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.