Thiết kế hệ thống xử lý nước thải
mía đường
GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
2
CHƯƠNG I. PHẦN MỞ ĐẦU
I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành công nghiệp mía đường là một trong những ngành công nghiệp
chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Trong năm 1998, cả nước đã
sản xuất được 700.000 tấn đường, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước.
Trước năm 1990, hầu hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền công nghệ
trong các nhà máy đường đều cũ kỷ, lạc hậu, trình độ và chất lượng sản phẩm
còn thấp. Trong những năm gần đây, do sự đầu tư công nghệ và thiết bị hiện
đại, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm.
Tuy nhiên nước thải của ngành công nghiệp mía đường luôn chứa một
lương lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, phốtpho.
Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây mùi thối làm ô nhiễm
nguồn nước tiếp nhận.
Phần lớn chất rắn lơ lửng có trong nước thải ngành công nghiệp đường ở
dạng vô cơ. Khi thải ra môi trường tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và
tạo thành một lớp dày ở đáy nguồn nước, phá hủy hệ sinh vật làm thức ăn cho
cá. Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxy trong
nước và tạo ra các lọai khí như H2S, CO2, CH4. ngoài ra, trong nước thải còn
chứa một lượng đường khá lớn gây ô nhiễm nguồn nước.
Chính vì tầm quan trọng của công tác bảo vệ môi trường, đề tài về xử lý
nước thải ngành công nghiệp mía đường mang tính thực tế. Đề tài sẽ góp phần
đưa ra các quy trình xử lý chung cho loại nước thải này, giúp các nhà máy có
thể tự xử lý trước khi xả ra cống thóat chung, nhằm thực hiện tốt những quy
định về môi trường của nhà nước.
I.2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN
9 Mục tiêu của đề tài là thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy
sản xuất đường đạt tiêu chuẩn loại B
9 Nội dung của đề tài
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.
Thu thập các phương án xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường.
Phân tích lựa chọn phương án công nghệ khả thi xử lý nước thải nhà
máy đường.
CHƯƠNG II.TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA
ĐƯỜNG VÀ HIỆN TRANG Ô NHIỄM CỦA NGÀNH NÀY
II.1. TỔNG QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Nguyên liệu để sản xuất là mía.
Mía được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Việc chế biến đường
phải thực hiện nhanh, ngay trong mùa thu họach để tránh thất thóat sản lượng
và chất lượng đường. Công nghiệp chế biến đường họat động theo mùa vụ do
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
3
đó lượng chất thải cũng phụ thuộc vào mùa thu họach. Quy trình cộng nghệ sản
xuất đường gồm hai giai đọan:sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh
luyện.
II.1.1. Thành phần của mía và nước mía
Thành phần của mía thay đổi theo vùng , nhưng dao động trong khỏang
sau
Nước : 69-75%
Sucrose : 8-16%
Đường khử : 0,5-2,0%
Chất hữu cơ : 0,5-1,0%
(ngọai trừ đường)
Chất vô cơ : 0,2-0,6%
Hợp chất Nitơ : 0,5-1%
Tro(phần lớn là K) : 0,3-0,8%
Nước mía có tính axit (pH = 4,9-5,5), đục(do sự hiện diện của các chất
keo như sáp protein, nhựa, tinh bột và silic) và có màu xanh lục. Thành phần
của mía như sau:
Nước : 75-88%
Sucrose : 10-21%
Đường khử : 0,3-3,0%
Chất hữu cơ : 0,5-1,0%
(ngọai trừ đường)
Chất vô cơ : 0,2-0,6%
Hợp chất Nitơ : 0,5-1%
Nước mía có màu do các nguyên nhân sau
Từ thân cây mía : màu do chlorophyll, anthocyanin, saccharetin và tanin
gây ra.
Do các phản ứng phân hủy hóa học:
Khi cho vào nước mía lượng nước vôi, hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ,
nước mía bị đổi màu.
Do sự phản ứng của các chất không đường với những chất khác.
Chlorophyll thường có trong cây mía, nó làm cho nước mía có màu
xanh lục. Trong nước mía, chlorophyll ở trạng thái keo, nó dễ dàng bị lọai bỏ
bằng phương pháp lọc.
Anthocyanin chỉ có trong lọai mía có màu sẫm, nó ở dạng hòa tan trong
nước. Khi thêm nước vôi, màu đỏ tía của anthocyanin bị chuyển sang màu
xanh lục thẫm. Màu này khó bị lọai bỏ bằng cách kết tủa với vôi( vì lượng vôi
dùng trong công nghệ sản xuất đường không đủ lớn ) hay với
H2 SO4.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
4
Saccharetin thướng có trong vỏ cây mía. Khi thêm vôi, chất này sẽ trở
thành màu vàng được trích ly. Tuy nhiên lọai màu này không gây độc, ở môi
trường pH <7,0 màu biến mất.
Tanin hòa tan trong nước mía , có màu xanh, khi phản ứng với muối sắt
sẽ biến thành sẫm màu. Dưới tác dụng của nhiệt độ tanin bị phân hủy thành
catehol, kết hợp với kiềm thành protocatechuic. Khi đun trong môi trường axit
phân hủy thành các hợp chất giốngsaccharetin.
Ơ nhiệt độ cao hơn 200o
C, đường sucrose và hai lọai đường khử
(glucose và fructose) bị caramen hóa và tạo màu đen. Ơ nhiệt độ cao hơn 55o C,
đường khử đã bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền.
Để lọai bỏ các tạp chất trong nước mía có thể áp dụng trong các biện
pháp sau:
Độ đục :được lọai bằng phương pháp nhiệt và lọc.
Nhựa và pectin, muối của các axít hữu cơ, vô cơ, chất tạo màu: được
lọai bỏ bằng phương pháp xử lý với vôi.
II.1.2. Hóa chất làm trong và tẩy màu
9 Vôi CaCO2 :
Có tác dụng trung hòa các axit hữu cơ có trong nước mía.
Phản ứng với axit phốtphoric tạo Ca3(PO4)2.
Kết hợp với hợp chất nitơ và pectin tạo kết tủa.
Làm kết tủa các hợp chất tạo màu gốc chlorophyll và anthocyanin.
Tác dụng với sucrose tạo saccharates, glucosates.
9 Khí SO2:
Trung hòa lượng vôi thừa:
CA(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 + H2O
Tẩy màu nước mía.
9 Khí CO2:
Hấp phụ chất tạo màu.
9 H3PO4:
Kết hợp với vôi để làm trong nước mía.
9 Hóa chất tẩy màu:
Dùng Na2S2O4:
II.1.3. Công nghệ sản xuất đường thô:
Quy trình công nghệ sản xuất đường thô từ mía được trình bày trên hình
1. đầu tiên người ta ép mía cây dưới các trục ép áp lực. Để tận dụng hết đường
có trong câym, người ta dùng nước hoặc nước mía phun vào bả mía để mía nhả
đường. bã mía ở máy ép cuối còn chứa một lượng nhỏ đường chưa lấy hết, xơ
gỗ và khỏang 40-50% nước.
Nước mía có tính axit (pH =4,9-5,5), đục, có màu xanh lục (chứa 13-
15%chất tan, trong chất khô chứa 82-85% đường saccarosa). Nước mía được
xử lý bằngcác chấ hóa học như vôi, CO2, SO2, phốt phát rồi được đun nóng để
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải mía đường GVHD:ThS. Lê Ngọc Thư
SVTH: Lê Trương Huỳnh Anh MSSV:90100040
5
làm trong. Quá trình xử lý này có tác dụng làm kết tủa các chất rắn, huyền phù
và lắng các chất bẩn. Dung dịch trong được lọc qua máy lọc chân không. Bã
lọc được lọai bỏ, đem thải hoặc dùng làm phân bón. Nước mía sau khi lọc còn
chứa khỏang 88% nước, sau đó được bốc hơi trong lò nấu chân không. Hỗn
hợp tinh thể và mật được thu vào máy ly tâm để tách đường ra khỏi mật rỉ. Rỉ
đường là dung dịch óc độ nhớt cao, chứa khỏang 1/3 đường khử. Sản phẩm phụ
của quá trình sản xuất đường gồm có:
9 Bột giấy, tấm xơ ép từi bã mía.
9 Nhựa, bê tông từ bã mía.
9 Phân bón, thức ăn gia súc, alcohol, dấm, axeton, axit citric,…và
từ mật mía.
Lượng nước thải trong công nghiệp sản xuất đường thô rất lớn bao gồm
nước rửa mía cây và nhưng tụ hơi, nước rửs than, nước xả đáy lò hơi, nước rửa
cột trao đổi ion, nước làm mát, nước rửa sàn và thiết bị, nước bùn bã lọc dung
dịch đường rơi vãi trong sản xuất…
Ngoài bã bùn được dùng để sản xuất phân hữu cơ, nước thải từ các công
đọan trong nhà máy được phân thành các nhóm sau đây:
9 Nhóm A: nước thải có độ nhiễm bẩn không cao, chủ yếu có nhiều
chất lơ lửng ở dạng vơ cơ nên chỉ cần lọc sơ bộ qua song chắn rác và lắng tiếp
xúc để lọai bỏ chất lơ lửng, sau đó trộn với nước thải đã xử lý và nước ngưng
tụ rồi xả ra nguồn tiếp nhận.
9 Nhóm B: nước thải có nhiều chất hữu cơ cần được tách riêng để
xử lý.
9 Nhóm C: nước ngưng tụ từ lò hơi, không bị nhiễm bẩn nên dùng
để pha loãng vơi nước thải (A+B) đã qua xử lý và thái ra nguồn tiếp nhận.