BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƢỜNG
***
HUỲNH THỊ XUÂN MƠ ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG SẢN XUẤT
SẠCH HƠN TẠI CƠ SỞ SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ QUY MÔ
HỘ GIA ĐÌNH TẠI THÔN VĨNH THÁI, XÃ CAM HIỆP NAM,
HUYỆN CAM LÂM, TỈNH KHÁNH HÒA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Duy
Nha Trang – 2013
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Tổng quan về sản xuất sạch hơn 4
1.1.1. Khái niệm 4
1.1.2. Phạm vi áp dụng 5
1.1.3. Lợi ích từ việc thực hiện sản xuất sạch hơn 6
1.1.4. Phương pháp luận của một chương trình sản xuất sạch hơn 8
1.1.5. Những rào cản trong việc thực hiện sản xuất sạch hơn 12
1.2. Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột khoai mì 13
1.2.1. Hiện trạng sản xuất bột mì 13
1.2.2. Thành phần và tác hại của chất thải. 17
1.3. Hiện trạng ô nhiễm môi trường do sản xuất tinh bột khoai mì 21
1.3.1.Hiện trạng ô nhiễm môi trường của một số địa phương trên cả nước 21
1.3.2. Hiện trạng ô nhiễm môi trường của huyện Cam Lâm 23
1.4. Tình hình áp dụng sản xuất sạch hơn trong sản xuất tinh bột mì 23
1.4.1. Ở nước ngoài 23
1.4.2. Trong nước 25
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu: 27
2.2. Phương pháp nghiên cứu 28
2.2.1 Phương pháp thu thập thông tin 28
2.2.2 Phương pháp khảo sát thực tế 28
2.2.3 Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu 28
ii
2.2.4 Phương pháp phân tích lợi ích chi phí 28
2.2.5 Phương pháp thu thập ý kiến chuyên gia 29
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30
BOD : Nhu cầu oxy sinh học
COD : Nhu cầu oxy hóa học
SS : Chất rắn lơ lửng
SXSH : Sản xuất sạch hơn
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
UNEP : Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc
USD : Đô la Mỹ
VNĐ : Việt Nam đồng iv
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Sơ đồ khái quát về định nghĩa SXSH…………………………… 4
Hình 1.2. Lợi ích khi áp dụng SXSH vào công ty…… ……………………7
Hình 1.3. Sơ đồ biểu diễn các kỹ thuật SXSH……………………… …… 8
Hình 1.4. Sơ đồ các bước kiểm toán giảm thiểu chất thải DESIRE…………9
Hình 3.1. Phơi tinh bột và sắn lát………………………………………… 30
Hình 3.2. Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì…………………………….31
Hình 3.3. Máy nghiền………………………………………………………36
Hình 3.4. Bột sau khi nghiền……………………………………………….36
Hình 3.5. Máy lọc bột………………………………………………………36
Hình 3.6. Bể lắng bột……………………………………………………….36
Hình 3.7. Bã sắn…………………………………………………………….36
Hình 3.8. Sơ đồ dòng thải………………………………………………… 39
Hình 3.9. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải……………………………… 53
Hình 3.10. Hệ thống xử lý nước thải 10 m
3
được xây dựng tại Cam An Bắc….… 55
Hình 3.11. Bể lắng nước thải…………………………………………… 55
Hình 3.12. Bèo trong hồ sinh học bị chết vì quá tải…………………… 55
1
MỞ ĐẦU
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Sản xuất hộ gia đình tập trung tại các làng nghề vẫn còn là một hình thức khá phổ
biến trong nền kinh tế Việt Nam. Các làng nghề chế biến tinh bột khoai mì vài năm
trở lại đây phát triển nhanh, góp phần không nhỏ vào việc thúc đẩy sự phát triển
Việc thực hiện các giải pháp sản xuất sạch hơn là một quá trình lâu dài và liên
tục nhưng do thời gian thực hiện luận văn có hạn nên luận văn này chỉ dừng lại ở
giai đoạn là đánh giá thực trạng để xác định các tiềm năng áp dụng SXSH và đưa ra
các giải pháp cho quá trình thực hiện.
Tiến trình đánh giá tình hình sản xuất tinh bột khoai mì đuợc thực hiện trong
phạm vi thôn Vĩnh Thái.
Quá trình nghiên cứu áp dụng các giải pháp SXSH được thực hiện tại hộ gia
đình Ông Phan Văn Hiệp.
Thời gian thực hiện đề tài: từ ngày 25/2/2013 đến ngày 8/6/2013.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Giải pháp sản xuất sạch hơn đang được thực hiện phổ biến ở nuớc ngoài và
hiện nay đang được đang được nghiên cứu để áp dụng ở nước ta một cách rộng rãi.
Đây là một cách tiếp cận mới trong việc thực hiện sản xuất có hiệu quả cả về kinh tế
và môi trường.
Ý nghĩa khoa học:
Đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu về ngành sản xuất tinh bột khoai mì trên địa
bàn thôn Vĩnh Thái, xã Cam Hiệp Nam, Cam Lâm, Khánh Hòa.
Cung cấp cơ sở khoa học để tính toán cân bằng vật chất, đề xuất giải pháp sản
xuất sạch hơn cho các cơ sở quy mô hộ gia đình sản xuất bột mì.
Ý nghĩa thực tiễn:
Đề tài đem lại các phương thức tiết kiệm cho các cơ sở, đem lại hiệu quả
kinh tế.
Thông qua việc thực hiện các giải pháp SXSH góp phần làm giảm thiểu ô
nhiễm môi trường tại các cơ sở sản xuất và trong toàn khu vực.
3
Nâng cao nhận thức của người dân về sản xuất sạch hơn, những ích lợi
SXSH mang lại và làm thế nào để áp dụng hiệu quả vào trong sản xuất.
Nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường trong sản xuất nhằm hướng đến phát
triển bền vững và đảm bảo chất lượng cuộc sống.
Theo Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc (UNEP,1994):
“Sản xuất sạch hơn là sự áp dụng liên tục một chiến lược phòng ngừa môi
trường tổng hợp đối với các quá trình sản xuất, các sản phẩm và các dịch vụ nhằm
làm giảm tác động xấu đến con người và môi trường”.
Sản xuất sạch hơn đối với các quá trình:
Đối với quá trình sản xuất:
Giảm tiêu thụ nguyên liệu và năng lượng cho một đơn vị sản phẩm.
Loại bỏ tối đa các nguyên liệu độc hại giảm lượng và độc tính của tất cả
các dòng thải trước khi cho chúng ra khỏi quá trình sản xuất.
Đối với sản phẩm: SXSH là giảm tác động tiêu cực trong chu trình sống
(vòng đời) của sản phẩm, tính từ khi khai thác nguyên liệu cho đến khi thải bỏ sản
phẩm cuối cùng.
Đối với dịch vụ: SXSH là giảm tác động tới môi trường của dịch vụ cung
cấp trong suốt vòng đời của sản phẩm từ thiết kế và sử dụng hệ thống dịch vụ đến
tiêu thụ toàn bộ nguồn hàng dịch vụ.
Liên tục
Phòng ngừa
Tổng hợp
Sản phẩm &
dịch vụ
Chiến lƣợc
Quá trình
sản xuất
Tăng hiệu xuất
Giảm rủi ro
Môi trường
Con người
Hình 1.1. Sơ đồ khái quát về định nghĩa SXSH
6
1.1.3. Lợi ích từ việc thực hiện sản xuất sạch hơn
Sản xuất sạch hơn là phương cách giúp giảm chi phí xử lý chất thải đồng thời
gia tăng hiệu quả sản xuất. Các lợi ích của sản xuất sạch hơn có thể được tóm tắt
như sau:
1.1.3.1. Nâng cao hiệu quả sản xuất
Sản xuất sạch hơn dẫn đến việc nâng cao hiệu quả sản xuất, nghĩa là có nhiều
sản phẩm được sản xuất ra hơn trên một đơn vị đầu vào nguyên liệu thô đồng thời
chất lượng sản phẩm cũng tốt hơn. Điều này rất có ý nghĩa về mặt kinh tế đối với
doanh nghiệp.
1.1.3.2. Giảm chi phí xử lý chất thải
Mục tiêu của sản xuất sạch hơn là giảm khối lượng và độ độc hại của tất cả các
chất thải bao gồm nước thải, khí thải, chất thải rắn, tại nơi phát sinh, do đó các chi
phí liên quan để xử lý lượng chất thải này sẽ giảm đi.
1.1.3.3. Cơ hội thị trƣờng mới
Các công ty có hiện trạng môi trường tốt và sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn
của môi trường sẽ có lợi thế trên thị trường hơn. Vì nhận thức về các vấn đề môi
trường của người tiêu dùng ngày càng nâng cao, đòi hỏi các công ty phải chứng tỏ
sự gần gũi của sản phẩm và quá trình sản xuất của họ với môi trường, đặc biệt là ở
các nước phát triển. Việc áp dụng sản xuất sạch hơn sẽ đáp ứng yêu cầu của thị
trường và khả năng tiếp cận với “thị trường xanh” của Công ty tăng lên.
Ngày nay, những sản phẩm mang “nhãn hiệu xanh”, “nhãn hiệu sinh thái” đã
trở nên quen thuộc với nhiều người.
1.1.3.4. Môi trƣờng đƣợc cải thiện
Sản xuất sạch hơn làm giảm thiểu lượng và mức độ độc hại của các chất thải
phát sinh, do đó tải lượng ô nhiễm thải vào môi trường giảm đi và chất lượng môi
trường sẽ được cải thiện.
1.1.3.5. Tuân thủ tốt những quy định chung về môi trƣờng
Việc áp dụng sản xuất sạch hơn làm giảm khối lượng và nồng độ của các chất
Hình 1.2 Lợi ích khi áp dụng SXSH
Áp dụng SXSH sẽ giúp công ty có sức mạnh cạnh tranh trên thị trường.
8
1.1.4. Phƣơng pháp luận của một chƣơng trình sản xuất sạch hơn
1.1.4.1. Các giải pháp kỹ thuật để đạt đƣợc sản xuất sạch hơn
Các giải pháp (hay cơ hội) để đạt được SXSH bao gồm các nhóm được trình
bày trong Hình1.3.
Quản lý nội vi tốt (Good housekeeping)
Quản lý nội vi là một loại giải pháp đơn giản nhất của sản xuất sạch hơn. Quản
lý nội vi thường không đòi hỏi chi phí đầu tư và có thể được thực hiện ngay sau khi
xác định được các giải pháp SXSH. Quản lý nội vi chủ yếu là cải tiến thao tác công
việc, giám sát vận hành, bảo trì thích hợp, cải tiến công tác kiểm kê nguyên vật liệu
và sản phẩm. Ví dụ:
- Phát hiện rò rỉ, tránh các rơi vãi,
- Bảo ôn tốt đường ống để tránh rò rỉ,
Kỹ thuật SXSH
Tái sinh chất thải
(tuần hoàn)
Cải tiến sản phẩm
Giảm chất thải tại
nguồn
Quản lý
nội quy
Thay đổi
quá trình
sản xuất
Tái sử
dụng cho
, Na
2
O
2
) trong tẩy rỉ
Tối ƣu hóa quá trình sản xuất (Process optimization)
Để đảm bảo các điều kiện sản xuất được tối ưu hoá về mặt tiêu thụ nguyên
liệu, sản xuất và phát sinh chất thải, các thông số của quá trình sản xuất như nhiệt
độ, thời gian, áp suất, pH, tốc độ cần được giám sát, duy trì và hiệu chỉnh càng
gần với điều kiện tối ưu càng tốt, làm cho quá trình sản xuất đạt được hiệu quả cao
nhất, có năng suất tốt nhất. Ví dụ:
- Tối ưu hóa tốc độ băng chuyền và hiệu chỉnh nhiệt độ thích hợp của máy
màng co,
- Tối ưu hóa quá trình đốt nồi hơi
Bổ sung thiết bị (Equipment modification):
Lắp đặt thêm các thiết bị để đạt được hiệu quả cao hơn về nhiều mặt. Ví dụ:
- Lắp đặt máy ly tâm để tận dụng bia cặn,
- Lắp đặt các thiết bị cảm biến để tiết kiệm điện, nước.
Ví dụ: thiết bị cảm biến thời gian, thiết bị cảm biến chuyển động, v.v
Thu hồi và tái sử dụng tại chỗ (On-site recovery and reuse)
Tận dụng chất thải để tiếp tục sử dụng cho quá trình sản xuất hay sử dụng
cho một mục đích khác. Ví dụ:
- Sử dụng siêu lọc để thu hồi thuốc nhuộm trong nước thải,
- Thu hồi nước ngưng để dùng lại cho nồi hơi 10
Sản xuất các sản phẩm phụ hữu ích (Production of useful by-products)
Tận dụng chất thải để tiếp tục sử dụng cho một mục đích khác. Ví dụ:
- Sản xuất cồn từ rỉ đường phế thải của nhà máy đường,
Nhiệm vụ 4: Chuẩn bị sơ đồ dòng của quá trình
Nhiệm vụ 5: Lập cân bằng vật chất và năng lượng
Nhiệm vụ 6: Xác định chi phí cho dòng thải
Nhiệm vụ 7: Thẩm định quá trình đề xác định nguyên nhân sinh ra
nguồn thải
Giai đoạn 3: Đề xuất các cơ hội giảm thiểu chất thải
Nhiệm vụ 8: Xây dựng các cơ hội giảm thiểu chất thải
Nhiệm vụ 9: Lựa chọn các cơ hội có thể thực hiện được
Giai đoạn 4: Lựa chọn các giải pháp giảm thiểu chất thải
Nhiệm vụ 10: Đánh giá tính khả thi về kỹ thuật
Nhiệm vụ 11: Đánh giá tính khả thi về kinh tế
Nhiệm vụ 12: Đánh giá khía cạnh môi trường
Nhiệm vụ 13: Lựa chọn giải pháp sẽ thực hiện
Giai đoạn 6: Duy trì giảm thiểu chất thải
Nhiệm vụ 17: Duy trì các giải pháp giảm thiểu chất thải
Nhiệm vụ 18: Xác định và chọn ra các công đoạn gây lãng phí mới
Giai đoạn 4: Thực hiện các giải pháp giảm thiểu chất thải
Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện
Nhiệm vụ 15: Thực hiện giải pháp giảm thiểu chất thải
Nhiệm vụ 16: Giám sát và đánh giá kết quả
Giai đoạn 1: Khởi đầu
Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm SXSH (hay nhóm kiểm toán giảm thiểu
chất thải)
Nhiệm vụ 2: Liệt kê các công đoạn của quá trình sản xuất
Nhiệm vụ 3: Xác định và chọn ra các công đoạn gây lãng phí nhất
Hình 1.4. Sơ đồ các bƣớc kiểm toán giảm thiểu chất thải DESIRE
12
Đánh giá SXSH là một công cụ hệ thống có thể giúp nhận ra việc sử dụng
nguyên liệu không hiệu quả, việc quản lý chất thải kém, và các rủi ro về bệnh nghề
Thiếu cơ sở vận hành hiệu quả các kế hoạch đã được thiết lập.
Phức tạp của quá trình SXSH. (Ví dụ: cần phải thực hiện đánh giá tổng thể
để xác định cơ hội SXSH phù hợp).
Khả năng sử dụng hạn chế đối với các thiết bị hỗ trợ cho XSXH.
(Ví dụ: sử dụng các thiết bị đo đạc có chất lượng cao cho quá trình ở quy mô
nhỏ,…).
Khả năng tiếp cận hạn chế đối với những thông tin kỹ thuật đáng tin cậy với
nhu cầu và khả năng ứng dụng của cơ sở sản xuất.
e) Trở ngại về nhận thức:
Thiếu quan tâm nhằm nâng cao nhận thức liên quan đến vai trò cá nhân trong
đóng góp bảo vệ môi trường.
Hiểu chưa rõ về SXSH.
Tính bảo thủ.
1.2. Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột khoai mì
Khoai mì hay còn gọi là sắn (Manihot esculenta Crantz) được sử dụng khá phổ
biến để sản xuất tinh bột. Khoai mì là một trong các nguồn có lượng tinh bột cao
nhất. Củ khoai mì chứa đến 20 – 34% tinh bột, có hàm lượng protein, carbonhydrate
và chất béo thấp.
Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) xếp sắn là cây lương thực quan trọng ở
các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì. Tinh bột sắn là một thành phần
quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới. Đồng thời, sắn cũng
là cây thức ăn gia súc quan trọng tại nhiều nước trên thế giới và là cây hàng hóa
xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng
phủ sinh học và phụ gia dược phẩm…
1.2.1. Hiện trạng sản xuất bột mì
Khoai mì hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới
thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ La-tinh với diện tích 21,94 triệu
ha. Năm 2008, sản lượng sắn thế giới đạt 238,45 triệu tấn củ tươi so với 223,75
14
7,55
1,77
1999
226,80
7,96
1,80
2000
234,90
8,66
2,03
2001
250,00
8,30
2,07
2002
329,90
12,6
4,15
2003
371,70
14,06
5,23
2004
370,00
14,49
5,36
2005
425,50
15,78
6,72
Việt Nam hiện tồn tại 3 loại quy mô sản xuất tinh bột sắn điển hình sau:
Qui mô nhỏ (hộ và liên hộ): có công suất 0,5 - 10 tấn/ngày. Số cơ sở chế biến
sắn quy mô nhỏ chiếm 70 - 74%.
Qui mô vừa: là các doanh nghiệp có công suất dưới 50 tấn/ngày. Số cơ sở
chế biến sắn quy mô vừa chiếm 16 - 20%.
Qui mô lớn: gồm các doanh nghiệp có công suất trên 50 tấn/ngày. Số cơ sở
chế biến sắn quy mô lớn chiếm khoảng 10%.
Cả nước hiện có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn có quy mô công nghiệp với
tổng công suất chế biến mỗi năm hơn nửa triệu tấn tinh bột sắn. Tuy nhiên, lượng
tinh bột được sản xuất từ các cơ sở quy mô nhỏ hộ gia đình vẫn chiếm một tỷ lệ
đáng kể ở nước ta hiện nay.
Củ sắn tươi rất khó bảo quản dài ngày nên hầu hết các nhà máy chế biến sắn
đều hoạt động theo thời vụ. Thời gian hoạt động chủ yếu là từ cuối tháng 8 năm
trước đến đầu tháng 4 năm sau. Mặc dù vậy, ở vùng Đông Nam Bộ có điều kiện
thuận lợi về nhiệt độ cho phát triển cây sắn nên các nhà máy chế biến tinh bột
hiện nay có thể sản xuất được 2 vụ.
Việc tách tinh bột từ khoai mì là quá trình đơn giản. Có thể tách tinh bột từ củ
mì tươi hoặc mì được cắt thành những lát mỏng phơi khô. Nhưng trong phạm vi của
đề tài chỉ đề cập đến quá trình sản xuất từ củ mì tươi là quá trình được áp dụng phổ
biến và hiện đang thực hiện ở quy mô nhỏ, hộ gia đình. Quá trình chế biến này
tương đối giống nhau được áp dụng ở cả quy mô hộ gia đình và công nghiệp.
16
Sản xuất tinh bột từ củ mì tiêu thụ một lượng lớn nước cấp và xả ra một lượng
lớn đáng kể nước thải. Nước thải của các nhà máy chế biến tinh bột mang tính axit
và có nồng độ chất hữu cơ cao. Về mặt tổng thể, khối lượng nước tiêu thụ trong
công nghiệp chế biến tinh bột tại các nhà máy khối lượng nước thải trung bình
khoảng 16 - 22 m
3
/tấn sản phẩm và thay đổi từ 20 - 25 m
Hiện nay có đến 70% sắn ở châu Á được dùng làm nguyên liệu sản xuất
Ethanol. Trong tình trạng dầu mỏ và những năng lượng hóa thạch khác ngày một cạn
kiệt, khan hiếm thì loài người càng kỳ vọng vào Biodiezen và cây sắn được lựa chọn
số một. Biodiezen có thể được chế biến từ lúa, ngô, mía nhưng từ sắn là rẻ nhất. Năm
2008, các nước Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam, Indonesia đồng loạt xây dựng đến
gần 30 nhà máy sản xuất Ethanol. Toàn thế giới đã sản xuất khoảng 66 tỷ lít ethanol,
Trung Quốc đã sản xuất một triệu tấn ethanol, họ đã thoả thuận với một số quốc gia
lân cận để cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp sản xuất ethanol. Như vậy,
nhu cầu về sắn và sản phẩm sẽ có chiều hướng gia tăng trong thời gian tới. Các quá
trình sản xuất sắn cần phải được quan tâm và kiểm soát chặt chẽ và hiệu quả hơn.
1.2.2. Thành phần và tác hại của chất thải.
Quá trình sản xuất tinh bột sắn sử dụng lượng lớn nước và năng lượng, đồng
thời sinh ra chất thải dưới 3 dạng: rắn, lỏng, khí.
1.2.2.1. Nƣớc thải
Củ sắn có hàm lượng tinh bột 20 - 34%, protein 0,8 - 1,2% củ sắn và nhiều
thành phần khác như chất béo, muối khoáng, vitamin, acid amin… Chính các thành
phần này là nguyên nhân gây ô nhiễm cao cho nguồn nước thải. Ngoài ra, trong củ
sắn tươi có một lượng chất độc dưới dạng glucozit linamarin (C
10
H
17
O
6
N) khi gặp
men tiêu hóa, axit, gặp nước sẽ bị thủy phân và giải phóng axit xianhidric (HCN) có
khả năng gây ngộ độc, ảnh hưởng tới màu của tinh bột và màu của nước thải.
Bảng 1.2. Tính chất của nƣớc thải từ sản xuất tinh bột sắn
Các chỉ
tiêu
Đơn
SS
mg/l
1.200 – 2.600
330 – 4.100
50
100
200
CN
-
mg/l
3,4 – 5,8
19 – 36
0,07
0,5
1
SO
4
2-
mg/l
79 – 99
10 – 73
0,2
0,5
1
Ghi chú:
*
Các thông số quy định trong tiêu chuẩn, chưa xét hệ số liên quan đến dung tích
nguồn tiếp nhận và hệ số theo lưu lượng nguồn thải
Copyright: Tài liệu đại học ©