Đề tài Phương pháp giải quyết về mặt môi trường của Nhà máy đường Lam Sơn

Phương pháp giải quyết về mặt môi trường của Nhà máy đường Lam Sơn Các ký hiệu viết tắt BOD, BOB5 Nhu cầu ôxy sinh hoá COD Nhu cầu ôxy hoá học DO Ôxy hoà tan trong nước TS Tổng chất sắt SS Chất rắn lơ lửng BX Nồng độ phần trăm chất khí trong dung dịch t0 Nhiệt độ DE Độ tinh khiết của đường dịch hoá CCS Trữ đường AP Độ tinh khiết biểu kiến của mía: Tỉ lệ giữa lượng đường Saccaroza Nm3 Thể tích 1m3 thể hiện ở đầu tiêu chuẩn Q Lưu lượng CC cm3 TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TMN Tấn mía/ngày TAGS Thức ăn gia sóc VSCN Vệ sinh công nghiệp Lời nói đầu Công ty đường Lam Sơn thuộc tỉnh Thanh Hoá đã trải qua 20 năm hoạt động. Qua 20 năm hoạt động công ty đã có nhiều cơ sở sản xuất các mặt hàng khác nhau, trong đó có Nhà máy đường Lam Sơn-một trong những nhà máy sản xuất đường lớn nhất khu vực miền Trung. Năm 1997, nhà máy mở rộng quy mô sản xuất, năng suất từ 2000 TMN lên 6000 TMN. Việc mở rộng quy mô sản xuất là một bước tiến quan trọng thể hiện sự lớn mạnh của nhà máy, nhưng bên cạnh nó là một áp lực không nhỏ về mặt môi trường cần phải được giải quyết. Trước yêu cầu này, nhà máy đứng trước nhiều lựa chọn về công nghệ cũng như quản lý nhằm đạt được sự tối ưu trong hiệu quả cả về lợi Ých của nhà máy lẫn lợi Ých xã hội. Là mét sinh viên khao kinh tế quản lý môi trường và Đô thị trường Đại học KTQD Hà Nội, với mục đích tập sự, tiếp cận các mô hình quản lý môi trường và được sự giúp đỡ củ Phòng quản lý môi trường thuộc Sở khoa học công nghệ và môi trường Thanh Hoá, cùng sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Duy Hồng-Giảng viên khoa kinh tế quản lý môi trường và đô thị, em đã đề xuất và trình mô hình “sản xuất sạch hơn” trong Nhà máy đường Lam Sơn. Đây là một báo cáo thực tập nên dẫu sao cũng còn nhiều hạn chế, nội dung mới mang tính tập sự, còn sơ sài chưa đầy đủ về nội dung và yêu cầu của một công trình khoa học thực sự. Xin chân thành cảm ơn Phòng quản lý môi trường-Sở KHCN tỉnh Thanh Hoá cùng khoa kinh tế quản lý môi trường và đô thị đã giúp đỡ em hoàn thành báo cáo này. Hà Nội Tháng 5/2002 Chương I Mô tả sơ lược về quá trình hoạt động của Nhà máy đường Lam Sơn Quá trình phát triển và quy mô sản xuất Nhà máy đường Lam Sơn bắt đầu khởi công xây dựng từ năm 1982. Công suất thiết kế ban đầu là 1500 TMN, dây chuyền máy và thiết bị nhập của Pháp, chuyên sản xuất đường vàng, còn gọi là đường thô. Nhà máy được đưa vào hoạt động sản xuất từ vụ Ðp 1987-1988. Từ 1993-1995 bằng nguồn vốn tự có, vốn vay, nhà máy đã đầu tư mở rộng công suất lên 2000 TMN. Trong thời gian này nhà máy đã tự trang bị thêm một số máy móc nhập của nước ngoài như: máy Ðp và tua lin Ên Độ, máy lọc thùng quay chân không Trung Quốc và máy móc chế tạo trong nước để nâng cấp chất lượng sản phẩm, đưa dây chuyền sản xuất đường trắng vào hoạt động. Nhờ vậy vụ Ðp 1995-1996 đã thu mua 320.000 tấn mía cây trong vùng trồng mía nguyên liệu của 4 nông trường quốc doanh: Sao Vàng, Sông Âm, Lam Sơn, Thống Nhất và của nông dân 5 huyện: Thọ Xuân, Triệu Sơn, Ngọc Lạc, Thiệu Yên, Thường Xuân với giá 240-250 đồng/kg. Năm 1996, nhà máy lắp đặt máy kiểm tra trữ đường của mía nguyên liệu tự động hoá khâu cân và kiểm tra nguyên liệu. Sản lượng đường vụ 1995-1996 là 32.000 tấn đường (22.000 tấn đường kính trắng đạt 100% công suất thiết kế, tăng hơn 1.5 lần so với vụ 1994-1995 và tăng gấp 100 lần so với vụ Ðp đầu tiên). Ngoài ra nhà máy còn sản xuất các sản phẩm phụ: - Cồn rượu từ mật rỏ với năng suất 6000 lít/ngày - Bia hơi: 1400 lít/ngày - Siroglucôza (nha): 3 tấn/ngày Từ năm 1996, nhà máy tiến hành mở rộng thêm quy mô sản xuất. Nhà máy đã đầu tư xây dựng phân xưởng chế biến đường công suất 4000 TMN, đến tháng 3/1998 đã hoàn thành và đi vào hoạt động nâng tổng công suất của nhà máy lên 6000 TMN. Năng lực sản xuất của Công ty sẽ không chỉ tăng về công nghệ chế biến mía đường mà các loại hình công nghệ khác như sản xuất cồn, bia, nha trong nhà máy và bánh kẹo, phân bón... trong các xí nghiệp khác thuộc Công ty. Giới thiệu dây chuyền công nghệ của nhà máy 1.2.1. Giới thiệu hệ thống tổ chức và sản xuất của nhà máy 1.2.1.1 Tổ chức của nhà máy: Nhà máy đường gồm nhiều phân xưởng trực thuộc Công ty đường Lam Sơn. Các phân xưởng hoạt động tại địa bàn của nhà máy gồm có: - Phân xưởng sản xuất đường mía công suất 6000 TMN - Phân xưởng sản xuất: cồn, bia, nha - Phân xưởng cơ điện. - Trạm cơ giới dịch vụ nguyên liệu Sơ đồ quản lý của công ty nêu trong hình (2.1) 1.2.1.2 Tương quan giữa nguyên liệu chính, sản phẩm và phế thải của nhà máy Hình 2.2: Sơ đồ quan hệ giữa nguyên liệu chính với sản phẩm và phế thải của nhà máy. S¶n xuÊt ®­êng §­êng c¸c lo¹i Bïn läc B· mÝa MËt rØ B¸n vµ s¶n xuÊt b¸nh kÑo Ph©n bãn Nhiªn liÖu S¶n xuÊt ch× MÝa c©y B¸n TAGS Th¸i TAGS s¶n xuÊt b¸nh kÑo Thøc ¨n gia sóc (TAGS) Th¸i B¸n Th¶i B¸n Th¶i S¶n xuÊt cån S¶n xuÊt nha Tinh bét s¨n phÕ phÈm enzim. Than ho¹t tÝnh Bia h¬i B· malt B· hoa X¸c men d­ Nha B· läc I B· läc II Cån DÇu fuzel CO2 B· hµm NÊm men ho¸ chÊt Malt, g¹o nÊm men S¶n xuÊt cån Hình 2.1 Tổ chức quản lý sản xuất và bố trí nhân lực Gi¸m ®èc c«ng ty PG§ Nguyªn liÖu PG§ S¶n xuÊt phô PG§ C«ng nghÖ PG§ C¬ ®iÖn Ph©n x­ëng c¬ ®iÖn Phßng nguyªn liÖu Phßng hµnh chÝnh vµ qu¶n trÞ Tr¹m c¬ giíi dÞch vô nguyªn liÖu §oµn vËn t¶i Phßng tæ chøc lao ®éng Trung t©m nghiªn cøu gièng mÝa XN b¸nh kÑo §INH H¦¥NG Phßng kÕ ho¹ch Phßng kÕ ho¹ch XN, cån, bia, nha Phßng cung tiªu XÝ nghiÖp ph©n bãn tæng hîp sinh häc Phßng kÕ to¸n §éi XDCB Phßng kü thuËt §éi VSMT Phßng KCS Ban XD c¬ b¶n C¸c v¨n phßng ®¹i diÖn Ban an toµn lao ®éng vµ VSMT Phßng b¶o vÖ Chu trình chế biến nguyên liệu mía khép kín trong nhà máy §iÖn H¬i B· mÝa MÝa c©y §­êng Hình 2.3 Sơ đồ dòng năng lượng trong sản xuất đường Công nghệ sản xuất đường 1.3.1. Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Thành phần nguyên liệu Pol: 12.5% Xơ mía: < 14% Tạp chất: < 2.5% b> Thành phần của sản phẩm: sản phẩm đường vàng tinh khiết và đường trắng tinh luyện của nhà máy đạt chỉ tiêu chất lượng theo như trình bầy trong bảng sau: STT Chỉ tiêu Đường vàng Đường trắng tinh luyện 1 Độ Pol (%) 98.7-99 99.8-99.82 2 Độ Èm (%) 0.14-0.15 0.04-0.05 3 Độ mầu IU 500-600 40-45 4 Độ tro (%) < 0.25 0.03 5 Hàm lượng đường thử < 0.3 0.03 Tiêu hao nguyên vật liệu và năng lượng định mức tiêu hao nguyên liệu vật tư, năng lượng trên một tấn đường thành phẩm. STT Khoản Mục Định mức cho 1 tấn sản lượng Nhu cầu sử dụng tính theo năm Tính % theo mía cây % Đv tính Khối lượng Đv tính Khối lượng A> Đường vàng tinh khiết Mía Tấn 9.4 Tấn 950.000 Vôi Kg 8 Tấn 856.8 0.0901 Sepazan Kg 0.05 Tấn 2.25 0.000236 NaOH Kg 0.3 Tấn 32.1 0.00337 NaCl Kg 0.3 Tấn 32.1 0.00337 Na2CO3 Kg 0.8 Tấn 85.8 0.00903 Na3PO4 Kg 0.6 Tấn 64.2 0.00675 H3PO4 Kg 0.7 Tấn 75 0.00785 Dầu mì phụ Kg 2 Tấn 214.2 0.0225 Dầu FO đốt lò Kg 2 Tấn 214.2 0.0225 Dầu DO đốt lò Kg 0.3 Tấn 32.1 0.00337 Điện lưới KWh 16 Tấn 1713.00 2.273.000 Bao PD Cái 20.15 Cái 1.057.875 1.763.125 Bao PE Kg 1.3 Tấn 68.25 113.75 Chỉ khâu Kg 0.05 Tấn 2.625 4.75 B> Đường tinh luyện Đường vàng thô Tấn 1.1 Tấn 38.50 Vôi Kg 8 Tấn 280 Bột đường Kg 1 Tấn 35 NaCl Kg 7 Tấn 2.45 NaOH Kg 0.07 Tấn 2.45 HCl Kg 0.04 Tấn 1.4 Na3PO4 Kg 0.07 Tấn 2.45 Hoá chất trao đổi Kg 0.125 Tấn 4.98 1.3.2 Công nghệ sản xuất đường hiện tại của nhà máy Quá trình sản xuất đường từ mía cây gồm 3 giai đoạn chủ yếu là: lấy nước mía, làm sạch dung dịch nước mía, kết tinh thể saccaroza và xử lý đường thành phẩm. Dây chuyền công nghệ sản xuất đường của nhà máy có thể chia thành các công đoạn sau: Công đoạn tiếp nhận và chuẩn bị nguyên liệu Công đoạn mía Ðp Công đoạn làm sạch nước mía Công đoạn kết tinh và xử lý đường thành phẩm Các công đoạn phụ trợ: đốt lưu huỳnh, tôi vôi Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất đường vàng và đường trắng được biểu diễn trên các hình 2.4 và 2.5. Công nghệ sản xuất đường vàng Sản xuất đường vàng tinh khiết lần lượt qua các công đoạn sau: * Công đoạn tiếp nhận và chuẩn bị mía nguyên liệu Với mục đích tách hết đường trong mía cây, công đoạn này lần lượt qua các bước sau: + Bốc dỡ và cân nguyên liệu: mía cây được bó lại và đưa đến nhà máy bằng xe ô tô tải, qua cân đo xác định trọng lượng và kiểm tra chất lượng, rồi được để tại bãi mía. + Chuẩn bị nguyên liệu: các bó mía được cẩu lên bàn lùa, đưa vào băng chuyền mía qua bộ phận xử lý mía gồm 2 dao chặt và 1 máy xé. Mía qua xử lý có độ xé tơi 85%, đi qua máy tách sắt từ vào hệ thống máy Ðp. * Công đoạn Ðp Hệ máy Ðp gồm 5 máy, mỗi máy có 3 trục Ðp và một trục phụ dẫn mía. Các trục được dẫn động bằng tuốcbin hơi nước qua hộp giảm tốc độ với vận tốc 4-6 vòng/phút. Hệ thống máy Ðp mía làm việc theo nguyên tắc thẩm thấu ngược. Máy đầu tiên là Ðp sơ bộ. Nước mía thu được từ máy Ðp 2 và 3 là nước mía hỗn hợp. Nước mía từ máy 4 tưới cho máy 2, máy 5 tưới cho máy 3. Nước mía hỗn hợp qua thùng lọc vụn cám mía. Cám mía quay lại Ðp 3 để thu hết nước mía còn trong bã, còn nước mía hỗn hợp qua cân lưu lượng xuống thùng chứa. Trong công đoạn này lượng nước nóng (47-510C) cần cung cấp cho máy Ðp bằng 200-250% so với trọng lượng xơ của bã. Các chất thải còn lại chủ yếu là nước thải, nước thải ở đây là nước rửa sàn và thiết bị được tiến hành định kỳ trong vô Ðp. Trong nước thải này có bùn đất (do bám ở mía cây), dầu mỡ, váng bợt và một lượng mùn bã mía. * Công đoạn làm sạch: Nước mía hỗn hợp sau khi Ðp có thành phần các chất sau: Bảng 2.3: Thành phần của nước mía hỗn hợp Stt Thành phần % khối lượng tính theo mía Tính theo % khối lượng nước mía hỗn hợp Đường sac 11.88 12.62 Đường khử 1.35 1.44 Prôtêin 0.42 0.48 Axit tù do 0.13 0.14 Axit kết hợp 0.14 0.15 Chất keo 0.39 0.41 7 Chất vô cơ 0.57 0.60 8 Nước 69.12 78.15 Làm sạch nước mía là khâu quan trọng, quyết định đến chất lượng đường thành phẩm. Làm sạch nước mía nhằm đạt những mục đích như: + Loại tối đa các tạp chất ra khỏi nước mía để tăng độ tinh khiết của nước mía hỗn hợp. + Trung hoà nước mía hỗn hợp Để sản xuất đường vàng tinh khiết, nhà máy sử dụng sữa vôi Ca(OH)2 để trung hoà đạt độ PH = 6,4 - 6,8. Sau đó bổ sung P2O5 rồi đem giữ nhiệt lần I tới nhiệt độ 55-600C. Tiếp tục gia vôi trung hoà lần II tới PH = 7,8 - 8,2. Sau trung hoà lần II, nước mía hỗn hợp được giữ nhiệt lần II đạt 102-1050C, rồi chuyển sang thiết bị lắng trong để tách nước mía trong và nước bùn, nước bùn được bơm qua lọc chân không thùng quay để loại bã bùn, còn dịch lọc cùng phần nước mía trong được đem đi giữ nhiệt lần III tới 1150C, rồi chuyển qua công đoạn tiếp theo. * Công đoạn kết tinh và hoàn thành sản phẩm Hệ thống bốc hơi gồm 6 nồi, 4 hệ làm việc theo sơ đồ xuôi chiều: hơi thử của nồi trước được làm hơi đốt của nồi sau, hơi thử ở nồi cuối cùng đi vào thiết bị tạo chân không. Áp suất làm việc của nồi đầu: 1.4 - 1.5 kg/cm3 và ở nồi cuối đạt độ chân không là 580 - 600 mmHg. Dung dịch sau khi cô đặc được gọi là mật chè đạt nồng độ Bx = 58 - 62, mật chè được đưa vào nồi nấu đường A, áp suất làm việc của nấu A bằng 620 - 640 mmHg, nhiệt nấu 700C, đường nấu A, sau khi nấu xong xả xuống trợ tinh A rồi qua ly tâm A thành đường A và mật A. Mật A được bơm đi nấu B. Nấu B làm việc ở áp suất 640 - 680 mmHg, nhiệt độ nấu 800C. Mật A phế liệu nấu đường B xong xả xuống trợ tinh B và được đưa đo ly tâm B thành đường cát B và mật B. Đường cát B hồi dung về nấu A, còn mật B được bơm lên nấu C. Hệ nấu C tương tự hệ nấu B. Sản phẩm sau khi nấu C xả xuống trợ tinh C rồi qua ly tâm C thành đường C và mật C (mặt rỉ). Đường C hồi dung lại nấu A, mật C được bơm vào các bồn chứa mặt rỉ dung tích 9000m3. Đường cát A từ ly tâm A đi qua băng chuyền làm nguội và sàng chọn hạt, rồi chuyển sang bộ phận đóng gói đường thành phẩm và nhập kho. b) Công nghệ sản xuất đường kính trắng Hiện tại công nghệ sản xuất đường kính trắng tinh luyện của nhà máy cũng lần lượt qua các công đoạn như sản xuất đường vàng, chỉ khác là giai đoạn làm sạch nước mía hỗn hợp, ngoài dùng vôi còn phải dùng SO2 để xông làm hai lần gọi là phương pháp sunphít hoá. Sơ đồ công nghệ sản xuất đường kính trắng tinh luyện được thể hiện trên hình 2.5. Công đoạn làm sạch nước mía ở dây chuyền sản xuất đường kính trắng lần lượt qua các bước sau: Nước mía hỗn hợp qua cân nước mía được gia vôi sơ bộ đến PH = 6,8 - 7,0 rồi gia nhiệt lần I tới 55-600C. Sau đó dung dịch nước mía được bơm sang tháp xông SO2 lần I, cường độ xông đạt 10-12. Tại đây xảy ra các phản ứng sau: SO2 + H2O H2 SO3 H2SO3 2H+ + SO3-2 SO3-2 + Ca+ 2 CaSO3 CaCO3 sẽ kéo theo các tạp chất không đường và chất mầu kết tủa theo. Ra khỏi tháp xông, nước mía được trung hoà ngay bằng sữa vôi để tăng PH lên 7,1 - 7,3. Nước mía được gia nhiệt lần II tới nhiệt độ 102-1050C và qua thiết bị lắng trong để tách thành 2 phần: nước mía trong và nước bùn. Phần nước bùn được bơm qua lọc chân không để tách bã bùn. Dịch lọc được bổ sung thêm vôi trung hoà rồi cùng phần nước mía trong đi gia nhiệt lần III nâng nhiệt độ tới 1150C và đưa vào hệ thống bốc hơi. Hệ thống bốc hơi gồm 6 nồi, bốn nồi hiện làm việc theo sơ đồ xuôi chiều. Nước mía sau bốc hơi đạt nồng độ 52-620 Bx gọi là mật chè thô. Mật chè thô đi qua hệ thống lắng nổi để loại tạp chất lơ lửng sau đó đi xông SO2 lần II để tẩy màu ra mật chè tinh. Xông SO2 lần II cũng được thực hiện trong thiết bị biểu ống đứng cường độ xông từ 6-8. Mật chè tinh cũng đem nấu và kết tinh giống như công nghệ sản xuất đường vàng tinh khiết. 1.3.3 Công nghệ sản xuất đường kính trắng Hiện nay, nhà máy đã áp dụng phương pháp Cácbonat hoá để chế biến sản phẩm truyền thống là đường vàng thành đường kính trắng RS. So với phương pháp sunfít hoá, phương pháp cácbonát hoá có những ưu điểm sau: + Tạo được sự kết tụ thành khối lớn của chất không đường và chất kết tủa. Hạn chế được chất không đường kết hợp với vôi tạo muối canxi hoà tan tồn tại trong dung dịch đường. + Loại được nhiều sunfát và phốtphát cùng các chất hữu cơ, các chất có chứa ion âm bao gồm chất mầu, axít polyacarít. + Cho độ trong suốt cao hơn phương pháp sunfít hoá + Chi phí về hoá chất sẽ Ýt hơn 2 lần so với phương pháp sunfít hoá + Phương pháp cácbonát hoá đòi hỏi vốn đầu tư lớn hơn nhưng giá thành sản phẩm thấp hơn. Khí CO2 cần thiết được thu hồi từ hệ thống xử lý bôi trong khói lò đốt bã mía. Sơ đồ công nghệ sản xuất đường tinh luyện bằng phương pháp cácbonát hoá được minh hoạ trên hình 2.6. * Công nghệ sản xuất đường tinh luyện {3} Đường vàng đưa đi hoà tan thành dung dịch đường có nhiệt độ là 800C và nồng độ 65-68 Bx gọi là mật chè hoà tan. Mật chè hoà tan được đem đi làm sạch theo phương pháp cácbonát hoá. Quá trình cácbonát hoá chia làm 2 giai đoạn: cácbonát hoá lần 1 và lần 2. Quá trình cácbonát hoá lần 1 có cho thêm sữa vôi để duy trì PH = 10 - 11, sau đó đi xông CO2 lần II giữ PH = 7,8 - 8. Mật chè qua xông CO2 lần 2 được qua máylọc quay liên tục để tách cặn và thu được mật chè trong, tiếp tục cho qua thiết bị trao đổi ion để khử màu và mật chè thu được có độ màu tương đương 200 IU gọi là mật chè tinh luyện. Mật chè tinh luyện có AP = 98,7 - 99 đưa đi nấu đường với chế độ nấu ba hệ R1, R2, R3. Đường non R1 qua trợ tinh, ly tâm thu được đường tinh luyện R1 có độ POL > = 99,8% và mật R1. Mật R1 dùng để nấu đường non R2, qua trợ tinh và ly tâm thu được đường R2 và mật R2. Mật R2 dùng để nấu đường non R3, qua trợ tinh, ly tâm thu được đường cát R3 và mật R3. Đường cát R3 hoà tan để nấu đường luyện hoặc hồ để làm giống nấu R1, R2. Mật R3 đưa về nấu đường vàng. Đường R1 và R2 hỗn hợp đưa đi sấy đến độ Èm 0,04 - 0,05% và là sản phẩm đường tinh luyện của nhà máy. 1.3.4 Đánh giá chung về kỹ thuật sản xuất đường mía của nhà máy Đường vàng là sản phẩm đặc thù của nhà máy đường Lam Sơn trên cơ sở cải tiến công nghệ, nâng cao chất lượng đường thô. Thực chất đường vàng là đường thô có độ POL cao và giữ được hương vị tự nhiên. Phương pháp công nghệ duy nhất để sản xuất đường thô là phương pháp vôi hoá. Để sản xuất đường kính trắng, nhà máy đã áp dụng phương pháp cácbonát hoá để sản xuất đường tinh luyện tại phân xưởng sản xuất đường II. Đây là quy trình công nghệ tiên tiến với những đặc điểm sau: Phương pháp lấy mẫu, thử đường nhanh, kịp thời , chính xác Phương pháp Ðp thẩm thấu ngược với hệ máy Ðp mới cho hiệu suất thu hồi cao: 95%. Xử lý ché hoá hiện đại, áp dụng các công nghệ tiên tiến góp phần giảm chi phí sản xuất và tăng năng suất lao động. Thêm vào đó thu hồi khí CO2 từ khói thải đốt bã mía sẽ có lợi về vệ sinh môi trường. Hệ thống máy và thiết bị làm việc liên tục, cơ giới hoá ở hầu hết các công đoạn. Nhờ việc sản xuất đường vàng và đường tinh luyện trong cùng một nhà máy nên có thể bỏ qua giai đoạn tinh chế sơ bộ để rút ngắn quy trình sản xuất. Chỉ cần nấu 3 hệ cũng đảm bảo được hiệu suất thu hồi do đó giảm được vốn đầu tư, giảm tiêu hao nhiệt năng nên hạ giá thành sản phẩm. Nhà máy được thiết kế theo nguyên lý sản xuất khép kín để tận dụng được các nguyên liệu phụ như bã mía, mật rỉ. Mức tiêu nước được giảm thiểu nhờ hệ thống tuần hoàn và thu hồi nước ngưng tụ, tạo chân không và nước làm mát. Công nghệ sản xuất đạt đến trình độ tiên tiến và có xu hướng đổi mới theo chiều hướng giảm thiểu chất thải. Do lượng mật rỉ và bã mía dư còn lớn, nên công ty không có hướng giải quyết đúng thì đây sẽ là mặt hạn chế về hiệu quả sản xuất đường và gây nên vấn đề môi trường. 1.2.5. Các chất thải của phân xưởng sản xuất đường Nước thải. Bao gồm nước thải ở các công đoạn Ðp mía, công đoạn làm sạch nước mía và công đoạn kết tinh, xử lý đường thành phẩm. Nước thải ở các công đoạn này có thể chia làm 3 luồng - Luồng nước thải do rửa thiết bị và rửa sàn, giặt vải lọc, chứa bùn đất, CaSO9 CaCO3 bọt váng đổ vãi, dầu mỡ, màn bã mía và còn chứa một lượng đường khá lớn do đường bám trong thiết bị, đường ống và đường thất thoát do rò rỉ từ hệ thống vận chuyển và cung cấp các chất lượng chứa đường. - Luồng nước thải do làm sạch thiết bị trao đổi nhiệt có sử dụng axit và kiềm, hoặc xôđa (Na2CO3) nên mang tính axit hay kiềm. Nước thải chứa nhiều muối do tái sinh chất trao đổi ion trong phân xưởng đường II và khu vực lò hơi. - Luồng nước thải do làm sạch máy nén, tua bin và cổ trục Ðp ngưng tụ hơi từ nồi cô và nấu đường, nước cấp cho nồi hơi, phòng thí nghiệm, nước dùng cho thiết bị tạo chân không chưa được thu hồi để tuần hoàn trong sản xuất. Ngoài ra còn nước thải sinh hoạt của cán bộ, công nhân viên toàn nhà máy! b) Khí thải: Khí thải chủ yếu của nhà máy đường Lam Sơn là khí thải của lò hơi, lò đốt S và tháp xông lưu huỳnh và cácbonic, khí thải từ ống xả xe vận tải gom lại, các loại khí độc hại như: CO2, NOx. Ngoài ra có thể kể thêm các tác hại của tiếng ồn và của nhiệt độ. c) Chất thải rắn: Bã thải rắn của quá trình sản xuất đường chủ yếu là bã mía, bã bùn lọc. Hầu hết những chất thải này có thể tận dụng được, có loại để đốt hay làm ván Ðp, có loại làm phân bón. Các nguồn thải trong phân xưởng mía đường được thể hiện trên hình vẽ 2.7 3/ Công nghệ sản xuất cồn từ mật rỉ: Hiện nay lượng mật rỉ thu được của nhà may khoảng 30.000 tấn/năm (khoảng 4% so với mía). Mật rỉ được sử dụng để sản xuất cồn theo công nghệ cổ điển công nghệ sản xuất cồn từ mật rỉ của nhà máy như sau: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất cồn trong hình 2.8 Quy trình công nghệ sản xuất cồn a) Nguyên liệu sản xuất cồn từ mật rỉ gồm có: mật rỉ, nước, men giống, axít, muối khoáng và chất sát trùng. Mật rỉ là phế phẩm của công đoạn sản xuất đường mía, là các đường không kết tinh trong quá trình sản xuất đường. Thành phần ủa mật rỉ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống mía, điều kiện trồng trọt, phương pháp sản xuất đường và các điều kiện bảo quản, vận chuyển. Thông thường lượng nước trong mật rỉ chiếm khoảng 15-20%, còn lại là 80-85% là chất khô. Trong chất khô có 60% là đường và 40% là các hợp chất hữu cơ và vô cơ: axít aconitic, pectin, axít lactic..., các chất khử không lên men như caramen, melanoit, hợp chất amin, K2O, CaO, MgO, P2O5, Fe2O3, SiO2...Mặt khác trong mật rỉ còn có một số vi sinh vật gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng cồn. Nước dùng để sản xuất cồn yêu cầu có chất lượng như nước ăn (vô trùng, độ cứng trung bình), cần một lượng nước lớn cho mục đích công nghệ, làm lạnh và ngưng tụ...thường để sản xuất 1 lít cồn cần 80-100 lít nước. Axít dùng trong sản xuất cồn là axít H2SO4 tỷ trọng 1.84 dùng để axít hoá mật rỉ. Muối khoáng là sunfát amon (NH4)2SO4 và superphotphat Ca3(PO4)2, Ca(H2PO4)2 dùng trong khâu pha chế dịch đường. Chất sát trùng hiện tại nhà máy không sử dụng, vì thế giống men thường bị thoái hoá và phải thay thế. b) Quy trình sản xuất lần lượt qua các giai đoạn sau: * Hoà loãng và xử lý: Mật rỉ từ bồn chứa được bơm lên thùng cân, qua thiết bị làm loãng sơ bộ để đạt nồng độ yêu cầu, sau đó đo xuống thùng axit hoá để đạt độ PH = 5. Mục đích của axít hoá: loại bớt tạp chất, keo và tạp trùng, tạo độ PH thích hợp cho men phát triển trong dung dịch mật rỉ, đồng thời cho các thức ăn có đạm, lân như: (NH4)2SO4 và Ca3(H2PO4) và sau đó được chuyển vào thùng lên men. * Lên men mật rỉ: Sau khi đã chuẩn bị xong dịch đường lên men và dịch men giống. Trong quá trình lên men tạo ra các sản phẩm phụ: CO2, glyxêrin, axít succinic, alđehyd, dầu fuzel, metylic...Hiện nay phân xưởng thu hơi CO2 vào bình chứa với áp suất 12, khối lượng 20-30 kg/bình, mỗi ngày thu được khoảng 1500 kg CO2, dịch đường sau lên men gọi là dấm chín. Dấm chín được bơm chuyển sang tháp chưng cất. * Chưng cất cồn thô và tinh chế: Quá trình trưng cất là quá trình tách rượu cùng các tạp chất dễ bay hơi ra khỏi dấm chín và kết thúc quá trình chưng cất ta nhận được cồn thô. Nhà máy sử dụng hệ thống chưng cất liên tục gồm 3 tháp chóp nối tiếp(1 tháp cất thô và 2 tháp cất tinh). Cồn thô lần lượt qua 2 tháp cất tinh để tách rượu êtylic ra khỏi các tạp chất và kết thúc quá trình tinh chế ta nhận được cồn tinh chế đạt tiêu chuẩn loại 2. Còn bã dấm (bã hòm) ở tháp chưng cất thô được đổ vào bể chứa và làm nguội, hàng ngày phải chở bằng ôtô đến bộ phận sản xuất phân bón cách nhà máy 6 km tại huyện Thọ Xuân. 1.4 Quy trình công nghệ sản xuất nha glucoza Dây chuyền công nghệ được mô tả trong hình 2.9 Quy trình công nghệ sản xuất nha: gồm các công đoạn sau - Công đoạn đường hoá: Công việc này là thực hiện hoà tinh bột sắn khô, sử dụng enzim chuyển đổi tinh bột về dịch đường hoá. - Xử lý dịch đường hoá: khi đường hoá kết thúc, dịch được bơm vào thiết bị lọc Ðp để loại bã, chuyển qua thiết bị tẩy màu, tác nhân tẩy màu là than hoạt tính. Sau đó dùng máy Ðp khung bản để loại than hoạt tính và tạp chất ra khái dung dịch đường hoá. Công đoạn cô đặc: Sau khi được lọc sạch, dịch đường được bơm vào nồi cô đặc chân không và được cô đặc cho tới khi đạt nồng độ theo yêu cầu rời tháo đem đi làm nguội và đóng góp nha thành phẩm. Trong dây chuyền sản xuất nha glucoza, các chất thải chính: +Nước thải: bao gồm nước vệ sinh nhà xưởng, thiết bị, nước giặt vải lọc, nước cô nha, nước làm mát... + Chất thải rắn: Chủ yếu là bã than hoạt tính dùng để tẩy màu, bã than lãm tạp chất hữu cơ được tách từ bể lắng và được dùng làm phân bón. 1.6 Công nghệ sản xuất bia: Từ năm 1995, nhà máy đầu tư xây dựng dây truyền công nghệ sản xuất bia hơi công suất 1400 lít/ngày để phục vụ nhu cầu của công nhân và nhân dân quanh vùng. Hàng năm, dây chuyền công nghệ sản xuất bia hoạt động từ tháng 3 đếntháng 8. Công suất hiện tại 4000 lít/ngày. Lượng malt: 1200 kg/ngày Lượng gạo: 1200 kg/ngày Hoà houblon: 3kg/ngày Lượng hơi nóng sử dụng: 3 tấn/h Lượng nước công nghệ sử dụng 200 m3/ ngày * công nghệ sản xuất bia của nhà máy như sau: sơ đồ 2.10 * Nghiền nguyên liệu: Malt đại mạch và gạo được đổ vào các máy nghiền. Malt được nghiền trên máy nghiện trục để đạt độ mịn theo yều cầu. Tại nhà máy này, trấu không được mịn như bột đại mạch để tách dễ dàng trong quá trình sau. Gạo được nghiền trong máy nghiền búa. Malt và gạo được nghiền theo mẻ. Tỷ lệ mỗi loại là 50 malt và 50 gạo. * Quy trình nấu: Nấu cháo: Thuật ngữ chuyên môn gọi là hồ hoá và dịch hoá. Bột gạo và 10% malt được đưa vào nồi nấu 2 vỏ cùng với nước. Hỗn hợp được gia nhiệt bằng hơi nước và được khuấy trộn. Khi nhiệt độ của hỗn hợp tăng dần đến 860C thì giữ nguyên trong một thời gian nhất định để hồ hoá tinh. Nhiệt độ của cháo sẽ hạ xuống giữ trong một thời gian nhất định để dịch cháo loãng ra (còn gọi là dịch hoá), tiếp tục gia nhiệt đến sôi và giữ trạng thái này trong một thời gian nhất định để hoàn tất giai đoạn dịch hoá. Đường hoá: Lượng malt còn lại được khuấy cùng với nước đến tan trong nồi 2 vỏ được gia nhiệt bằng hơi nước. Một phần cháo được bơm sang. Nâng dần nhiệt độ giữ trong một thời gian nhất định. Tiếp tục nâng dần nhiệt độ và giữ nguyên để đường hoá cho triệt để tạo thành dịch đường. La: Dịch đường được bơm qua máy lọc Ðp khung bản để tách bã Malt ra khỏi dịch lọc. Khi độ trong của dịch lọc chưa đạt yêu cầu thì phải cho hồi lưu để lọc lại. Trước khi kết thúc quá trình lọc, rửa bã bằng nước nóng để tách hết dịch đường trong bã. Nước rửa bã chỉ chứa 0.5 độ đường thì kết thúc lọc Nấu hoa: Dịch đường được bơm vào nồi 2 vỏ có bổ sung một lượng xác định hoa houblon, gia nhiệt đến sôi và để sôi mạnh trong thời gian nhất định nhằm chiết các chất cần thiết trong hoa. Sau đó lọc hỗn hợp qua vải để loại bỏ bã hoa. Trong các khâu đường hoá và nấu hoa, hơi nước gia nhiệt được cấp từ lò hơi đốt than. * Làm nguội sơ bộ dịch đường lên men và lắng trong. Bơm toàn bộ dịch đường này vào thùng làm nguội có cấu tạo hai vỏ và để lắng. Tác nhân làm nguội là nước thường để nhiệt độ dịch đường giảm xuống. Làm lạnh nhanh: Dịch đường từ thùng làm nguội qua thiết bị làm lạnh dạng bản mỏng. Tác nhân làm lạnh là NH3. Nhiệt độ của dịch đường được duy trì ở từng giai đoạn thích hợp cho nấm mem phát triển khi lên men. Lên men: Bơm dịch đường rồi cho men có bổ sung các chất dinh dưỡng vào thùng lên men. Thùng có cấu tạo 2 vỏ, chất làm lạnh là nước muối. Phản ứng lên men diễn ra sẽ chuyển hoá maltose thành rượu etylic và các axit amin. Các axit này sẽ chuyển thành rượu bậc cao. Khí CO2 sinh ra được thu vào một bình chứa bên ngoài. Khi độ đường giảm xuống và đạt đến đỉnh chỉ tiêu quy định thì hạ thấp nhiệt độ và để trong một thời gian nhất định cho men lắng xuống đáy. Bia tạo thành được kiểm tra chất lượng và được đưa sang lọc khi đạt yêu cầu. Lọc bia: Bia được bơm sang máy lọc khung bản để tách các tạp chất và tế bào men. Bột điatomit được dùng làm chất trợ lọc để đảm bảo độ trong của bia. Quy trình hoàn thành: Bão hoà CO2: Bia sau khâu lọc sẽ mất một lượng CO2 là một thành phần cần thiết tạo gas cho bia. Bia được chứa trong thùng 2 vỏ chịu áp lực, làm lạnh bằng nước muối. Bia được bổ sung CO2 từ các bình chứa khí nén đến trạng thái bão hoà. Sản phẩm cuối cùng là bia hơi. Chất thải rắn: Bã malt, gạo, bột trợ lọc, xác men là những chất thải rắn trong sản xuất bia hơi. Nước thải: Nước dư thừa từ khâu làm mát, nước giặt vải lọc, nước rửa thiết bị, vệ sinh nhà xưởng và thiết bị khác. Khí thải: Khí CO2 dư thừa từ qúa trình bão hoà bia hơi là khí thải chính trong sản xuất bia hơi, NH3 bị rò rỉ trong hệ thống làm lạnh. Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ sản xuất đường vàng tinh khiết MÝa C©n Bµn lïa M¸y chÆt I, II M¸y ®¸nh t¬i B·i chøa B· mÝa HÖ m¸y Ðp mÝa 1,2,3,4,5 N­íc mÝa hçn hîp Th¶i bá Lß h¬i Ca (OH)2 Gia v«i s¬ bé Gia nhiÖt I Ca (OH)2 Gia v«i trung hoµ Gia nhiÖt II N­íc bïn L¾ng trong Bïn läc Läc ch©n kh«ng HÖ bèc h¬i 4 hiÖu Läc sµng cong N­íc läc trong Gia nhiÖt III ChÌ trong Ca (OH)2 MËt chÌ th« Hå B (Magma) §­êng B Bån chøa Hå C (Magana) MËt C (MËt rØ) §­êng C Ph©n mËt Trî tinh §­êng non C MËt B Ph©n mét Trî tinh ®­êng non B Kho MËt A §­êng A Ph©n mËt (Cã röa n­íc) Trî tinh §­êng non A NÊu ®­êng MËt chÌ tinh P2O5 (H3PO4) ChÊt ®«ng tô L¾ng næi Hình 2.5 sơ đồ công nghệ sản xuất đường trắng X«ng l­u huúnh II HÖ thèng bèc h¬i Bïn läc N­íc läc trong Läc ch©n kh«ng N­íc bïn X«ng l­u huúnh lÇn 1 Ca (OH)2 B· chøa B¨ng Cµo Bµ HÖ m¸y Ðp mÝa 1,2,3,4,5 L¾ng næi M¹t chÌ th« Gia nhiÖt III Läc L¾ng trong Gia nhiÖt II Trung hoµ Gia nhiÖt I Gia v«i s¬ bé N­íc mÝa hçn hîp Bµn lïa C©n MÝa M¸y chÆt I, II M¸y ®¸nh t¬i Ca (OH)2 ChÊt ®«ng tô P2O5 (H3PO4) MËt chÌ NÕu ®­êng §­êng non A Trî t×nh Ph©n mËt (cã röa n­íc) MËt A §­êng A Kho §­êng non B Trî t×nh Ph©n mËt MËt B §­êng B §­êng non C Hå B (Magma) Trî t×nh Ph©n mËt §­êng C MËt C (mËt ri) Hå C (Magma) Bån chøa Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ sản xuất đường tinh luyện. Hoµ tan ®­êng vßng Ca (OH)2 PH = 10-11 X«ng CO2 lÇn 1 PH = 7,5-8 X«ng CO2 lÇn 2 CÆn Läc Trao ®æi Ion MËt chÌ tinh luyÖn §­êng R3 non §­êng R2 non §­êng R1 non Trî tinh R3 Trî tinh R1 Trî tinh R2 MËt R2 MËt R1 Li t©m R1 Li t©m R3 Li t©m R2 MËt R3 §­êng R1 §­êng R2 §­êng R1 NÕu ®­êng vµng SÊy S¶n phÈm ®­êng tinh luyÖn §ãng bao Hình 2.7 Sơ đồ dòng chảy phân xưởng sản xuất đường MÝa c©y Bïn ®Êt sÐt vµ l¸ ngän sãt N­íc lµm m¸t, VSCN N­íc th¶i, dÇu mì, v¸ng bät, mïi b· mÝa Pha chÕ vµ cÊp P2O5 Ca (OH)2 Ðp mÝa B· mÝa, tËp chÊt cã tõ tÝnh SO2 hoÆc CO2 Xö lý ho¸ häc H¬i n­íc....................... N­íc vÖ sinh nhµ x­ëng N­íc th¶i chøa CaSO4, CaSO3 T¹o NaHCO3, CaCO3, cÆn l¾ng vµ l¬ löng, NaCl SO2 , CO2 §èt S S N­íc th¶i (cÆn l¾ng, cÆn l¬ löng, chÊt h÷u c¬ vµ v« c¬ L¾ng läc vµ läc ch©n kh«ng N­íc giÆt v¶i lôa & VSCN Lµm ph©n bãn CÆn l¾ng b· bïn N­íc röa b· N­íc th¶i (bïn, SS, chÊt h÷u c¬ vµ v« c¬ H¬i n­íc....................... N­íc t¹o ch©n kh«ng N­íc th¶i tõ kh©u t¹o ch©n kh«ng Bèc h¬i c« ®Æc N­íc VSCN N­íc röa (t0, SS, chÊt h÷u c¬), n­íc ng­ng tô N­íc th¶i tõ kh©u t¹o ch©n kh«ng, n­íc ng­ng tô N­íc t¹o ch©n kh«ng NÊu N­íc röa (t0, SS, chÊt h÷u c¬ PH) N­íc VSCN N­íc ng­ng tô Trî tinh N­íc röa (t0, SS, chÊt h÷u c¬ PH) N­íc VSCN N­íc lµm l¹nh MËt rØ Ly t©m S¶n xuÊt cån B¨ng t¶i Kh«ng khÝ Kho ®­êng Bôi ®­êng Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn M©t rØ H2O Lµm lo·ng H2SO4 AxÝt ho¸ DÞch men gièng 320C CO2 Lªn men DÊm chÝn H¬i n­íc Ch­ng cÊt Cån Hình 2.9 Sơ đồ công nghệ sản xuất Nha N­íc Tinh bét s¾n kh« Hoµ lo·ng Ezim I S÷a bét Ezim II DÞch ho¸ §­êng ho¸ ng nghÖ Than ho¹t tÝnh Läc Ðp ng nghÖ TÈy mÇu H¬i n­íc Läc Ðp N­íc l¹nh C« ®Æc Lµm nguéi §ãng gãi Nha thµnh phÈm Hình 2.10 Sơ đồ công nghệ sản xuất Bia N­íc l¹nh N­íc lµm nguéi NghiÒn G¹o Hå ho¸ vµ dÞch ho¸ N­íc VSCN N­íc VSCN Hoµ tan, ®­êng ho¸ Malt NghiÒn B· Malt Läc Hoa Houblon N­íc VSCN NÊu hoa B· hoa B· hoa Läc N­íc VSCN vµ n­íc lµm nguéi Lµm nguéi s¬ bé vµ l¾p mãng NÐn NH3 Lµm l¹nh nhanh Lµm l¹nh n­íc muèi N­íc VSCN, x¸c men Lªn men Men gièng CO2 d­ KhÝ CO2 N­íc VSCN, giÆt v¶i läc Bia thµnh phÈm B·o hoµ CO2 Läc trong Chương II đánh giá tác động đến môi trường khu vực 2.1 Những tác động chính đến môi trường 2.1.1 Tiêu hao tài nguyên Những tài nguyên môi trường cần được sử dụng và tiêu thụ để duy trì từ hoạt động của nhà máy: - Nguồn nước: Như đã biết, nước nguồn phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt của nhà máy là nước sông Chu. Do khả năng khai thác nước mặt đảm bảo hơn nước nguồn, nước mặt được xử lý thành nước cấp phục vụ sản xuất và sinh hoạt cho toàn nhà máy. Mặt khác đây cũng là nguồn nước tưới cho cây mía vùng nguyên liệu của nhà máy. - Nguồn nguyên liệu mia: Hoạt động sản xuất của nhà máy được ổn định và phát triển dựa trên nguồn mía nguyên liệu. Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi: đất, nước, khí hậu và nguồn lao động dồi dào nên sản lượng mía trong vùng thừa khả năng cung cấp cho nhà máy hoạt động với công suất 6000TMN. Để tạo ra nguồn mía sản lượng cao và chất lượng bảo đảm, cần dựa trên khả năng cung ứng các vật liệu khác như phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và phương tiện vận tải. - Nguồn năng lượng: Nguồn động lực của sản xuất là điện và hơi nước. Điện được cấp từ lưới điện quốc gia và tuabin phát điện của nhà máy. Tròng vụ mía, lò hơi của nhà máy chỉ sử dụng nhiên liêun bã mĩa và dầu. Lò hơi của các phân xưởng nha, bia, cồn sử dụng than đá hay than cám. - Phương tiện sản xuất bao gồm: Hệ thống trang thiết bị sản xuất đường, các sản phẩm và các dạng năng lượng thêm vào đó là nhà xưởng, kho bãi và các phương tiện giao thông vận tải. So với các loại hình công nghiệp thực phẩm khác, đầu tư sản xuất đường là rất lớn. Điều đó thể hiện gián tiếp mức tiêu hao lớn về vật tư nguyên liệu và nhân lực phục vụ cho hoạt động cuả nhà máy. 2.1.2 Chất thải và các nguồn gây ô nhiễm môi trường: Quá trình sản xuất của nhà máy phát sinh ra nhiều loại chất thải ở cả ba trạng thái: rắn, lỏng và khí. Trong đó, một số chất thải sẽ là nguồn gây ô nhiễm môi trường. Để đánh giá và dự báo được mức độ ảnh hưởng cần phân tích và tính toán về tải lượng và tính chất của các loại chất thải này. Hoạt động của nhà máy từ các khu vực khác nhau sẽ sinh ra các dạng chất thải khác nhau. Các khu hoạt động của nhà máy có thể chia ra như sau: - Phân xưởng sản xuất đường - Phân xưởng lò hơi đốt than - Khu lò hơi đốt than - Kho chứa đường - Phân xưởng sản xuất cồn - Phân xưởng sản xuất bia và nha - Các bãi chứa mía và bã mía - Nhà xưởng cơ điện - Khu bể chứa nước cấp và bể chứa nước thải chung của nhà máy - Khu điều hành gồm các phòng ban. 2.1.3 Phân tích định tính và định lượng 3 dạng chất thải: 2.1.3.1 Chất thải rắn: Theo sơ đồ dòng thải của các bộ phận sản xuất đường, cồn, bia, nha và các bộ phận khác, có thể nhận thấy nhiều loại chất rắn dư thừa từ các quá trình sản xuất chính. Một số trong đó được tân dụng làm nhiên liệu, phân bon ngay trong nhà máy. Số còn lại được vận chuyển đi để tận dụng trong địa bàn của huyện hoặc thải bỏ. Đặc tính của chất thải rắn: Có thể phân loại theo nhiều cách a)Phân loại theo bản chất và ảnh hưởng về mặt vệ sinh môi trường. Chất thải vô cơ như ; , sỉ, phôi kim loại, đất , cát, sỏi. Loại thải này trôi theo nước mặt và gây bồi lắng lòng mương và công thoát nước. Chất thải hữu cơ: bã mía dư (loại đốt được và không đốt được), bùn lọc chân không, bã malt, nha hoa houlblon, xác men, cặn ống thải, rác sinh hoạt rác vườn. Loại thải này dễ gây mất vệ sinh môi trường do sự lên men và thối rữa các chất hữu cơ thường xảy ra ở những nơi chất thải tích tụ lâu ngày đặc biệt khi thời tiết nóng và Èm vào mùa hè. Nói chung việc giải quyết chất thải rắn ở nhà máy đường không đơn gian. Công ty đường Lam Sơn đang cố gắng thu gom và xử lý đúng cách để hạn chế tối đa ảnh hưởng bất lợi cho các nguồn ô nhiễm. B/Phân loại theo khả năng tận dụng: Chất thải tận dụng được như bùn, các chất hưu cơ như bã mía vụ, bã bùn bể fosse có thể dụng để cải thiện đất trồng hoặc bón ruộng, xỉ lò có thể dùng san lấp và có nhiều công cu khác. Các chất thải khác không tận dụng được phải thải bỏ theo quy định bằng cách chôn lấp, chất đống như đất, cát, vôi, rác thải sinh hoạt và bã mía dư. 2.1.3.2 Chất thải khí: Chất thải khí là tên gọi chung của tất cả các loại chất thải phát tán trong không khí như bụi, khí, hơi, sương, khói... Các nguồn thải khí trong nhà máy đường Lam Sơn có ở những nơi: Khói lò từ các lò hơi đốt bã mía và đốt than đá Bụi, khí và hơi hóa chất trong các phân xưởng đường, bia, nha, cồn, tại khu vực chứa mía, phế thải rắn, nước thải và công trường xây dựng. Bụi và khí thải độc hại từ ống xả ô tô vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm của nhà máy và vật liệu xây dựng. Các chất thải khí phát tán từ các ống lò hơi. Trong nhà máy có 3 ống khói thải bụi và khí thải của các quá trình đốt nhiên liệu trong các lò hơi sau: * Lò hơi đốt bã mía Thành phần: khói lò có chứa những chất thải khí gây ô nhiễm môi trường, chủ yếu là bụi gồm bụi trơ và bụi hữu cơ và các khí thải khác như CO2, CO, NOx còn SO2 không đáng kể. * Lò hơi đốt than Trong công ty đường Lam Sơn có một lò hơi đốt than để cấp hơi phục vụ sản xuất cồn, bia và nha. Thông số làm việc của lò. Kiểu lò: Lò đứng, kiẻu lò ghi Năng suất hơi theo thiết kế: 2.5 tấn hơi/h áp suất hơi: 2 - 4kg/cm3 Mức tiêu hao than trung bình: 2 tấn/ngày Mức tiêu hao than cực đại: 10-11tấn/ngày Loại nhiên liệu: than cám hoặc than zon Số giờ làm việc: 24h/ngày Kích thước ống khói: chiều cao H = 13m và đường kính O = 0.5m Hàm lượng và nồng độ của các chất gây ô nhiễm không khí trong khói lò hơi: Việc xác định tác động đến môi trường của chất thải ô nhiễm phát tán trong không khí từ các ống khói được thực hiện bởi nhóm chuyên gia của hai trung tâm CET/FPT và Trung tâm khoa học và công nghệ môi trường Đại học Bách Khoa Hà Nội CEST. Thành phần ô nhiễm chính như sau: Bôi: sinh ra từ các lò hơi. Khí SO2: sinh ra từ lò hơi đốt than và hệ thống lò xông lưu huỳnh Khí CO2: sinh ra chủ yếu từ các lò đốt bằng bã mía và thấp hấp thụ CO2 trong khâu chế hoá. Về tải lượng các chất khí gây ô nhiễm, theo tính toán, khi ra khỏi lò than bụi có nồng độ vượt hơn 5 lần so với nồng độ tiêu chuẩn của nguồn thải. Khí SO2 có nồng độ tương đối thấp và đảm bảo TCCP tại nguồn. Đối với lò hơi đốt bằng bã mía nếu hệ thống xử lý không hoạt động, nồng độ lại vượt hơn 2 lần TCCP. Khi hệ thống xử lý hoạt động bình thường, nồng độ của nó luôn đạt TCCP. Riêng đối với trường hợp hệ thống xông lưu huỳnh, nồng độ tại nguồn tương đối lớn, nhưng lưu lượng của nó lại không lớn lắm. Các kết quả tính toán mô phỏng cho các nguồn riêng sẽ như sau: * Lò đốt than: Nếu tính trung bình, SO2 luôn có nồng độ nhỏ hơn 0.5 lần TCCP, trong khi đó bụi có thể làm ô nhiễm một vùng có bán kính 450m với tâm là ống khói với nồng độ lớn nhất vượt hơn 2 lần TCCP. Khi lò hơi hoạt động hết công suất, khí SO2 có thể làm ô nhiễm một khu vực có bán kính 300m với nồng độ vượt 2.5 lần TCCP, trong khi đó bụi có thể làm ô nhiễm một vùng có bán kính 550m với nồng độ lớn nhất vượt hơn 2 lần TCCP. *Phân xưởng đường, lò đốt bã mía: Khí CO2 có nồng độ tương đối lớn nhưng nồng độ lớn nhất của nó vẫn chưa đạt tới nồng độ tiêu chuẩn tại khu sản xuất. Nếu hệ thống xử lý có sự cố hoặc hoạt động không hiệu quả phạm vi khu vực bị ô nhiễm bởi bụi có bán kính xa nhất cách ống khói là 1500m. Hiệu suất làm sạch của hệ thống tách bụi cần phải đạt 95% để nồng độ bụi không vượt quá TCCP trong mọi điều kiện khí hậu. * Hệ thống xông lưu huỳnh: Nếu không xử lý, khí SO2 có thể làm ô nhiễm một khu vực có bán kính 600m. Khi xử lý khí thải này với hiệu suất 90%, nồng độ của nó tại khu dân cư luôn nhỏ hơn nồng độ cho phép. b. Các nguồn chất thải khí khác Nguồn phát thải khí do sản xuất đường tồn tại ở các khu vực sau: Tại bãi chứa nguyên liệu mía: Trong qúa trình tháo dỡ, vận chuyển, bụi, đất và cát bám ở than, rễ mía sẽ bị tách ra và phát tán trong khu vực này. Số liệu đo đạc được cho thấy lượng bụi này không lớn. Đây là loại bụi không gây nguy hiểm cho người lao động ở khu vực này. Tại bộ phận xử lý cơ học: Tại nơi mía bị cắt chặt, xé tơi sinh bụi giống như ở bãi nguyên liệu nhưng tải lượng bụi là không đáng kể. c/ Các nguồn phát thải khác: Các chất khí không ngưng tụ trong thiết bị bốc hơi dịch đường trong công nghệ sản xuất đường tinh luyện bằng phương pháp cácbonat, đáng kể là khí CO2 có hàm lượng trung bình là 2%, tính theo sản phẩm là 31gCO2/tấn mía. Với công suất 6000 TMN tải lượng thải vào khoảng 19.200 tấn CO2/năm. Đây là nguồn thải từ khâu thu hồi CO2 của khói lò đốt bã mía. Còn mét số nguồn khí thải khác, tải lượng và phạm vi lan toả của chúng không đáng kể, ví dụ như: Các chất khí sinh ra trong qúa trình lên men yếm khí trong nước thải, bã mía, bã bùn như CH4, NH3, khí hữu cơ có mùi dấm và mốc. Bụi vôi tại bộ phận tôi vôi Lò rèn trong phân xưởng cơ khí Bụi đường trong khu vực sàng và đóng bao Hơi nước tại khu lò hơi, bốc hơi và nấu Bôi khi xếp dỡ và vận chuyển bã mía, đôi khi có bụi do phấn mốc từ bã mía bị lên mốc. 2.1.3.3 Chất thải lỏng: Chất thải lỏng của nhà máy bao gồm các dòng riêng biệt, khác nhau về đặc tính và khả năng sử dụng: * Mật rỉ: là chất thải lỏng trong sản xuất đường nhưng có thể chế biến thành những sản phẩm có giá trị khác nên không bị coi là chất thải mà là bán sản phẩm của công nghệ sản xuất đường. * Bã dấm: là chất thải lỏng trong sản xuất cồn * Nước thải: chủ yếu là nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt. Tính chất và tải lượng của nước thải được xác định dựa trên thực trạng sử dụng nước cấp cho sản xuất và người lao động trong nhà máy. Nước cấp cho sản xuất: nước phục vụ sản xuất cho toàn nhà máy được cung cấp từ trạm bơm nước sông. Nước được phân bố đến từng phân xưởng: đường, bia, nha, cồn, khu lò hơi và máy phát điện, phân xưởng cơ khí Nước phục vô sinh hoạt: là ncs sạch cấp cho người lao động trong nhà máy và khách của Công ty dùng để ăn uống và vệ sinh cá nhân. Tổng lượng nước cấp trại trạm xử lý ncs cấp cho hoạt động của các cơ sở thuộc Công ty tại thị trấn Lam Sơn là 900-1000m2/h. b/ Nước sản xuất cồn: Nước cấp cho qúa trình sản xuất cồn được phân bổ như sau: Nước hoà loãng mật rỉ Nước làm mát thùng lên men Nước làm nguội khí CO2 và máy nén trong thiết bị đông lạnh. Nước làm mát trong tháp ngưng tụ cồn Nước ngưng tụ từ hơi bão hoà. Tổng lượng nước sử dụng vào khoảng 200m3/ngày.đêm’ c/ nước sản xuất bia: Nước cấp cho quá trình sản xuất bia hơi dành cho các mục đích sau: Nước công nghệ: Dùng trong khâu hoà bột malt, gạo, nấu lọc bã malt và hoà houblon Nước làm lạnh: Là nước có pha muối làm chất tải nhiệt cho các khâu lên men và bảo quản bia. Nước vệ sinh công nghiệp: Giặt vải lọc, rửa thiết bị và vệ sinh nhà xưởng. Tổng hợp nước sử dụng cho sản xuất bia 60m3/ngày-đêm d/ Nước sản xuất nha: Nước cấp cho sản xuất nha gồm những loại sau: - Nước công nghệ: 25m3/ngày -đêm - Nước tạo chân không đặc pha 360 m3 e/Nước cấp cho các bộ phận khác như cơ khí, vận tải...chủ yếu dùng để làm nguội, vệ sinh công nghiệp. 2.1.3.4 Tải lượng và tính chất của nước thải: a/ Tải lượng nước thải: Lượng nước thải của nhà máy là hỗn hợp các dòng nước thải từ các bộ phận trực tiếp và gián tiếp của nhà máy nói riêng và của công ty nói chung. Nguồn thải gồm ba loại sau: Nước thải công nghiệp. Nước thải sinh hoạt Nước mưa. Trong đó có thể ước lượng được lưu lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp cụ thể như sau: + Nước thải chung: (Không kể nước mưa) Nước thải chung cho toàn nhà máy có lưu lượng thải từ 900-1000 m3/h. Vậy tổng lượng nước thải công nghiệp sẽ là 21600-24000 m3/ngày-đêm. Tổng lượng nước thải chung được tính bao gồm nước thải công nghiệp và sinh hoạt. + Nước thải sinh hoạt: Ước tính khoảng 240 m3/ngày-đêm b/ Đặc tính của nước thải gây ô nhiễm: Nước thải từ nhà máy đổ ra sông Chu qua mương Khê Mục có tính chất gây ô nhiễm môi trường do các nguồn nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Nước mưa khi chảy qua bề mặt cũng cuốn theo bụi và khí thải nhưng lượng tạp chất thường không đáng kể. Nước thải chung được hợp bởi các dòng thải từ nước sản xuất dư thừa, nước vệ sinh công nghiệp, nước sinh hoạt và nước mưa. Đặc tính ô nhiễm của các dòng thải chủ yếu gồm: Từ phân xưởng đường: Nước thải từ các tháp ngưng tụ baromet: Tính chất đặc trưng của loại nước thải này là nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường (từ 380 về mùa đông đến 450 về mùa hè) nên trong nước mất ôxy hoà tan, ngoài ra có lẫn đường và khí hoà tan, ví dụ CO2 SO2. Nước có tính axit nhẹ. Loại nước này được thu hồi hầu hết để tuần hoàn lại trong hệ thống tạo chân không. Nhà máy hiện có hệ thống bốc hơi cưỡng bức để làm nguội và tuần hoàn 90% lượng nước cần thiết (trừ nước từ tháp baromet cho máy lọc bã bùn chân không thùng quay). Nước ngưng : Nước này thu được từ quá trình trao đổi nhiệt bằng hơi nước xảy ra trong các bình gia nhiệt, nồi cô đặc và tháp chưng luyện trong nhà máy. Đặc điểm của loại nước này là sạch và mềm, nhưng nhiệt độ cao hơn đến 900C. Nước làm nguội máy: Nước dùng để làm nguội máy như tuabin, khớp nối, máy nén, động cơ và bơm. Đặc tính của loại này là chứa nhiều dầu mỡ khoáng, trong đó có lượng dầu máy chảy toàn và trôi theo nước làm mát khá nhiều. Phần lớn lượng nước này được thu vào bể chứa và được giải nhiệt để tuần hoàn trong hệ thống dẫn nước làm nguội máy. Nước thải nói chung từ các công đoạn sản xuất đường: đó là nước thải từ khâu vệ sinh nhà xưởng và máy móc theo định kỳ, nước giặt vải lọc hàng ngày. Dòng thải loại này nhiễm bẩn nặng do chứa các chất gây ô nhiễm như : +Chất hữu cơ lên men: Là những chất không tan chủ yếu là xenlulô và tan chủ yếu là đường. + Đường thất thoát trong nước thải do những nguyên nhân như rò rỉ bơm, do chảy tràn nước mía hay mật chè cho các thiết bị bốc hơi, hay nồi nấu làm việc quá tải, mức dịch đường trong thiết bị không đúng, do thay đổi nhiệt độ chân không và mật đường theo nước ngưng lại. + Các chất tẩy rửa giàn ống chùm trong thiết bị trao đổi nhiệt: là những chất mang tính axít hay bazơ do sử dụng H2SO4 và Na2CO3. + Nước thải từ quá trình luyện đường: Phần lớn các tạp chất là cặn lơ lửng do các chất dư trong sản xuất như CaCO3, muối photphat, than hoạt tính và các tạp chất tan chủ yếu là các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học. Trong nước thải do rửa thiết bị có thể chứa một số hoá chất là chất sát trùng song nồng độ của chúng trong nước thải chung rất nhỏ nên không cần kể đến. Trong nước thải từ khâu hoàn nguyên tháp trao đổi ion chứa muối ăn, một số lớn kim loại Ca+2, Mg+2 vv... Nước thải từ các lò hơi: Chủ yếu là dòng thải của nước rửa tro, nước xả đáy lò chứa nhiều tro than lắng được và cặn lơ lửng, làmc cho nước thải có màu đen và đục. Nước rửa tháp trao đổi ion để làm mềm nước, khí tái sinh vật liệu trao đổi ion chứa muối ăn, dòng chảy này không lớn và chỉ phát sinh theo định kỳ. Nước thải từ các phân xưởng sản xuất phụ nói chung: + Từ phần xưởng bia, nha: Nước thải do vệ sinh công nghiệp chứa các chất hữu cơ hoà tan từ nguyên liệu và sản xuất bia, khí CO2 hoà tan làm ảnh hưởng đến độ pH của nước, các loại cặn lắng và lơ lửng từ bột lọc, than hoạt tính, bã malt, bột sắn, xác men... + Từ phân xưởng cồn: Có hai dòng thải tách riêng, trong đó dòng thứ nhất là bã dấm có tính axits, chứa nhiều chất hữu cơ tan và không tan làm nước có màu sẫm và đục, nhiệt độ cao. Dòng chảy còn lại là do một phần nước tạo chần không thải bỏ và nước vệ sinh công nghiệp. Tính chất của nước thải này cũng tương tự như nước thải phân xưởng đường vì chứa dầu mỡ, nhiệt, các chất hữu cơ tan và không tan do chế biến mật rỉ. Nước có tính axít một phần do axít H2SO4 dư trong sản xuất. Nước thải sinh hoạt: Trong nước thải này chứa rất nhiều chất do con người sử dụng và thải bỏ, những chất đặc biệt như hoá chất, dược phẩm, thực phẩm... không thể xác định chính xác được. Một số tác nhân thường xuyên có trong nước thải như SS, BOD, COD, dầu mỡ động thực vật, Coliform và Fecalcoli. 2.2 đánh giá tác động của nhà máy đến từng yếu tố môi trường. 2.2.1 Tác động đến môi trường nước: 2.2.1.1 Nước mặt: Nước thải của nhà máy là dòng thải lớn nhất chảy vào sông Chu xét trong hệ thống thuỷ nông sông Chu huyện Thọ Xuân. Do đó, chế độ thuỷ động của sông hàng năm sẽ bị thay đổi theo mùa do ảnh hưởng của nước thải nhà máy vào vụ mía đường. Trong nước thải có những tác nhân gây ô nhiễm dòng sông ví dụ như cặn lơ lửng nhu cầu ôxi sinh hoá(BoD5), nhu cầu ôxy hoá học (COD), đầu mỡ. Chất lượng nước sông sẽ bị giảm đi do bị nhiễm bẩn bởi các chất hữu cơ, các chất không tan gây bồi lắng trong sông và làm tăng độ đục của nước. Đặc biệt tro, bôi xenlulo sẽ làm nước có màu nâu đen. Hàm lượng cặn lắng và chất lơ lửng đã giảm đáng kể do nước thải đã được lắng sơ bộ tại khu vực lò hơi; phân xưởng cồn và bể lắng toàn bộ nước thải. chất lượng nước thải của nhà máy chảy vào sông Chu được xếp loại A (TCVN 5945-1995) 2.2.1.2 Nước ngầm: Trong nước thải của nhà máy có thành phần các chất hữu cơ hoà tan và ở thể keo chưa được xử lý trước khi thải vào thuỷ vực của địa phương. Nước ngầm ở tầng chứa nước trên gọi là tầng nước sát mặt có thể bị nhiễm bẩn chất hữu cơ chứa trọng lượng nước bổ cập do nước mặt từ phía trên ngấm xuống và từ bên sườn ngấm sang. Nước thải có thể gây ô nhiễm nước ngầm một cách gián tiếp. 2.2.2 Tác động đến môi trường đất: Nguồn nguyên liệu chính cho nhà máy đường Lam Sơn hoạt động ổn định và phát triển được dựa vào sự khai thác đất đai. Đất dành để trồng mía và đất để xây dựng, mở rộng nhà máy. Trồng mía sẽ dẫn đến hai vấn đề chính gây bất lợi cho đất trồng mía la gây suy thoái đất và làm đất bị xói mòn. Kho trồng mía, mức độ tiêu thụ của các chất dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng trong đất thường cao, ví dụ như: đạm, lân, kaly, độ mùn, tro, Bo, Ca, Mg. Trong canh tác, nếu không chăm bón và tưới cây đúng cách sẽ làm cho đất bị vón cục và thiếu Èm, bạc màu và giảm độ mùn, lân, kaly, đặc biệt là thiếu các ion kiềm thổ làm giảm khả năng hấp thụ dinh dưỡng của cây. Trồng mía trên những khu đất dốc thường xảy ra hiện tượng xói mòn do mưa lớn, làm mất lớp đất có khả năng trồng trọt, có thể biến đồi xanh thành dồi trọc và làm tăng nguy cơ ngập lụt trong vùng vào mùa mưa bão. 2.2.3 Tác động đến môi trường không khí; Môi trường không khí chịu tác động bởi những hoạt động của nhà máy là: sản xuất vận chuyển xây dùng * Những tác động gây ô nhiễm và suy thoái môi trường của những chất thải trong không khí. Bụi: bụi vô cơ nói chung sẽ làm giảm vẻ đẹp cảnh quan thiên nhiên và các công trình kiến trúc cũng như đồ vật. Mồ hóng trong khói thải có hại cho sức khoẻ con người và cho cây xanh. SO2 và NO2 có hại cho sức khoẻ con người, gây mưa axít do xảy ra phản ứng quang hoá của SO2 và NO2 tác dụng với hơi nước trong không khí. Mưa axítt gây suy thoái môi trường đất, nước, không khí, có hại trực tiếp đến động thực vật trên cạn và dưới nước... CO2: không thể ô nhiễm bởi CO2 sẽ gây ra hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt độ không khí gây suy thoái môi trường. Ô nhiễm tiếng ồn trong nhà máy ảnh hưởng có hại cho người vận hành, gây hiệu ứng mệt mỏi, suy nhược, có thể dẫn tới bệnh điếc nghề nghiệp. Ô nhiễm mùi từ những khu vực lưu trữ nước thải và chất thải rắn làm giảm chất lượng không khí. Ngoài những tác động đã kể trên còn có sự tác động tối đa dạng sinh học và các cơ sở kinh tế xã hội trong khu vực nhưng ở đây ta không đề cập tới Chương III Phương pháp giải quyết về mặt môi trường Từ phân tích ở trên, chúng ta nhận thấy Nhà máy đường Lam Sơn đã có nhiều thành công trong giải quyết về mặt môi trường nhưng chưa phải là triệt để, cần được bổ sung các phương án giải quyết khác. Ở đây chỉ nêu các phương án nhà máy cần bổ sung mà thôi. Những vấn đề khác nhà máy đã và đang thực hiện. 3.1 Xử lý khí thải của lò hơi: 1. Lò đốt bã mía: Theo kết quả tính toán, 4 lò đốt bã mía hiện nay tạo luồng khói thải rất lớn, Cần phải được xử lý để đảm bảo tiêu chuẩn môi trường. Thiết bị tách bụi trong các lò hiện nay là hai bé xiclon tổ hợp điện chế tạo tại Australia-Hiệu suất làm sạch bụi theo thiết kế là 95%. Tỏ và tro bay từ đốt bã mía không phải là dạng bụi silíc nên có thể thu lại và dùng để bón ruộng. Khói lò sau khi qua hệ thống lắng bụi còn chứa CO2: CO2 có thể dùng làm tác nhân làm sạch nước mía. Vì vậy, lượng CO2 từ quá trình đốt bã mía tuy rất lớn nhưng đã được hạn chế tối đa tải lượng khí thải CO2. Lượng CO2 dư từ quá trình chế hoá cũng nên tuần hoàn bổ sung cho quá trình này. Đối với khói lò đốt đầu FO khi nhóm lò, do lượng nguyên liệu đốt rất Ýt và không phải thải hàng ngày, tải lượng muội than trong khói đi qua xiclon tổ hợp đã được giảm thiểu. Nên mua loại dầu có hàm lượng S thấp (0.7%) để giảm thiểu lượng SO2 trong khí thải. 2/ Lò đốt than: Với lò đốt than hiện tại, cần bổ sung thiết bị tách bụi để hạn chế ô nhiễm do bôi than từ nguồn này thải ra. Và nên xử dụng lò hơi đốt đầu FO để thay thế! 3.2 Xử lý khí SO2: Phương án làm sạch SO2 có tính khả thi với nhà máy là dùng sữa vôi Ca(OH)2 làm tác nhân hấp thụ SO2 trong khí thải. Nguyên lý xử lý SO2: (Sơ đồ 3.1) Khí SO2 dư trong khí thải qua tháp hấp thụ (3) sẽ được hấp thụ bằng dung dịch sữa vôi và xảy ra phản ứng: SO2+ Ca(OH)2 →Ca SO3 + H2O Dung dịch Ca SO3 là chất độc hại sẽ được thu vào bể chứa (7) có thiết bị xục không khí (6) để xảy ra phản ứng: Ca SO3 +O2 Ca SO4 Ca SO4 ở dạng cặn lơ lửng được tách từ bể lắng (8). Nước vôi trong từ bể (8) chảy sang bể (9) được bổ sung thêm Ca(OH)2 để bơm tuần hoàn trở lại tháp (3) hoặc thải bổ. Lượng Ca SO4 ở dạng bùn sệt cần được xử lý tiếp tại khu vực xử lý bùn của nhà máy hoặc tận dụng làm chất bón ruộng đối với đất chua trong khu vực. 3.3. Giải pháp kỹ thuật xử lý tận thu chất thải rắn: Trong các nguồn thải rắn đã nêu trong chương II, nhà máy đã thực hiện thành công nhiều biện pháp xử lý và tận thu chất thải rắn như: Đốt bã mía để cung cấp năng lượng Sử dụng bùn lọc làm phân vi sinh. Tro bã mía chứa K2O làm phân bón ruộng. Thu gom và dọn sạch rác thải phần xưởng cơ khí, bãi chứa nguyên liệu và rác thải vườn, rác thải sinh hoạt. Hiện nay nhà máy vẫn còn dư bã mía, để tận dụng hết bã mĩa và hạn chế tác động tiêu cực do sự tồn đọng của bã mía thừa, có thể dỡ bã mía ra ruộng để cải tạo đất, sản xuất tấm xơ Ðp, làm bê tông bã mía... 3.4 Giải pháp kỹ thuật để xử lý nước thải: 3.4.1 Phân luồng nước thải: Có thể phân luồng nước thải theo mức độ nhiễm bẩn của nước như sau: loại 1 Là nước thải còn sạch sau khi qua các thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp hoắc thiết bị ngưng tụ của nồi cô đặc và nấu đường. Nếu không xay ra sự cố cuốn theo dịch đường thì nước này khá sạch, chỉ có nhiệt độ tăng do nhận nhiệt. Nhà máy có phương tiện giải nhiệt cưỡng bức cho nước nóng tuần hoàn nhiều lần. Trong trường hợp không tuần hoàn được có thể trung hoà bằng vôi tại bể chứa rồi nước này để tưới ruộng hoặc thải trực tiếp ra ruộng. - Nước loại 2: Là nước thải từ khâu làm ruộng máy móc được làm nguội và tuần hoàn với 98%. Dòng thải này chứa các tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu là dầu mỡ khoáng và nhiệt độ nước ra sao hơn nước vào độ C. Lưu lượng của dòng thải này là không lớn và không phức tạp về mặt công nghệ làm sạch. - Nước loại 3: Nước dùng cho quá trình tách tro bã mía, là loại nước Ýt bị nhiễm bẩn. Chỉ cần lắng tro để khỏi tắc cống, tắc bơm thì có thể dẫn thẳng nước ra mương thuỷ lợi, tưới ruộng ở gần nhà máy. -Nước thải loại 4: Nước này có tính ô nhiễm cao nhất, hỗn hợp từ các nguồn: +Nước giặt vải lọc và nước thải từ cột ngưng tụ của máy lọc chân không thùng quay Trung Quốc. + Nước rửa thiết bị và vệ sinh nhà xưởng +Nước thải từ khâu tái sinh cột trao đổi ion. + Nước thải sinh hoạt + Chất thải lỏng ô nhiễm nặng như bã dấm và mặt rỉ. - Nước thải loại này cần được xử lý để làm sạch đất cát và bã mía, cặn lơ lửng, dầu máy, các chất gốc axít hay bazơ, COD và BOD5, dầu mỡ và vi khuẩn gây bệnh. Ở đây, biện pháp giảm thiếu ô nhiễm của nước thải chủ yếu đề cập cho loại 4. 3.4.2 Xử lý nước thải có tính ô nhiễm cao: Có nhiều phương pháp xử lý riêng từng loại như mật rỉ, dấm thải là nước thải loại 4 cùng nước thải sản xuất còn lại trong sản xuất phụ và nước thải sinh hoạt của người sản xuất trực tiếp. a/ Xử lý mặt rỉ tồn kho Lượng mật rỉ thu hồi từ sản xuất mía đường của nhà máy hiện nay là khoảng 28000 tấn/năm. Nhưng khả năng tận dụng để sản xuất cồn thương phẩm mới đạt xấp xỉ 50%. Mật rỉ có nhu cầu BOD5 đặc biệt cao, do đó cần chú ý không để mật rỉ thâm nhập vào nước thải. Mặt khác có thể chế biến mặt rỉ bằng nhiều công nghệ khác nhau tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế như sơ đồ sau: - Cån r­îu, CO2, fuzel Ch­ng cÊt DÊm Axetm Axit,Gitric AxÝt Lactic Glixerin Men sinh khèi, thøc ¨n gia sóc MËt rØ Lªn men - Detrin - axit Aconitic - Ph©n bãn - S¶n xuÊt ≠ Do lượng mật rỉ tồn kho là rất lớn, nên nhà máy cần mở rộng xí nghiệp sản xuất cồn rượu và đầu tư xây dựng cơ sở chế biến thức ăn gia súc để sử dụng hết lượng mật rỉ b/ Xử lý bã hèm (bã dấm) Bã hèm là một trong những chất thải lỏng công nghiệp ô nhiễm nặng nhất do thành phần chất hữu cơ tiêu thụ ôxy hoà tan trong nước, sau đây là các phương án xử lý: * Phương pháp yếm khí: đây là phương pháp xử lý sinh học bằng công nghệ lên men mêtan. Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý được mô tả trong hình (3.2) Bã hèm là sps đáy của tháp chưng cất cồn qua bộ phận làm nguội bằng nước lạnh (1) trước rồi vào bộ phận lên men mêtan gồm 2 bể lên men (20 đặt song song. Các chất hữu cơ đặc trưng bởi chỉ tiêu huyền phù, BOD5 và COD sẽ được phân huỷ bởi tác dụng của các vi sinh vật yếm khí. Quá trình được áp dụng là lên men mesophilic ở nhiệt độ khoảng 350C, nhiệt độ dòng vào bể sơ cấp cần được khống chế để khởi động và duy trì tính ổn định của quá trình lên men, vì thế cần bố trí bơm (3) tuần hoàn bùn trong bể. Trong hệ thống bố trí máy thổi khí (7) để cấp khí thu được từ bình chứa (6), nạp trở lại bể lên men để tạo điều kiện khuấy trộn chất lỏng ở phần phản ứng trong bể. Quá trình lên men là qúa trình phức tạp, xảy Hình 3.2 Sơ đồ xử lý bã hèm Ghi chó: Thiết bị trao đổi nhiệt Bể lên men bùn Bơm tuần hoàn Bình tách khí Bể làm đặc bùn Bình chứa khí Máy thổi khí ra nhiều giai đoạn, để đơn giản hoá có thể chia thành 2 giai đoạn liên tiếp: pha axit và pha kiềm. Pha axít: các hợp chất hữu cơ phức tạp sẽ chuyển hoá thành các axít loại thấp, axít béo, cồn, axít amin và NH3... Pha kiềm: những sản phẩm trên được chuyển hóa tạo thành sản phẩm cuối cùng là CH4, CO2, H2S và nước. Nước thải sau xử lý là nước chảy tràn từ bể (2) sẽ được dẫn đi xử lý tiếp bằng phwong pháp khác. Bùn từ bể xử lý (2) sẽ được thu vào bể làm đặc bùn (5). Khí Biogas có thành phần chủ yếu là CH4 và CO2, trong đó CH4 là khí cháy có thể tận dụng để thu nhiệt lượng. Sản phẩm khí từ các bể lên men sẽ được tách lỏng (nước cuốn theo) tại bình (4) rồi được thu vào bình chứa khí (6) để cấp cho lò đốt. * Phương pháp tưới ruộng: Nước dấm thải được hoà loãng với các loại nước thải khác như nước tạo chân không, nước làm nguội để hoà loãng rồi dùng tưới cho ruộng mía hoặc cây trồng khác mà không thải bỏ ra sông. c/ Xử lý nước thải loại 4. Nước thải loại này có hàm lượng chất hữu cơ cao (BOB5 = 650-750 mg/l), nên phương pháp xử lý sinh học là ưu việt nhất và đảm bảo làm sạch các tác nhân ô nhiễm. Ngoài ra còn có thể áp dụng phương pháp tưới cây. * Sử dụng để tưới cây. Sau khi xử lý sơ bộ nước thải để loại bỏ các chất dầu, cát sỏi, rác và điều chỉnh độ PH, nước thải này có thể sử dụng làm nước tưới mía, cây công nghiệp, cây ăn quả, chất hữu cơ tan và không tan sẽ trở thành chất dinh dưỡng cho cây và sẽ bị phân huỷ sinh học một cách tự nhiên nhờ hoạt động của vi sinh vật trong môi trường. * Phương pháp xử lý sinh học Đối với công nghiệp mía đường, đây là phương pháp xử lý kinh tế nhất, trong đó có nhiều giải pháp kỹ thuật như lên mên yếm khí, hiếm khí, lọc sinh học và hồ sinh học. Xử lý chất hữu cơ bằng phân huỷ sinh học thường được thực hiện sau khi xử lý sơ bộ. Các giải pháp xử lý nước thải này đều có mô hình chung theo hệ thống hai giai đoạn như hình (3.3). Mô tả hệ thống hoạt động. Nước thải nói chung cần được xử lý theo 2 bước: sơ cấp và thứ cấp. * Xử lý sơ bộ. Dòng A: Sau khi xử lý tại hệ thống len men mêtan hoặc không qua hệ thống, nước thải này sẽ chảy qua đường cống dẫn ra khu vực xử lý thứ cấp. Dòng B: Nước thải này sẽ qua sàng chắn rác (1), bể tách dầu (2) và bể điều hoà (3). Bể này có tác dụng điều hoà lưu lượng, điều chỉnh độ PH (khi có nước tẩy rửa thiết bị). Dòng C: Cũng được xử lý sơ bộ như dòng B. Bể tách dầu, V = 10m3. Bể điều hoà, V = 210 m3 * Xử lý thứ cấp. Các dòng thải nhập vào đường cống dẫn ra khu vực xử lý thứ cấp. Để thực hiện công nghệ này có thể áp dụng một trong những phương pháp sau: - Phương pháp thứ nhất trong xử lý thứ cấp nước thải. + Xử lý hồ sinh học tuỳ tiện. Hồ sinh học tuỳ tiện hay còn gọi là hồ ổn định. Các tạp chất trong nước thải được làm sạch nhờ các hoạt động sống của vi sinh vật và tảo. Các vi sinh vật thuộc loại yếm khi và hiếm khí phân bố ở các độ sâu khác nhau của nước hồ. Ôxy cần cung cấp cho các vi sinh vật hiếm khí được sinh ra từ qúa trình quang hợp của tảo và ôxy không khí hoà tan vào nước qua bề mặt hồ. Quá trình phân huỷ chất hữu cơ tan và không tan sẽ tạo ra các chất khí như: CO2, phốtphát, amon lại là cần thiết cho tảo thực hiện qúa trình quang hợp. Đặc điểm khí hậu nhiệt đới của khu vực cùng với độ PH, nhiệt độ của nước thải thích hợp là những yếu tố thuận lợi cho việc áp dụng phương pháp này. Để đảm bảo điều kiện hoạt động của hồ cần định kỳ hớt dầu mỡ, làm cỏ, nạo vét mặt hồ và ven bờ cần dọn quang, để thoáng. Cần xử lý chống thấm lòng hồ để tránh hậu quả ô nhiễm nước ngầm. Hình 3.3 Sơ đồ xử lý nước thải loại 4 Kích thước hồ tuỳ tiện được tính theo công thức sau: Trong đó: A: Diện tích mặt cắt tại trung điểm chiều cao (m2) Q: Lưu lượng nước thải m3/ngày đêm l4: Hằng số phản ứng sinh học bậc một (1/ngày) H: Độ sâu của hồ (m) LV, LR: Chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ (BOD5) tương ứng với nước vào hồ và ra khỏi hồ (mg/l). Các thông số kỹ thuật: Diện tích mặt hồ: S = 24.8 ha Chiều sâu: H = 1.5m Độ dốc taluy: 1:2 và 1:3 Nhược điểm: Xử lý bằng hồ tuỳ tiện sẽ tốn diện tích và hiệu quả làm sạch khí đảm bảo về mặt loại bỏ vi khuẩn gây bệnh và các chỉ tiêu khác. - Phương án thứ hai trong xử lý thứ cấp nước thải: Nhà máy có thể chọn biện pháp xử lý bằng hai hồ nối tiếp là từ hồ yếm khí (Y) và hồ tuỳ tiện (T) theo sơ đồ sau: T Y - Hồ yếm khí sẽ có diện tích mặt hồ là 1 ha; chiều sâu h = 3m; độ dốc taluy là 1:2. Mặt hồ cần được phủ kín bằng lớp dầu mỡ thực vật hoặc bèo tây để hạn chế sự hấp thụ ôxy từ không khí vào nước. Hiệu quả làm sạch BOD5 là 50-70%. Kích thước của hồ yếm khi được tính theo công thức: A = A.t/H t: thời gian lưu (ngày) Hồ tuỳ tiện có diện tích mặt hồ: S = 18,90 ha; h = 1.5m; độ dốc taluy là 1:2. Tổng diện tích chiếm đất của hệ thống xử lý 19.9 ha Phương pháp xử lý này cũng đơn giản và Ýt chi phí vận hành, diện tích đất chiếm đất lại Ýt hơn phương pháp 1 nhưng vẫn còn rất lớn và kém ổn định về hiệu quả làm sạch vì lệ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu. 1 N­íc th¶i sau khi xö lý s¬ bé - Phương pháp thứ ba trong xử lý thứ cấp nước thải: xử lý sinh học trong hồ thông khí và hồ xử lý triệt để. N­íc th¶i ®· ®­îc xö lý 3 1 2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thứ cấp - Phương án 3 Trong các hồ thông khí 1, các chất thải hữu cơ bị phân huỷ bởi hoạt động sống của vi sinh vật hiếm khí, ôxy hoà tan trong nước cần thiết cho vi sinh vật tiêu thụ được cung cấp bằng máy thổi khí (2). Vi sinh vật tạo ra trong hồ sẽ tạo ra các bông cặn lơ lửng làm nồng độ huyền phù trong nước tăng lên. Để lắng cặn và xử lý tiếp các tác nhân còn lại như vi khuẩn gây bệnh, trong hệ thống sẽ bố trí thêm một hồ xử lý kết thúc (3). Nước sau xử lý sẽ đảm bảo tiêu chuẩn môi trường. * Các công thức tính toán cho hồ thông khí: + Diện tích bề mặt tính tại trọng điểm của chiều cao (A): A= Q.t/H. + Nhu cầu ôxy cần thiết cho quá trình xử lý tính theo công thức sau Ro2 = 1.5 (Lv-Fe)Q -1.42 x Q Trong đó Ro2 là nhu cầu ôxy để loại bỏ chất hữu cơ hoà tan bằng qúa trình phân huỷ sinh học (g/ngày) X: Hàm lượng sinh khối (mg/l) + Định mức tiêu thụ điện năng của hệ thống máy xục khí. Trong đó: N và N0 là liều lượng oxy cần cấp vào môi trường nước tương ứng vưói 2 trường hợp thực tế và ở điều kiện thực nghiệm (kgO2/Kwh). 2: Tỷ số của giá trị lưu lượng ôxy cần cấp vào nước thải so với cấp vào nước chảy từ vòi nước. CS(t.A) và chất lượng: Nồng độ bão hoà của ôxy hoà tan trong nước cất ứng với nhiệt độ và áp suất khí quyển đo bằng cột áp thuỷ ngân A và điều kiện chuẩn có nhiệt độ 200C, áp suất khí quyển tác động cao mực nước biển (mg/l) B: Tỷ số giữa nồng độ bão hoà oxy hoà tan của hai giá trị nước thải và nước cất. Chọn N 0 = 2kg O2/Kwh cho một máy xục khí để nổi lên mặt nước. + Năng lượng điện cần thiết để chạy các máy xục khí (E) E = RO2/N (kw) Các thông số kỹ thuật của hệ thống. Hồ thông khí: Diện tích mặt mỗi hồ : 0.9 ha Chiều sâu hồ 3m Số hồ 2 Máy xục không khí: Năng suất cấp ôxy 1.8-2.4 kgO2/kwh +Tổng công suất cần tiêu thụ: 132 kw + Số máy ước tính với loại 26 kw là 6 máy. Điện năng cần tiêu thụ trong 4-8h là 528-1056 Kw/ngày đêm. Hồ xử lý triệt để Diện tích mặt hồ 1700 m2 Chiều sâu của hồ 1.2 m Thời gian lưu: 3 ngày Tổng diện tích sử dụng khoảng 3.5 ha Công thức tính kích thước của hồ: Trong đó: t: Thời gian lưu của nước thải (ngày) Nv, Nt: chỉ tiêu cali (fecal coli) của nước thải tương ứng với dòng nước vào và ra khỏi hồ. Kt: hằng số tốc độ phản ứng phân huỷ vi khuẩn vi khuẩn tại nhiệt độ xác định của môi trường. Hồ thông khí hoạt động như thiết bị xử lý bùn hoạt tính không tuần hoàn bùn nên hàm lượng bông cặn trong nước không cao so với các hệ thống bùn hoạt tính khác. Ưu điểm của phương pháp là kỹ thuật vận hành đơn giản, diện tích sử dụng đất không cao, không cần bố trí bơm nước thải. Nhưng mặt hạn chế là tốn năng lượng và cần loại bỏ tách dầu mỡ khoáng thật kỹ tại khâu xử lý sơ bộ. Phương pháp thứ tư trong xử lý thứ cấp. Là phương pháp xử lý trong bể lên men mêtan nối tiếp xử lý trong hồ sinh học. Sơ đồ dòng của hệ thống được thể hiện trong hình 3.4. Hình 3.4 mô tả sơ đồ dòng nước thải được xử lý trong hệ thống nhiều bể lên men (1) làm việc song song xử lý có hiệu quả nước thải giàu chất hữu cơ của nhà máy chế biến thực phẩm, thuận lợi với những nơi như Thanh Hoá có điều kiện khí hậu nhiệt đới. Nước thải đã qua xử lý trong ngăn lên men sẽ chảy tràn sang bể lắng (1) đặt trong cùng thiết bị để loại cặn lơ lửng. Nước thải được cấp vào bể lên men theo hướng từ dưới lên, bể lên men được chế tạo bằng bê tông hoặc thép có lớp bảo ôn. Nước chảy tràn từ bể lắng (2) sang hồ sinh học (5) để đạt hiệu quả xử lý mong muốn. Các thông số thiết kế: * Bể lên men: Tải trọng ô nhiễm hữu cơ 6 kg BOD/ngày Số lượng bể lên men: 3 Kích thước mỗi bể kể cả ngăn lắng là 760 m3 Thời gian lưu nước trong một bể khoảng 6 giê Hiệu suất làm sạch: + Về COD đạt 85-90% + Về BOD đạt 85-90% * Hồ sinh học: Diện tích mặt hồ (tại mặt cắt qua điểm chiều cao hồ) 5.2 ha. Chiều sâu hồ: 1.5m Độ dốc taluy: 1:2 và 1:3 có kè đá và thành hồ. Tóm lại: bằng cách phân luồng để giải quyết vấn đề nước thải, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, các dòng thải loại 1,2,3,4 được xử lý theo sơ đồ trong hệ thống tổng thể như hình 3.5 3.5: Các biện pháp hạn chế các nguồn ô nhiễm khác. Trong nhà máy mía đường có công suất lớn như nhà máy đường Lam Sơn, các dạng ô nhiễm như tiếng ồn, rung động, nhiệt độ môi trường làm việc cao là vấn đề thường gặp phải. Để hạn chế vấn đề này, nhà máy cần thực hiện: Hạn chế và xử lý ô nhiễm do tiếng ồn và rung động. Giảm ô nhiễm nhiệt và chống nóng 3.6: Quản lý giám sát môi trường Các biện pháp phòng ngừa, xử lý tận thu chất thải, giảm thiểu ô nhiễm nêu trên thuộc lĩnh vực công nghệ kỹ thuật. Đó là những biện pháp tích cực nhằm giảm thiểu các chất gây ô nhiễm môi trường. Bên cạnh đó, các biện pháp quản lý giáo dục và giám sát môi trường sẽ góp phần đáng kể trong việc hạn chế ô nhiễm và cải tạo môi trường làm việc cho người lao động. Vì vậy, nhà máy cần tổ chức quản lý chặt chẽ hơn nữa. Tăng cường các biện pháp giáo dục, đào tạo và nâng cao nhận thức của cán bộ và công nhân nhà máy và thường xuyên kiểm tra, giám sát môi trường nhằm mang lại hiệu quả cao trong qúa trình sản xuất, đảm bảo chất lượng môi trường. Kêt luận “Sản xuất sạch hơn” là mô hình sản xuất lý tưởng cần được áp dụng trong tất cả các đơn vị sản xuất. Đó là sự kết hợp ở mức độ cao giữa 3 yếu tố: Công nghệ Công tác quản lý Nhân lực Thực hiện “sản xuất sạch hơn” mang lại lợi Ých cho cả doanh nghiệp và xã hội. Doanh nghiệp: + Thu được lợi nhuận với hiệu quả kinh tế cao + Vị thế của doanh nghiệp được tăng lên Xã hội: + môi trường được bảo đảm + Sức khoẻ cộng đồng được bảo đảm-giảm chi phí xã hội. Nhà máy đường Lam Sơn-Thanh Hoá đang từng bước tiến tới mô hìnhh sản xuất sạch hơn. Nếu đạt được đến mô hình này (thực hiện đầy đủ các điểm đã nêu). Nhà máy sẽ có một chu trình sản xuất khép kín-không có chất thải. Để đạt được điều này, nhà máy cần phải thực hiện các điểm sau: Thực hiện đầy đủ các quy trình công nghệ đã nêu trong chương III Tổ chức tốt công tác quản lý Nâng cao năng lực, trình độ nguồn nhân lực Đó là tất cả những vấn đề nhà máy phải thực hiện để hoàn thành mô hình “sản xuất sạch hơn” trong nhà máy.