Tổng quan về ngành công nghiệp mía đường
Việt Nam là một quốc gia có truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời, đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu nền kinh tế đất nước. Tính đến năm 2012, Việt Nam có khoảng 50 nhà máy đường với tổng công suất thiết kế 127.600 tấn mía/ngày, sản xuất được hơn 1,45 triệu tấn đường/năm.
Cây mía phù hợp với điều kiện tự nhiên: ánh nắng, nhiệt độ, ẩm độ không khí và lượng mưa, đa dạng sinh thái và thổ nhưỡng của vùng nhiệt đới và á nhiệt đới tập trung giữa 30 vĩ độ Bắc và 30 vĩ độ Nam Nước Việt Nam trải dài từ 8 đến 23 vĩ độ bắc nên rất phù hợp cho cây mía.
Với các nhà máy đường hiện đại và các cơ sở sản xuất đường thủ công, kết hợp với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật sản xuất đường, chắc chắn trong thời gian tới nước ta sẽ có một nền công nghiệp đường tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu về lượng đường sử dụng cho nhân dân và góp phần xây dựng cho sự phát triển kinh tế nước ta.
Sản xuất đường mía gồm nhiều công đoạn khác nhau từ nguyên liệu là những cây mía và rất nhiều nguyên phụ liệu đầu vào, gồm hai quy trình chính là:
Quy trình thải sản xuất mía đường
1. Tính chất và thành phần của đường mía
Mía là nguyện liệu chế biến đường, do đó quá trình gia công và điều kiện kỹ thuật chế biến đường đều căn cứ vào mía,đặc biệt là tính chất và thành phần của nước mía.Thành phần hóa học của mía phụ thuộc vào giống mía, đất đai, khí hậu, mức độ chín, sâu bệnh, …
2. Quy trình sản xuất mía đường
2.1. Chuẩn bị nghiên liệu:
2.2. Các phương pháp lấy nước mía
*Phương pháp lấy nước mía bằng phương pháp ép:
– Quá trình xử lý mía trước khi ép:
- Nhập liệu
- San bằng mía
- Băm mía
- Đánh tơi
– Phương pháp lấy nước mía bằng phương pháp ép:
- Phương pháp ép khô: Lấy nước mía nhưng không sử dụng nước để thẩm thấu
- Phương pháp ép ướt: Sử dụng nước thẩm thấu
- Thu nhận nước mía
* Phương pháp lấy nước mía bằng phương pháp khuếch tán:
Phương pháp khuếch tán mía:
Phương pháp khuếch tán bã mía:
2.3. Làm sạch nước mía
Nước mía hỗn hợp có một lượng lớn chất không đường, đa số những chất này gây ảnh hưởng không tốt cho quá trình sản xuất. Vì vậy mục đích chủ yếu của việc làm sạch nước mía là:
- Loại tối đa chất không đường ra khỏi hỗn hợp, đặc biệt là các chất có hoạt tính bề mặt và các chất keo.
- Trung hoà nước mía hỗn hợp
- Loại những chất rắn lơ lửng trong nước mía.
2.4. Cô đặc nước mía
Bốc hơi nước mía có nồng độ ban đầu (khoảng 13-15oBx) đến nồng độ mật chè (khoảng 13-15oBx).
Tuy nhiên nếu cô đặc nước mía tới nồng độ quá cao (>70 oBx) sẽ xuất hiện các tinh thể đọng lại (trong đường ống và bơm), tăng độ nhớt gây khó khăn cho quá trình lọc, …
Phương pháp cô đặc nước mía gồm:
- Sử dụng thiết bị cô đặc
- Phương pháp làm bốc hơi thiết bị
2.5. Nấu đường và kết tinh
2.6. Ly tâm, sấy, tách thành phẩm
3. Nguồn gốc phát sinh nước thải và quy trình xử lý
3.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải
Nước thải sản xuất: từ các khâu nhập nguyên liệu; nước thải từ khu ép mía chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ BOD; nước thải từ các công đoạn vệ sinh nhà xưởng, thiết bị, rửa lọc, làm mát, … tất cả các nguồn này đều chứa lượng lớn các chất hữu cơ mặc dù lưu lượng thải tại các công đoạn này không nhiều.
Nước thải sinh hoạt: phát sinh từ các khu vực vệ sinh, sinh hoạt của công nhân và nhân viên trong nhà máy, từ các khu nhà ăn, …
Nước tạo chân không, ngưng tụ hơi nấu đường, bốc hơi và lọc chân không (ít ô nhiễm, không phải xử lý).
Ngoài ra còn có lượng nước từ lò hơi và rò rỉ từ các công đoạn sản xuất và vệ sinh khác chứa nhiều chất hữu cơ và chất lơ lửng, tuy nhiên lượng này không nhiều.
Nhìn chung, thành phần ô nhiễm của quá trình chế biến cà phê gồm phần lớn chất là SS, TSS, độ màu, COD, BOD cao. Tải lượng ô nhiễm cao, cần qua công đoạn tiền xử lý trước khi đi vào hệ thống sinh học hiếu khí.
3.2. Công nghệ xử lý
3.3. Thuyết minh công nghệ xử lý
Nước thải từ hoạt động sản xuất (gồm phần lớn chất ô nhiễm hữu cơ, cặn và độ màu) sẽ được thu gom về bể thu gom bằng hệ thống cống rãnh. Sau đó sẽ được bơm thu gom bơm qua thiết bị tách rác. Tại đây rác sẽ được giữ lại và nhân viên vận hành sẽ thu gom định kì.
Nước thải được bơm sang bể điều hòa. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ của nước thải, tránh tình trạng bị quá tải vào giờ cao điểm, sốc tải hệ thống. Giúp nước thải được ổn định, đảm bảo hiệu quả xử lý cho các công trình phía sau.
Nước thải tiếp tục được luân chuyển sang bể keo tụ, tạo bông. Tại ngăn keo tụ, bổ sung hóa chất PAC vào, tăng hiệu quả tách cặn, chất ô nhiễm dựa vào cơ chế hình thành bông cặn của hóa chất PAC. Tại ngăn tạo bông, châm hóa chất Polymer nhằm tăng kích thước và trọng lượng bông cặn và loại bỏ bông cặn tại bể lắng.
Bể lắng hóa lý có nhiệm vụ lắng bông cặn và tách dòng nước không chứa bùn (ít bùn) ra khỏi dòng thải đầu vào bể lắng. Bùn tại bể lắng cần được xả định kì, tránh tình bạn lưu bùn quá lâu trong bể.
Sau đó chảy sang bể trung gian để ổn định pH, đảm bảo pH duy trì trong ngưỡng 7-7.5 trước khi vào bể UASB.
Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là một dạng bể kị khí với dòng nước phân phối từ đáy lên dựa vào áp lực của bơm phân phối đầu vào thông qua hệ thống phân phối nước dưới đáy bể. Công nghệ UASB với các chủng vi sinh kị khí đảm bảo hiệu quả xử lý chất ô nhiễm luôn ở mức cao, lượng bùn sản sinh ra ít, sản phẩm thứ cấp là khí metan có thể tận dụng làm khí đốt cho một số hoạt động của nhà máy. 4 quá trình cơ bản trong xử lý sinh học kị khí gồm:
- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn.
Trong quá trình phát triển, dưới tác dụng của enzyme được tạo ra bởi các loại vi khuẩn kị khí thì các hợp chất hữu cơ, phức chất polysaccharides, proteins, lipids sẽ chuyển hóa thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn hoặc các chất hòa tan như: đường, các amino acid, acid béo, … Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất.
- Giai đoạn 2: Axít hóa các hợp chất hữu cơ đơn giản đã tạo thành ở giai đoạn 1
Vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, CO2, H2, NH3, H2S, acid lactic, methanol, và sinh khối mới. Sự hình thành các axit có thể làm pH giảmxuống đến 4.0.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn Acetat hóa.
Trong quá trình lên men, chỉ có các sản phẩm Axit acetat bị vi khuẩn tạo metan sử dụng trực tiếp, các hợp chất khác cần nhiều thời gian để phân hủy thành các chất đơn giản hơn.
- Giai đoạn 4: Metan hóa. Giai đoạn này chuyển từ sản phẩm đã meta hóa thành khí (CH4 và CO2) bằng nhiều loại vi khuẩn kỵ khí.
CH3COOH = CH4 + CO2
2C2H5OH + CO2 = CH4 + 2CH3COOH
CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
Sau đó, tiếp tục quá trình xử lý hiếu khí Aerotank. Bể Aerotank có tác dụng xử lý chất hữu cơ, BOD, COD, nito và 1 phần photpho dựa vào các chủng vi sinh vật hiếu khí tại pH khoảng 7.0 và DO >=2; Không khí được cấp vào thông qua hệ thống phân phối khí, có tác dụng đảm bảo nồng độ Oxy hòa tan và giúp duy trì điều kiện đảo trộn trong bể, tăng hiệu quả xử lý chất ô nhiễm.
Bùn và nước sẽ được tách rời thông qua bể lắng sinh học hiếu khí. Phần bùn lắng đọng phía dưới rốn thu bùn sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank, nhằm duy trì lượng cơ chất và bùn nền thích hợp, đảm bảo hiệu quả xử lý. Phần nước trong sẽ chảy sang bể khử trùng.
Nước thải sau quá trình xử lý sinh học có chứa rất nhiều các chỉ tiêu vi sinh. Tại bể khử trùng, bổ sung hóa chất khử trùng (Chlorine) nhằm tiêu diệt vi sinh vật và xử lý một số chỉ tiêu ô nhiễm có trong nước thải.
Nước sau khử trùng sẽ thải ra nguồn tiếp nhận, đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt cột B, QCVN 40:2011/BTNMT.
