Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
PHẦN I. MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
“Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự
sống và môi trường, quyết định sự tồn tại và bền vững của đất nước; mặt khác
nước cũng có thể gây ra tai họa cho con người và môi trường” [7]. Tuy nhiên
hiện nay môi trường nói chung, môi trường nước nói riêng đang bị suy giảm
trầm trọng. Với hơn 80% chất thải tại các nước đang phát triển được thải trực
tiếp ra môi trường không qua xử lý, chất lượng nước đang dần suy thoái [1].
Ngành sản xuất bánh kẹo nằm trong nhóm ngành công nghiệp thực phẩm.
Ngành có sự khác biệt lớn về công nghệ sản xuất cũng như công nghệ xử lý chất
thải giữa các cơ sở với quy mô khác nhau [11]. Nhìn chung nước thải được xả
thẳng không qua xử lý hoặc có hệ thống xử lý nhưng nước thải đầu ra chưa đạt
tiêu chuẩn. [1]
Nước thải sản xuất bánh kẹo chủ yếu chứa các chất hữu cơ ít độc, các
hydratcarbon, N, P, hàm lượng BOD, COD, SS cao, nước mang tính axit. Khi
nước thải chưa được xử lý thải ra môi trường thường có màu đen, xỏm, gõy mùi
hôi thối khó chịu, làm suy giảm chất lượng nước nguồn tiếp nhận, ảnh hưởng
đến sức khỏe người dân [6].
Do vậy để bảo vệ môi trường, sức khỏe người dân, đảm bảo phát triển bền
vững, việc nghiên cứu hiện trạng nước thải tại mỗi cơ sở sản xuất từ đó xây
dựng, hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải là rất cấp thiết. Từ đó em lựa chọn đề
tài “Đỏnh giỏ hiện trạng xử lý nước thải và đề xuất phương án công nghệ xử lý
nước thải cho công ty cổ phần bánh kẹo Tràng An 2” nằm trong khuôn khổ dự
án “ Xây dựng hệ thống xử lý nước thải công ty CP Bánh kẹo Tràng An 2” của
Viện Công nghệ Môi trường Việt Nam.
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 1
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
1.2. Mục đích yêu cầu
chính là Glucoza, Mantoza, Dextrin.
Mạch nha: Nguyờn liệu chính trong sản xuất kẹo. Là sản phẩm
thủy phân tinh bột bằng enzim β- amilaza. Thành phần chính là Mantoza (80%),
Dextrin và glucoza (20%).
Nguyên liệu phụ
Trứng: Trứng tươi hoặc bột trứng.
Sữa: Sữa đặc, sữa bột.
Gelatin.
Chất béo: Các loai dùng trong sản xuất là bơ, dầu dừa, dầu cacao,
shortening.
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 3
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
Thuốc nở: Các loại thường dùng là Natri bicacbonat (NaHCO
3
),
Amoni bicacbonat (NH
4
HCO
3
).
Tinh dầu: Thường sử dụng tinh dầu tổng hợp và tinh dầu tự nhiên.
Phẩm màu: Bao gồm phẩm màu tổng hợp giống màu tự nhiên, phẩm
màu tổng hợp không giống màu tự nhiên và phẩm màu tự nhiên lấy từ cây và
động vật.
Axit thực phẩm: Các loại được sử dụng như Tartaric, Malic, Citric,
Sorbic.
Muối: Natri metabisunfit (Na
2
Hình 2:Thiết bị nhào bột [21]
Sau khi bột được nhào xong chuyển sang thiết bị tạo hình với nhiều
phương pháp tạo hình khác nhau như phương pháp ép quay; phương pháp cán,
định cỡ, cắt; phương pháp ộp đựn và rót. Và tiếp tục được chuyển sang thiết bị
nướng để làm chớn bỏnh, tạo cấu trúc xốp, giảm độ ẩm, thay đổi màu sắc bề mặt.
Giai đoạn nướng gồm ba giai đoạn: Làm chín bánh, tạo vỏ bánh, làm khô bánh.
Sau khi bánh nướng xong sẽ chuyển sang bộ phận làm mát để đạt độ ẩm
yêu cầu, kết hợp phun hương. Cuối cùng là bao gói sản phẩm.
Hình 3. Thiết bị sản xuất bánh [21]
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 5
Nhào
Tạo hình
Nướng
Làm
mát
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
Quy trình sản xuất kẹo cứng
Hình 4: Sơ đồ quy trình sản xuất kẹo cứng [21]
Thuyết minh quy trình sản xuất kẹo cứng
Các nguyên liệu được chuẩn bị, xử lý đúng quy cách và chuyển vào hòa
siro. Trong thiết bị hòa siro trải qua các công đoạn: hòa tan đường với nước ở
100
o
C trong khoảng 30 phút, sau đó cho mật tinh bột và gia nhiệt lên 150
o
C, cuối
cùng chuyển siro sang thùng chứa để lắng và tách cặn. Sau đó đưa dung dịch vào
thiết bị nấu, sau đó sẽ chuyển qua thiết bị làm mát nhằm hạ nhiệt độ từ 115
tục chuyển sang thiết bị quật nhằm làm cho màu sắc khối kẹo sáng hơn, hấp thu
khí chuyển trạng thái kẹo và kẹo ít bị dính hơn. Sau đó khối kẹo được cán hoặc
lăn và tạo hình. Cuối cùng là đóng gói thành phẩm. Hình 6, Hình 7
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 7
Tạo hình
Vuốt
lăn
Làm mát
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
Hình 6: Sơ đồ quy trình làm kẹo mềm [21]
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 8
Đường, mật tinh bột, nước
Đường, mật tinh bột, nước
Đánh trộn
Đánh trộn
Hòa siro
Hòa siro
Nấu
Nấu
Cán
Cán
Quật kẹo
Quật kẹo
Làm nguội
Làm nguội
Cắt
Hình 7: Sơ đồ quy trình làm kẹo dẻo [21]
2.2. Hiện trạng chất thải và đặc trưng nước thải nhà máy sản xuất
bánh kẹo
2.2.1. Chất thải rắn [20]
Chất thải rắn của các cơ sở sản xuất bánh kẹo bao gồm các nguyên liệu rơi
vãi trong quá trình sản xuất, mẫu bột thừa trong quá trình cắt tạo hình và nhiều
nhất là các bao bì phế liệu, nhãn hàng, vỏ trứng. Bên cạnh đó là một lượng
không nhỏ rác thải sinh hoạt của công nhân trong nhà máy. Rác được lực lượng
công nhân thu gom rác của nhà máy thu gom và vận chuyển đến nơi quy định.
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 9
Gelatin
Gelatin
Sục khí
Sục khí
Đường, mật tinh bột, nước
Đường, mật tinh bột, nước
Hòa siro
Hòa siro
Bơ, sữa bột
Bơ, sữa bột
Nấu
Nấu
Xả kẹo
Xả kẹo
Ủ
Ủ
Đùn
Đùn
, COD lớn hơn tiờu chuẩn cho
phép (QCVN 24: 2009/BTNMT, loại B)*, BOD
5
> 500 mg/L (tiêu chuẩn BOD
5
≤ 33mg/l, COD > 700 mg/L (tiêu chuẩn COD ≤ 66 mg/l, SS > 100 mg/L (tiêu
chuẩn SS ≤ 66 mg/l, pH thường mang tính axit trung bình đến yếu, pH: 4-6
(tiêu chuẩn pH: 5,5- 9). (Giá trị các thông số theo kết quả phân tích của Viện
công nghệ môi trường, 2010)
Nước có màu xám, đến đen, màu xám đen là từ công đoạn rửa các dụng cụ
chưng nấu đường, mạch nha, nước có mùi khét nồng. Nước thải ra nhanh lên
men, bốc mùi chua, hôi thối khó chịu. Trong nước thải có một lượng dầu tạo
thành vỏng trờn bề mặt, cùng với nó là các chất rắn, bọt trôi nổi trên bề mặt.
2.3. Các phương pháp xử lý nước thải [9, 6, 11, 12, 16]
2.3.1. Các phương pháp xử lý nước thải cơ bản
2.3.1.1 Phương pháp cơ học
a. Song chắn rác, lưới chắn rác [9, 16, 6]
Song chắn rỏc cú chức năng chắn giữ các vật thô (giẻ, giấy, rác, vỏ hộp ).
Loại ra khỏi nước thải các vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ
thống trong quá trình xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh
dẫn [9, 16]. Song chắn rác thường đặt đứng vuông góc với dòng chảy. Lưới chắn
rác thường đặt nghiêng một góc 45-60
o
so với phương thẳng đứng. Làm sạch
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 10
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
song chắn và lưới chắn rác bằng thủ công hay bằng các thiết bị cơ khí tự động
hoặc bán tự động [6].
Lắng là biện pháp đơn giản để tỏch cỏc chất bẩn không tan ra khỏi nước
thải. Dựa vào chức năng chia bể lắng làm hai loại: Bể lắng đợt 1, được đặt trước
các công trình xử lý sinh học, dùng để tỏch cỏc chất rắn, chất bẩn không hòa tan;
Bể lắng đợt 2, được đặt sau các công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi
sinh, bùn trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bể lắng thường được bố
trí theo dòng chảy, có kiểu hình nằm ngang hoặc hình thẳng đứng.
Hình 9. Bể lắng radian [25]
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 12
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
e. Lọc cơ học [9, 12, 14,16]
Lọc được sử dụng để tỏch cỏc tạp chất phân tán có kích thước nhỏ (chất lơ
lửng, chất keo hữu cơ và vô cơ) ra khỏi nước mà các bể lắng không loại được
chúng. Người ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho
phép các chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại [16]. Võt liệu thường được sử
dụng là cát thạch anh, than cốc, sỏi, than nâu, than bùn, than gỗ [9]. Việc lựa
chọn vật liệu lọc phụ thuộc vào loại nước thải, điều kiện địa phương [14]. Có
nhiều loại thiết bị lọc được phân loại theo cách khác nhau: theo tốc độ lọc cú cỏc
loại lọc nhanh, lọc chậm, lọc cao tốc; Theo chế độ làm việc cú cỏc loại bể lọc
trọng lực và bể lọc có áp lực [12]; Lọc ép khung bản; Lọc quay chân khụng; Cỏc
mỏy vi lọc hiện đại [9]…
f. Tách dầu mỡ [9]
Dầu mỡ nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt nước. Nước thải sau xử lý
không có lẫn dầu mỡ mới được phép cho chảy vào các thủy vực. Hơn nữa dầu
mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bớt cỏc lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh
học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank. Ngoài cách làm
sạch đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết
bị tách dầu, mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lý nước thải.
2.3.1.2 Các công trình xử lý nước thải bằng biện pháp hóa lý
lên trên bề mặt nước. Sau đó người ta tỏch cỏc bọt khí cựng cỏc phần tử dính ra
khỏi nước.
Bể tuyển nổi được đặt ở giai đoạn xử lý sơ bộ, có thể thay thế cho bể lắng,
hoặc ở giai đoạn xử lý bổ sung, sau xử lý cơ bản [9].
Hình 10. Bể tuyển nổi điển hình [26]
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 14
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
c. Hấp phụ [9]
Phương pháp hấp phụ được dùng để loại hết các chất bẩn hòa tan vào
nước mà phương pháp xử lý sinh học cựng cỏc phương pháp khỏc khụng loại bỏ
được với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các chất hòa tan có độc tính
cao, hoặc các chất có mùi, vị và mầu rất khó chịu.
Phương pháp hấp phụ sử dụng rộng rãi để làm sạch triệt để nước khỏi các
chất hữu cơ hòa tan sau xử lý hóa sinh cũng như trong xử lý cục bộ khi trong
nước thải có chứa một hàm lượng nhỏ các chất đó và chúng không bị phân hủy
bởi vi sinh hoặc rất độc. Các chất hấp phụ thường dùng là: Than hoạt tính, đất sét
họat tính, silicagen, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản
xuất, như xỉ tro xỉ mạt sắt…trong đó than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất.
Phương pháp này có thể hấp phụ được 58- 95% các chất hữu cơ và màu [9].
d. Phương pháp trao đổi ion [9]
Phương pháp này được dùng để loại ra khỏi nước các ion kim loại như:
Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn…Cũng như các hợp chất chứa Asen, Phụtpho,
xianua và cả chất phóng xạ. Phương pháp này được ứng dụng phổ biến để làm
mềm nước, loại ion Ca
2+
và Mg
2+
ra khỏi nước cứng . Các chất trao đổi ion có thể
Quá trình oxi húa cỏc chất hữu cơ xảy ra trong bể Arotank qua 3 giai
đoạn:
Giai đoạn1: Tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Giai đoạn này bùn
hoạt tính được hình thành và phát triển. Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi
trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy lượng oxi tiêu thụ
tăng dần.
Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở
mức gần như ít thay đổi. Giai đoạn này các chất hữu cơ được phân giải mạnh
nhất. Hoạt lực enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt mức cực đại
và kéo dài trong một khoảng thời gian tiếp theo.
Giai đoạn 3: Sau một khoảng thời gian khá dài tốc độ oxi hóa chuyển sang
mức cầm chừng và có chiều hướng giảm. Đây là giai đoạn nitrat húa cỏc muối
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 16
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
amon. Sau khi oxi hóa được khoảng 80- 90% BOD trong nước thải nếu khuấy
đảo hoặc thổi khớ bựn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy.
Bể Arotank có nhiều loại: Hệ thống bể Arotank truyền thống; Bể Arotank
có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy; Bể Arotank có hệ thống cấp
khí theo tầng; Hệ thống Arotank có thể tái sinh bùn.
Các yếu tố làm ảnh hưởng đến khả năng làm sạch của bể Aerotank [9].
Lượng oxi hòa tan: Lượng oxi hòa tan trong nước trong bể đủ khi
nước thải ra khỏi bể lắng sau Aerotank có nồng độ oxi hòa tan là 2mg/ L.
Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật: Phải cân đối các nguồn
dinh dưỡng cho vsv, quan tâm đến nguồn dinh dưỡng N và P, chất khoáng Mg,
K, Ca, Mn, Fe…
Nồng độ cho phép của các chất bẩn hữu cơ trong nước thải để đảm
bảo cho bể Aerotank làm việc hiệu quả: Nước thải xử lý trong bể Aerotank có
BOD khoảng 500mg/L. Nếu trong khoảng 500- 1000mg/L thì phải sử dụng bể
khí. Khi các chất hữu cơ trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ
chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn
theo nước lọc, đây là hiện tượng tróc màng, sau đó lớp màng mới sẽ lại xuất
hiện.
Hình 11.Các modul của bể Arotank [25]
b. Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học yếm khí
Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí do một quần
thể vi sinh vật hoạt động không cần sự có mặt của oxi không khí, sản phẩm cuối
cùng là một hỗn hợp khớ cú CH
4
, CO
2
, N
2,
H
2
…trong đú cú tới 65% là CH
4
vì
vậy quá trình này được gọi là lên men metan và quần thể vi sinh vật được gọi
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 18
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
chung là các vi sinh vật metan. Có thể coi quá trình lên men metan gồm ba pha:
pha phân hủy, pha chuyển hóa axit, pha kiềm.
Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men metan: pH môi trường, pH
tối ưu của môi trường là 6,4- 7,5; Các kim loại ảnh hưởng rất lớn đến vi sinh vật,
các kim loại trong nước thải có nồng độ nhất định có thể gây độc với các VSV;
Tùy thuộc vào phương thức sinh trưởng của VSV yếm khí trong bể phản ứng
Ao hồ sinh học
Sử dụng ao hồ sinh học xử lý chất thải là phương pháp đơn giản nhất được
áp dụng từ thời xưa. Phương pháp không yêu cầu kỹ thuật cao, chi phí đầu tư ít,
chi phí hoạt động rẻ tiền, hoạt động đơn giản mà hiệu quả cũng khá cao
Cơ sở khoa học của phương pháp là dựa vào khả năng tự làm sạch của
nước, chủ yếu là vi sinh vật và các sinh vật thủy sinh khỏc. Các chất nhiễm bẩn
bị phân hủy thành nước và chất khí. Quá trình làm sạch không chỉ đơn thuần là
quá trình hiếu khí mà còn cả quá trình tùy tiện và yếm khí
Ưu điểm:
Đây là phương pháp rẻ tiền nhất, dễ vận hành, không cần cung cấp
năng lượng.
Có khả năng làm giảm các vi sinh vật gây bệnh nhiễm trong nước
thải tới mức thấo nhất.
Có khả năng loại được các chất hữu cơ, vô cơ tan trong nước.
Hệ vi sinh vật hoạt động ở đây chịu được nồng độ kim loại nặng
tương đối cao.
Nhược điểm:
Đòi hỏi thời gian xử lý dài.
Đòi hỏi diện tích mặt bằng rộng.
Trong thời gian xử lý phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, thời
tiết. Khi vào mùa đông nhiệt độ thấp, thời gian xử lý sẽ bị kéo dài, khi lượng
mưa lớn làm tràn ao hồ sẽ làm phát tán nước thải ô nhiễm các đối tượng khác.
Ngoài ra các ao hồ yếm khớ còn sinh ra mùi hôi thối, khó chịu làm
ảnh hưởng đến môi trương xung quanh.
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 20
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
Căn cứ theo đặc tính tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh vật, sau đó là cơ
chế xử lý mà người ta phân biệt 3 loại hồ: Hồ kỵ khí, hồ hiếu kỵ khí và hồ hiếu
- Phương pháp lọc sinh học [23]
- Xử lý sinh học hiếu khí đệm cố định kết hợp phân hủy yếm khí
[11]
- Xử lý sinh học yếm khí kết hợp hiếu khí, có đệm vi sinh cố định
- Lọc sinh học cao tải- công nghệ hiếu khí [11]
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 22
Trần Thị Thanh Huyền MTA- K52 2011
PHẦN III. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
- Nước thải của công ty CP bánh kẹo Tràng An 2.
- Công nghệ xử lý nước thải của công ty CP bánh kẹo Tràng An 2.
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt của công ty CP bánh kẹo Tràng
An 2
3.2. Nội dung nghiên cứu
- Đặc điểm hình thành và hoạt động của công ty
- Khảo sát quy trình sản xuất của công ty
- Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của công ty. Đánh giá chất
lượng nước thải của công ty trước khi đi vào hệ thống xử lý. Với các thông số
pH, SS, COD, BOD, T-N, T-P
- Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho công ty
- Tính toán các thông số công nghệ của các thiết bị trong hệ thống xử
lý
3.3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập và tra cứu tài liệu thứ cấp từ sỏch, bỏo, trang
web…
Môi trường Việt Nam 2008; Danh hiệu Sao vàng đất Việt năm 2008; Danh hiệu
giải vàng thực phẩm chất lượng an toàn năm 2009; Vinh dự đạt danh hiệu TOP
100 thương hiệu Việt Nam vào tháng 9 năm 2010; Và rất nhiều các giải thưởng,
danh hiệu khác [13].Thực hiện chiến lược phát triển, công ty CP Tràng An thành
lập thêm hai công ty con vào năm 2009. CTCP Tràng An 2 là một trong hai công
ty con đó, với số tiền đầu tư ban đầu 65,4 tỷ, đóng tại xã Nghi Hương, Nghi Thu,
Thị xã Cửa Lò, Nghệ An, diện tích mặt bằng 4,29 ha. Công ty CP bánh kẹo
Tràng An 2 chính thức đi vào hoạt động vào ngày 1/1/2010. Sản phẩm giai đoạn
1 của công ty CP Tràng An 2 là bánh gạo- Rice Cracker và teppy snack. Hiện tại
công ty đã triển khai kế hoạch mở rộng sản xuất. Cùng với công ty mẹ công ty
CP bánh kẹo Tràng An 2 cũng thực hiện các tiêu chí phát triển công ty mẹ đã đề
ra nhằm đẩy mạnh phát triển thương hiệu, phát triển một cách bền vững, trong
đó tiêu chí bảo vệ môi trường cũng là một tiêu chí rất được công ty quan tâm.
Trong tương lai công ty CP bánh kẹo Tràng An 2 sẽ không ngừng phát triển,
tăng năng xuất sản xuất, đa dạng hóa sản phẩm, vì vậy ngay từ những ngày đầu
công ty đã quan tâm đầu tư và xây dựng hệ thống xử lý chất thải trong đó có
nước thải.
*Các hệ số Kq=0,6, K
f
= 1,1, Theo QCVN 24: 2009/BTNMT 25