tế - kỹ thuật nhằm lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp nhất với điều kiện thực tế của nhà máy.

Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu bao gồm 6 phần việc cụ thể:

1. Tổng quan các công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì đã ứng dụng tại Việt Nam.
2. Khảo sát, tham khảo thành phần và tính chất nước thải chế biến tinh bột mì.
3. Lên phương án và lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý thích hợp.
4. Tính toán, thiết kế chi tiết các hạng mục công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải.
5. Thiết kế kỹ thuật chi tiết các công trình phục vụ thi công.
6. Kết luận và đề xuất phương án tối ưu dựa trên chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Dòng nước thải phát sinh từ các công đoạn bóc vỏ, rửa củ, nghiền, băm xát, vắt ly tâm và tách dịch bào của Nhà máy chế biến tinh bột sắn Cư Pui thuộc Công ty TNHH Yên Bình – Đắk Lắk.
• Phạm vi không gian: Nhà máy đặt tại thôn Buôn Khóa, xã Cư Pui, huyện Krông Bông, tỉnh Đắk Lắk; diện tích mặt bằng 171.667 m²; nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý là sông Krông Bông.
• Phạm vi công suất thiết kế: 3.000 m³/ngày.đêm.
• Tiêu chuẩn xả thải đầu ra: Nước thải sau xử lý phải đạt QCVN 63:2017/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến tinh bột sắn), Cột B.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng các giải pháp kỹ thuật dựa trên cơ sở khoa học về đặc tính nguyên liệu khoai mì (Manihot esculenta), quy trình công nghệ chế biến và hóa học các chất ô nhiễm:

• Cơ sở lý thuyết ô nhiễm: Củ sắn gồm 4 phần chính (vỏ gỗ chiếm 0,5 - 3%, vỏ cùi chiếm 8 - 20%, thịt củ chứa tinh bột và lõi chiếm 0,3 - 1%). Độc tố trong sắn tồn tại chủ yếu ở dạng glucoside linamarin, dưới tác dụng của enzyme hoặc môi trường axit bị phân hủy giải phóng axit cyanhydric (HCN). Trong nước thải, HCN gây ức chế hệ vi sinh vật và cản trở các công trình xử lý sinh học. Về mặt hóa sinh kỵ khí, HCN tham gia phản ứng chuyển hóa với hydro sunfua ($H_2S$) tạo thành hợp chất ít độc hơn trước khi phân hủy thành $NH_3$, $H_2S$ và $CO_2$.
• Cơ sở pháp lý và quy chuẩn áp dụng: QCVN 63:2017/BTNMT về nước thải chế biến tinh bột sắn. Nồng độ tối đa cho phép của các chất ô nhiễm khi xả vào nguồn tiếp nhận được xác định theo công thức: $$C_{\max} = C \times K_q \times K_f$$ Trong đó $C$ là nồng độ quy định tại Cột B của quy chuẩn; $K_q$ là hệ số nguồn tiếp nhận ($K_q = 0,9$ đối với sông Krông Bông căn cứ lưu lượng dòng chảy); $K_f$ là hệ số lưu lượng nguồn thải ($K_f = 1,0$ đối với lưu lượng thải 3.000 m³/ngày.đêm).
• Phương pháp nghiên cứu thực tế đã sử dụng:
  • Phương pháp thu thập và tổng quan tài liệu: Khảo sát quy trình sản xuất kiểu Thái Lan (7 công đoạn) và các hệ thống xử lý mẫu tại Công ty liên doanh Tapico Việt Nam, Nhà máy tinh bột mì Bình Dương.
  • Phương pháp khảo sát thực địa: Thu thập số liệu khí tượng, thủy văn, địa hình, cơ sở hạ tầng giao thông (tỉnh lộ DT12), trạm biến áp F14 ($2 \times 5600\text{ kVA}$) và nguồn cấp nước sông Krông Bông.
  • Phương pháp tính toán công nghệ và kinh tế: Áp dụng các công thức tính toán thủy lực, động học phản ứng sinh học kỵ khí (Biogas, UASB), thiếu khí (Anoxic), hiếu khí (Aerotank, SBR), lắng trọng lực và khử trùng; tính toán suất đầu tư xây dựng, chi phí thiết bị, điện năng, hóa chất và giá thành xử lý trên 1 m³ nước thải.
  • Phương pháp xử lý dữ liệu và thiết kế đồ họa: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để tính toán số liệu công nghệ, Microsoft Word để soạn thảo thuyết minh và AutoCAD để thể hiện bản vẽ mặt bằng, trắc dọc và cấu tạo chi tiết các công trình đơn vị.

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp công nghệ

Để xử lý triệt để nước thải có nồng độ chất hữu cơ và độc tố rất cao của Nhà máy Cư Pui, hệ thống được thiết kế theo nguyên tắc kết hợp đa bậc giữa cơ học, hóa lý và sinh học nhiều giai đoạn.

Thông số ô nhiễm	Đơn vị	Nước thải đầu vào	QCVN 63:2017/BTNMT (Cột B, $C$)	Giá trị xả thải cho phép ($C_{\max}$)
pH	-	4,5	5,5 – 9,0	5,5 – 9,0
COD	mg/l	17.000	250	225
BOD₅	mg/l	10.000	50	45
SS	mg/l	2.200	100	90
Tổng Nitơ	mg/l	185	80	72
Tổng Photpho	mg/l	35	20	18
Xyanua ($CN^-$)	mg/l	10	0,1	0,09

Tác giả đề xuất và tính toán thiết kế chi tiết hai phương án dây chuyền công nghệ:

• Phương án 1 (Hệ thống xử lý kỵ khí - thiếu khí - hiếu khí truyền thống): Nước thải $\rightarrow$ Song chắn rác $\rightarrow$ Bể lắng cát ngang $\rightarrow$ Hầm Biogas (phủ bạt HDPE) $\rightarrow$ Bể lắng I $\rightarrow$ Bể trung hòa $\rightarrow$ Bể phản ứng kỵ khí dòng ngược (UASB) $\rightarrow$ Cụm bể thiếu khí (Anoxic) kết hợp hiếu khí bùn hoạt tính (Aerotank) $\rightarrow$ Bể lắng II $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Nước đầu ra đạt QCVN 63:2017/BTNMT Cột B xả ra sông Krông Bông.

  • Vòng tuần hoàn bùn: Bùn hoạt tính từ bể lắng II được bơm tuần hoàn về bể Anoxic/Aerotank để duy trì nồng độ vi sinh vật MLSS; bùn dư từ bể lắng I, UASB và bể lắng II được xả về bể nén bùn trọng lực trước khi đưa đi xử lý cặn.

• Phương án 2 (Hệ thống xử lý sinh học theo mẻ SBR): Các công đoạn tiền xử lý và kỵ khí từ Song chắn rác, Bể lắng cát, Hầm Biogas, Bể lắng I, Bể trung hòa đến Bể UASB được giữ nguyên như Phương án 1. Giai đoạn xử lý sinh học bậc hai sử dụng Bể phản ứng sinh học theo mẻ SBR (Sequencing Batch Reactor) thay thế cho cụm Anoxic, Aerotank và Lắng II. Quá trình vận hành bể SBR được thực hiện theo chu kỳ 5 pha điều khiển tự động: Làm đầy (Fill) $\rightarrow$ Phản ứng sục khí/khuấy trộn (React) $\rightarrow$ Lắng tĩnh (Settle) $\rightarrow$ Tháo nước trong (Decant) $\rightarrow$ Nghỉ/chờ (Idle).

Cơ chế công nghệ lựa chọn:

1. Giai đoạn kỵ khí sơ bộ (Hầm Biogas): Đóng vai trò phân cắt các đại phân tử hữu cơ khó tan, loại bỏ phần lớn độc tố xyanua nhờ quá trình chuyển hóa vi sinh kỵ khí và thu hồi lượng lớn khí sinh học metan ($CH_4$) phục vụ lò đốt sấy bột của nhà máy.
2. Giai đoạn trung hòa: Bổ sung hóa chất kiềm nâng pH từ mức axit (4,5) lên vùng tối ưu (6,8 - 7,2) tạo môi trường sống cho vi khuẩn tạo metan trong bể UASB.
3. Giai đoạn kỵ khí tải trọng cao (UASB): Phân hủy triệt để tải lượng hữu cơ hòa tan cao bằng lớp thảm bùn hạt kỵ khí lơ lửng, giúp hạ COD xuống mức thích hợp cho xử lý hiếu khí.
4. Giai đoạn thiếu khí kết hợp hiếu khí (Anoxic - Aerotank hoặc SBR): Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa diễn ra đồng thời để xử lý triệt để nitơ và photpho, giảm nồng độ BOD₅ còn lại về dưới 45 mg/l.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu đề tài

Chương mở đầu phân tích vai trò kinh tế của ngành chế biến khoai mì tại Tây Nguyên, thực trạng gây ô nhiễm nguồn nước mặt và suy thoái thổ nhưỡng tại huyện Krông Bông, Đắk Lắk do thiếu công trình xử lý nước thải đạt chuẩn. Tác giả xác định nhiệm vụ trọng tâm là tính toán thiết kế trạm xử lý công suất 3.000 m³/ngày.đêm cho Nhà máy tinh bột sắn Cư Pui, chọn nguồn xả tiếp nhận là sông Krông Bông theo giới hạn nồng độ QCVN 63:2017/BTNMT Cột B, sử dụng phương pháp khảo sát thực tế và tính toán kỹ thuật.

Chương 2: Tổng quan

Nội dung chương 2 tổng hợp toàn diện các cơ sở lý luận và tài liệu chuyên ngành:

• Nguồn gốc thực vật và cấu tạo hình thái của củ sắn (Manihot esculenta), phân loại sắn đắng (M. utilissima, hàm lượng HCN > 50 mg/kg) và sắn ngọt (M. dulcis, HCN < 50 mg/kg). Phân tích bảng thành phần hóa học của cây sắn theo các nghiên cứu chuyên môn.
• Hiện trạng ngành chế biến: Việt Nam có hơn 60 nhà máy quy mô công nghiệp (tổng công suất 3,8 triệu tấn củ tươi/năm) và trên 4.000 cơ sở thủ công; đặc thù hoạt động theo thời vụ từ cuối tháng 8 đến đầu tháng 4 năm sau.
• Quy trình công nghệ chế biến tinh bột sắn kiểu Thái Lan qua 7 công đoạn và nguồn phát sinh nước thải chủ yếu từ khâu rửa củ, ly tâm vắt bã và tách dịch bào.
• Đánh giá các thành phần ô nhiễm: Nước thải có pH thấp (tính axit), COD cao (5.000 - 20.000 mg/l), cặn lơ lửng SS cao, hàm lượng nitrat và photphat cao, độc tố xyanua dạng HCN; tổng hợp mật độ vi sinh vật trong nước thải gồm vi khuẩn, nấm men (Candida sp, Geotrichum candida), nấm mốc (Aspergillus sp, Penicillium sp).
• Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chất thải rắn (vỏ củ 3%, bã xơ 24% ẩm độ cao) và khí thải ($SO_2$, lò sấy dầu FO, khí phân hủy kỵ khí).
• Khảo sát các công nghệ xử lý nước thải: Phân tích cơ chế và công năng của các công trình cơ học (song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng đứng, lắng ngang, lắng ly tâm, bể lọc); công nghệ hóa lý (keo tụ đông tụ với phèn nhôm $Al_2(SO_4)_3$, phèn sắt, tuyển nổi, hấp phụ than hoạt tính, trao đổi ion, lọc màng thẩm thấu ngược RO/siêu lọc UF); phương pháp hóa học (trung hòa, oxy hóa khử, khử trùng bằng Clo/Clorua vôi 10 - 15%, Ozon); phương pháp sinh học tự nhiên (hồ hiếu khí, hồ tùy nghi, hồ kỵ khí) và nhân tạo (bể lọc sinh học nhỏ giọt, đĩa quay sinh học RBC, bể phản ứng kỵ khí UASB, bể bùn hoạt tính Aerotank, bể SBR).
• Phân tích kinh nghiệm xử lý thực tế tại Công ty liên doanh Tapico Việt Nam và Nhà máy tinh bột mì Bình Dương.

Chương 3: Tổng quan về nhà máy chế biến tinh bột sắn Cư Pui và đề xuất công nghệ xử lý

Chương này giới thiệu chi tiết mặt bằng sản xuất và hiện trạng hoạt động của Nhà máy Cư Pui (công suất sản xuất 860 tấn sản phẩm/năm, diện tích 171.667 m², 161 cán bộ công nhân viên, trạm điện $2 \times 5600\text{ kVA}$, lấy nước từ sông Krông Bông). Dây chuyền sản xuất gồm các bước: tiếp liệu $\rightarrow$ bóc vỏ sơ bộ $\rightarrow$ rửa $\rightarrow$ băm $\rightarrow$ nghiền $\rightarrow$ tách dịch bào $\rightarrow$ rửa tách tinh bột $\rightarrow$ ly tâm $\rightarrow$ tinh chế $\rightarrow$ sấy buồng nhiệt 195 - 200°C $\rightarrow$ rây và đóng bao (tiêu chuẩn thành phẩm: độ ẩm 12 - 14%, hàm lượng tinh bột > 85%).

Tác giả lập bảng tổng hợp số liệu phân tích tính chất nước thải thực tế của nhà máy, đối chiếu với QCVN 63:2017/BTNMT Cột B và tính hệ số pha loãng nguồn xả $C_{\max}$ ($K_q = 0,9; K_f = 1$). Phân tích cơ sở lựa chọn hầm Biogas để giảm xyanua và thu hồi khí gas; phân tích ưu thế của bể UASB so với hồ kỵ khí và bể lọc kỵ khí; so sánh xử lý hiếu khí giữa bùn hoạt tính Aerotank và bể SBR, từ đó thiết lập sơ đồ công nghệ cho Phương án 1 và Phương án 2.

Chương 4: Tính toán thiết kế các công trình đơn vị

Chương 4 là phần tính toán kỹ thuật trọng tâm của đồ án, xác định kích thước hình học, thông số vận hành, tải trọng bề mặt và thiết bị lắp đặt cho từng công trình trong hai phương án:

• Song chắn rác thô và máy lược rác tinh: Giữ lại vỏ củ, rác sợi lớn.
• Bể lắng cát ngang: Tách đất, cát vô cơ nặng trước khi vào hệ thống xử lý sinh học.
• Hầm Biogas phủ bạt chống thấm HDPE: Kích thước lớn đảm bảo thời gian lưu nước nhiều ngày để phân hủy hữu cơ và khử xyanua, có hệ thống thu hồi khí sinh học.
• Bể lắng I: Thu gom cặn lắng sơ bộ sau Biogas.
• Bể trung hòa: Trang bị máy khuấy, châm vôi/hóa chất điều chỉnh pH từ 4,5 lên 7,0.
• Bể UASB: Thiết kế hệ thống phân phối nước từ đáy, tấm hướng dòng và bộ tách pha khí - rắn - lỏng (tấm lắng ba pha), vận hành với tải trọng thể tích thích hợp.
• Cụm Bể Anoxic kết hợp Aerotank (Phương án 1): Tính toán thể tích bể thiếu khí, thể tích bể hiếu khí, lưu lượng sục khí cấp oxy từ máy thổi khí, hệ thống đĩa phân phối khí mịn, tỷ lệ tuần hoàn bùn hoạt tính.
• Bể lắng II (Phương án 1): Tính toán đường kính/kích thước bể lắng sinh học, máng răng cưa thu nước trong, hố thu gom bùn hoạt tính.
• Bể khử trùng (Phương án 1): Thiết kế vách ngăn tiếp xúc dòng chảy ziczac, thời gian tiếp xúc trên 30 phút với hóa chất Clorua vôi.
• Bể nén bùn trọng lực: Thu gom bùn từ lắng I, UASB và bùn hoạt tính dư lắng II để giảm độ ẩm trước khi đưa ra sân phơi/máy ép.
• Bể phản ứng sinh học theo mẻ SBR (Phương án 2): Tính toán chu kỳ vận hành 5 pha, thể tích bể, lượng bùn MLSS duy trì và thiết bị thu nước nổi (Decanter).

Chương 5: Dự toán chi phí và lựa chọn công nghệ

Chương 5 tiến hành bóc tách khối lượng và lập bảng dự toán chi tiết cho cả hai phương án:

• Chi phí xây dựng: Bóc tách khối lượng đào đắp đất, bê tông cốt thép, gia cố nền móng, xây gạch và đường ống công nghệ.
• Chi phí thiết bị: Giá mua sắm máy thổi khí, máy bơm nước thải, bơm bùn tuần hoàn, máy khuấy chìm, máy định lượng hóa chất, đĩa phân phối khí, thiết bị Decanter và hệ thống tủ điện điều khiển tự động PLC.
• Dự toán tổng vốn đầu tư ban đầu: Tổng hợp chi phí xây dựng và máy móc thiết bị của Phương án 1 và Phương án 2.
• Chi phí vận hành hàng năm: Tính toán tiền điện tiêu thụ (máy bơm, máy thổi khí, máy khuấy), chi phí hóa chất (vôi bột, Clorua vôi khử trùng), chi phí nhân công vận hành và chi phí bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ.
• Đơn giá xử lý: Xác định giá thành bình quân để xử lý 1 m³ nước thải cho từng phương án.
• Phân tích so sánh kinh tế - kỹ thuật: So sánh ưu - nhược điểm về diện tích chiếm đất, mức độ ổn định công nghệ, tính linh hoạt trong quản lý vận hành, từ đó luận chứng chọn phương án tối ưu cho Nhà máy Cư Pui.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết kết quả thực hiện đồ án, khẳng định hệ thống tính toán đã đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, nước sau xử lý an toàn cho nguồn tiếp nhận sông Krông Bông. Đưa ra các kiến nghị đối với nhà máy về quy trình vận hành trạm xử lý theo mùa vụ và công tác quan trắc môi trường định kỳ.

Kết quả và đóng góp

• Kết quả kỹ thuật: Đồ án hoàn thiện hồ sơ tính toán thiết kế kỹ thuật cho toàn bộ trạm xử lý nước thải công suất 3.000 m³/ngày.đêm với quy chuẩn đầu ra đạt QCVN 63:2017/BTNMT Cột B (COD $\le 225\text{ mg/l}$, BOD₅ $\le 45\text{ mg/l}$, SS $\le 90\text{ mg/l}$, CN⁻ $\le 0,09\text{ mg/l}$). Toàn bộ thông số kích thước, công suất thiết bị máy bơm, máy thổi khí của các công trình (SCR, lắng cát, hầm Biogas, lắng I, trung hòa, UASB, Anoxic - Aerotank, lắng II, khử trùng, nén bùn và bể SBR) đều được định lượng chi tiết trong các bảng tính từ Bảng 4.1 đến Bảng 4.18.
• Kết quả kinh tế: Cung cấp bảng so sánh chi tiết vốn đầu tư ban đầu (xây dựng, thiết bị), điện năng tiêu thụ, chi phí hóa chất và giá thành vận hành trên mỗi m³ nước thải giữa phương án xử lý liên tục (Anoxic - Aerotank) và phương án xử lý theo mẻ (SBR).
• Đóng góp tự nêu: Đồ án đưa ra phương án xử lý khả thi, giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm nước thải đặc thù của chế biến sắn tại địa phương Tây Nguyên; mô hình kết hợp Hầm Biogas và UASB cho phép vừa triệt tiêu độc tố xyanua vừa thu hồi nguồn năng lượng sạch khí sinh học nhằm phục vụ lại quá trình sấy tinh bột, giảm thiểu chi phí nhiên liệu đốt cho nhà máy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Do giới hạn của đồ án tốt nghiệp, các tính toán công nghệ chủ yếu dựa trên số liệu phân tích mẫu ban đầu và các công thức lý thuyết chuyên ngành; chưa có điều kiện kiểm chứng thực tế bằng mô hình pilot vận hành liên tục tại hiện trường nhà máy để đánh giá chính xác sự biến thiên chất lượng nước thải theo từng giai đoạn của mùa vụ chế biến sắn (hoạt động từ tháng 8 năm trước đến tháng 4 năm sau).
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Triển khai lắp đặt mô hình thử nghiệm tại chỗ nhằm theo dõi động học phân hủy của bùn hạt kỵ khí trong bể UASB khi nồng độ xyanua và tải lượng hữu cơ biến động mạnh.
  • Nghiên cứu giải pháp thu gom, làm sạch và nâng cấp khí sinh học từ hầm Biogas để tối ưu hóa nguồn nhiệt cung cấp cho lò sấy tinh bột, tiến tới mô hình sản xuất tuần hoàn khép kín.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị và Quản lý Môi trường làm đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp về xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm/nông sản có tải lượng hữu cơ cao.
• Kỹ sư môi trường và cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy chế biến tinh bột sắn, mía đường, tinh bột ngô khi tìm kiếm tài liệu tính toán thực tế cho các công trình kỵ khí tải trọng cao (Hầm Biogas phủ bạt, bể UASB) và quy trình so sánh lựa chọn công nghệ giữa bùn hoạt tính truyền thống và hệ thống SBR.
• Các phần đáng tham khảo nhất: Chương 4 với hệ thống công thức tính toán chi tiết từng công trình đơn vị kèm thông số kích thước cụ thể; Chương 5 với phương pháp tính toán bóc tách chi phí đầu tư và chi phí xử lý trên một đơn vị thể tích nước thải ($m^3$).

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn tiếp nhận và tiêu chuẩn xả thải áp dụng cho Nhà máy chế biến tinh bột sắn Cư Pui là gì?

Nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý là sông Krông Bông. Tiêu chuẩn xả thải áp dụng là QCVN 63:2017/BTNMT Cột B. Với hệ số lưu lượng nguồn tiếp nhận $K_q = 0,9$ và hệ số lưu lượng xả thải $K_f = 1,0$ (công suất 3.000 m³/ngày.đêm), nồng độ xả thải tối đa cho phép ($C_{\max}$) là: COD $\le 225\text{ mg/l}$, BOD₅ $\le 45\text{ mg/l}$, SS $\le 90\text{ mg/l}$, Nitơ tổng $\le 72\text{ mg/l}$, Photpho tổng $\le 18\text{ mg/l}$, Xyanua ($CN^-$) $\le 0,09\text{ mg/l}$ và pH từ 5,5 đến 9,0.

2. Tại sao hầm Biogas lại là công trình bắt buộc trong giai đoạn tiền xử lý của hệ thống?

Nước thải tinh bột sắn có COD lên tới 17.000 mg/l và chứa xyanua độc hại ($10\text{ mg/l}$ ở dạng linamarin giải phóng thành HCN tự do). Hầm Biogas kỵ khí giúp phân cắt các hợp chất hữu cơ khó tan, đồng thời tạo môi trường phản ứng chuyển hóa xyanua ($CN^- + H_2S \rightarrow HSCN \rightarrow NH_3 + H_2S + CO_2$) làm giảm nồng độ độc tố trước khi vào các công trình sinh học phía sau. Bên cạnh đó, hầm Biogas thu hồi lượng lớn khí metan ($CH_4$) làm nhiên liệu đốt cho nhà máy.

3. Tác giả đề xuất hai phương án công nghệ nào để so sánh và lựa chọn?

Cả hai phương án đều sử dụng chung cụm xử lý sơ bộ và kỵ khí: Song chắn rác $\rightarrow$ Lắng cát $\rightarrow$ Hầm Biogas $\rightarrow$ Lắng I $\rightarrow$ Trung hòa $\rightarrow$ UASB. Điểm khác biệt nằm ở công đoạn xử lý sinh học bậc hai:

• Phương án 1: Cụm bể thiếu khí kết hợp hiếu khí bùn hoạt tính truyền thống (Anoxic - Aerotank) $\rightarrow$ Bể lắng II $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Bể nén bùn.
• Phương án 2: Bể phản ứng sinh học hoạt động theo mẻ SBR (tích hợp phản ứng và lắng trong cùng một công trình theo 5 pha vận hành) $\rightarrow$ Khử trùng $\rightarrow$ Bể nén bùn.

4. Tại sao nước thải tinh bột sắn bắt buộc phải qua bể trung hòa trước khi vào bể UASB?

Nước thải đầu vào mang tính axit mạnh (pH khoảng 4,5) do quá trình lên men tự nhiên và sự tồn tại của các gốc axit từ công đoạn chế biến. Vi khuẩn sinh metan trong bể kỵ khí UASB cực kỳ nhạy cảm với môi trường axit và chỉ hoạt động hiệu quả trong khoảng pH tối ưu từ 6,7 đến 7,5. Do đó, bể trung hòa sử dụng hóa chất nâng pH lên vùng trung tính để bảo vệ hệ vi sinh vật bùn hạt kỵ khí.

5. Đặc thù sản xuất theo thời vụ của ngành tinh bột sắn ảnh hưởng như thế nào đến việc lựa chọn công nghệ?

Các nhà máy chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam chỉ hoạt động theo mùa vụ thu hoạch củ tươi, kéo dài từ cuối tháng 8 năm trước đến đầu tháng 4 năm sau (nghỉ từ tháng 5 đến tháng 8). Thời gian ngưng hoạt động dài ảnh hưởng trực tiếp đến việc nuôi dưỡng và duy trì bùn hoạt tính vi sinh; công nghệ lựa chọn cần có khả năng khởi động lại nhanh hoặc giữ được bùn hạt kỵ khí qua thời gian nghỉ vụ.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Võ Lê Thị Xuân Phước đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn công suất 3.000 m³/ngày.đêm cho Nhà máy Cư Pui tại tỉnh Đắk Lắk. Dây chuyền công nghệ kết hợp hầm Biogas, bể UASB và xử lý sinh học bậc hai giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm hữu cơ nồng độ cao và độc tố xyanua, đảm bảo nước thải đầu ra đạt QCVN 63:2017/BTNMT Cột B xả vào sông Krông Bông. Các kết quả tính toán kỹ thuật và dự toán kinh tế trong đồ án cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết, có tính ứng dụng thực tiễn cao cho công tác bảo vệ môi trường trong ngành công nghiệp chế biến tinh bột mì.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Việt Nam đang trên con đường hội nhập nền kinh tế thế giới nên đòi hỏi phải nổ lực rất nhiều. Ngoài phát triển các ngành công nghiệp khác thì ngành chế biến lương thực thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong thị trường trong nước và xuất khẩu. Đăk Lăk là tỉnh nằm ở trung tâm vùng Tây Nguyên, kinh tế chủ đạo của tỉnh chủ yếu dựa vào sản xuất và xuất khẩu nông sản trong đó có ngành chế biến tinh bột khoai mì vừa góp phần phát triển nền kinh tế của tỉnh vừa giải quyết việc làm cho người dân địa phương.

Tuy nhiên, các chất thải từ ngành chế biến tinh bột khoai mì cũng gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường, thậm chí có những tác hại nghiêm trọng nếu không có biện pháp quản lý và xử lý nguồn thải một cách chặt chẽ. Nhu cầu sử dụng nước trong sản xuất tinh bột mì là rất lớn cho nên sau sử dụng cũng sẽ thải ra môi trường một lượng nước thải tương đương. Nếu như không có biện pháp xử lý trước khi thải bỏ, nước thải mang theo một lượng lớn chất hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước mặt và diện tích đất đai xung quanh nguồn xả do quá trình phân hủy chất hữu cơ trong tự nhiên. Chất thải chứa chất hữu cơ ngấm xuống tầng nước ngầm sẽ phá hủy chất lượng nguồn nước ảnh hưởng đến môi trường sống của cộng đồng dân cư trong khu vực.

Qua khảo sát thực tại cho thấy: - Nước thải có mùi chua, hôi khi thải ra trực tiếp ngoài sông suối rất nguy hiểm - Nước thải chưa được xử lý thải vào các đồng ruộng giảm năng suất cây trồng, gây chết thủy sinh vật và ảnh hưởng đến việc nuôi trồng thủy sản. Trước thực trạng trên, yêu cầu thực tiễn đặt ra là cần tiến hành “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì cho nhà máy chế biến tinh bột sắn Cư Pui – Krông Bông – Đăk Lăk để cải thiện, giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại đây. Mục tiêu của đề tài - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất tinh bột mì - Lựa chọn công nghệ phù hợp nhất cho nhà máy 1. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan công nghệ xử lý tinh bột mì đã ứng dụng ở Việt Nam - Tham khảo thành phần và tính chất nước thải tinh bột mì - Lên phương án và lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp - Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp 1 do an - Thiết kế chi tiết các công trình thi công - Kết luận và đề xuất phương án thích hợp 1.

Phạm vi nghiên cứu Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải tinh bột khoai mì có công suất 3000 m3/ngày.đêm cho nhà máy chế biến tinh bột sắn Cư Pui thuộc Công ty TNHH Yên Bình – Đăk Lăk để nước thải sau cùng được thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn xả thải loại B. Phương pháp thực hiện đề tài - Thu thập số liệu nước thải đầu vào làm cơ sở cho việc lựa chọn biện pháp xử lý hiệu quả, hợp lý - Tham quan, khảo sát nhà máy - Tính toán, xử lý số liệu - Trình bày bản vẽ - Sử dụng cả phần mềm Microsoft Word, Excel, AutoCad để viết văn bản, tính toán cụ thể và lập bản vẽ thiết kế hệ thống xử lý cho nhà máy 2 do an CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về khoai mì (củ sắn) Khoai mì (danh pháp khoa học là Manihot esculenta) là cây lương thực ăn củ có thể sống lâu năm. Cây cao 2 – 3 m, lá thuộc loại lá phân thuỳ sâu, có gân lá nổi rõ ở mặt sau, thuộc loại lá đơn mọc xen kẽ, xếp trên thân theo chiều xoắn ốc.

Cuống lá dài từ 9 đến 20 cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím, rễ mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống đất. Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ, giữa thân có lõi trắng và xốp nên rất yếu, thời gian sinh trưởng 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng tùy giống, vụ trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng. Cấu tạo của khoai mì Hình 2.2: Cấu tạo củ khoai mì 3 do an Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, vuốt hai đầu, kích thước củ tuỳ thuộc vào điều kiện của đất và điều kiện trồng, dài 300 – 400 mm, đường kính từ 2 – 10 cm. Sắn là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến đuôi củ.

Cấu tạo gồm 4 phần chính: lớp vỏ gỗ, lớp vỏ cùi, phần thịt củ và phần lõi. [14] - Vỏ gỗ: + Chiếm 0.5 – 3% khối lượng củ + Gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và hemicellulose, hầu như không có tinh bột + Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng. Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không bị tác động cơ học bên ngoài - Vỏ cùi: + Dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 20% trọng lượng củ + Gồm các tế bào được cấu tạo bởi cellulose và tinh bột (5 – 8%) + Giữa các lớp vỏ là mạng lưới ống dẫn nhựa củ, trong mủ có nhiều tanin, enzyme và các sắc tố - Thịt củ: + Là thành phần chiếm chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất + Hàm lượng tinh bột trong ruột sắn không đều. Kích thước hạt tinh bột sắn khoảng 15 – 80 μm - Lõi sắn: + Thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến đuôi củ + Lõi chiếm từ 0.3 – 1% khối lượng củ.

Thành phần cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose 2. Phân loại khoai mì Dựa theo đặc điểm thực vật của cây (xanh tía, lá 5 cánh, lá 7 cánh).Utilissima) có hàm lượng HCN hơn 50 mg/kg củ. Giống này thường có lá 7 cánh, cây thấp và nhỏ.Dulcis) có hàm lượng HCN dưới 50 mg/kg củ. Giống này thường có 5 lá cánh, mũi mác, cây cao, thân to.

Thành phần hóa học cây khoai mì Thành phần hóa học củ khoai mì: thay đổi tuỳ thuộc vào giống, tính chất, độ dinh dưỡng của đất, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch 4 do an Bảng 2.1: Thành phần hoá học cây khoai mì [14] Thành phần Tỷ trọng (%) Theo Recent Theo Theo Đoàn Dự và Process in http://www.isi/st các cộng sự (1983) research and arxh/tmstarch.htm extension (1998) Nước 70.004 - 173 ppm Đường trong củ khoai mì chủ yếu là glucose và một ít mantozo, sacarozo. Khoai mì càng già thì hàm lượng đường càng giảm, hàm lượng đạm trong khoai mì khá thấp, trong chế biến đường hòa tan theo nước thải ra ngoài theo nước dịch. Chất đạm trong khoai mì cho đến nay vẫn chưa được nghiên cứu kĩ, tuy nhiên hàm lượng thấp nên ít ảnh hưởng đến công nghệ sản xuất. Ngoài những thành phần có giá trị dinh dưỡng trong củ khoai mì còn chứa độc tố tannin, sắc tố và cả hệ enzyme phức tạp.

Người ta cho rằng trong số các enzyme thì polyquimnol sau đó trùng hợp với các chất không có gốc phenol như acid – anime tạo thành chất có màu. Những chất này gây khó khan cho chế biến và nếu quy 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 dào nhóm này nằm ở dạng glucozite dưới tác dụng của enzyme hay ở môi trường acid. Chất này được phần hủy thành glucose, acetane và acid cyanhydric.

Như vậy, khi đào củ khoai mì rồi mới thấy xuất hiện HCN tự do vì chỉ sau khi đào, các enzyme trong củ mới bắt đầu hoạt động 5 do an mạnh và đặc biệt xuất hiện nhiều trong khi chế biến và sau khi ăn trong dạ dày người hay gia súc là môi trường acid và dịch trong chế biến cũng là môi trường acid. Tổng quan ngành chế biến tinh bột khoai mì 2. Giới thiệu chung - Việt Nam đứng thứ 3 thế giới trong lĩnh vực xuất khẩu tinh bột mì hiện nay (sau Indonesia và Thái Lan) - Sản lượng tinh bột khoai mì xuất khẩu đạt 180 – 350 nghìn tấn/năm - Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật, Singapore, Malaysia, Hàn Quốc, … - Sản phẩm được chế biến từ khoai mì: tinh bột mì, thức ăn gia súc, phân bón hữu cơ, … 2. Hiện trạng ngành công nghiệp sản xuất tinh bột mì Việt Nam Ở Việt Nam, khoai mì là cây lương thực phổ biến sau lúa và ngô.

Năm 2006, diện tích đất trồng khoai mì đạt 475.000 ha, sản lượng tinh bột mì đạt 7. Tới nay cả nước đã có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột mì với tổng công suất khoảng 3.8 triệu tấn củ tươi/năm và trên 4.000 cơ sở chế biến thủ công. Việt Nam hiện sản xuất mỗi năm khoảng 800.000 tấn tinh bột mì, trên 70% xuất khẩu, gần 30% tiêu thụ trong nước. [15]  Quy mô sản xuất: Việt Nam hiện tồn tại 3 loại quy mô sản xuất: - Quy mô nhỏ: chiếm 70 – 74%, công suất 0.5 – 10 tấn tinh bột mì/ngày - Quy mô vừa: chiếm 16 – 20%, công suất dưới 50 tấn tinh bột mì/ngày - Quy mô lớn: chiếm khoảng 10% tổng số các cơ sở chế biến cả nước, công suất trên 50 tấn tinh bột mì/ngày  Đặc thù sản xuất: Củ mì tươi rất khó bảo quản dài ngày nên hầu hết các nhà máy chế biến tinh bột mì đều hoạt động theo thời vụ, chủ yếu từ cuối tháng 8 năm trước đến đầu tháng 4 năm sau.

Theo công suất thiết kế, nhu cầu nguyên liệu củ mì tươi là 5.48% sản lượng hiện có. Trong khi đó sản lượng hàng năm làm lương thực cho người và cho chăn nuôi khoảng 3. Nhưng với sản lượng củ mì 7.000 tấn/năm, nhiều nhà máy chế biến tinh bột mì bị thiếu nguyên liệu. Ngoài vấn đề về nguyên liệu, hiện tại các doanh nghiệp sản xuất tinh bột mì đang đối mặt với thách thức lớn nhất về ô nhiễm môi trường và suy thoái đất trồng mì.

Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì Quy trình chế biến thủ công: củ sắn được rửa bằng tay và gọt vỏ bằng dao rồi nạo thủ công trên một bàn nạo/mài trên tấm thiếc hoặc sắt mềm có đục lỗ tạo gờ sắc một bên. Bột sau khi mài được đưa vào một tấm vải lọc buộc bốn góc và rửa bằng vòi nước. Xơ sau khi rửa được vắt khô.