Đồ án Nghiên cứu ảnh hưởng nước thải từ làng nghề sản xuất tinh bột mì quận thủ đức và đề xuất giải pháp kỹ thuật quản lý hợp lý và thân thiện với môi trường

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu ảnh hưởng nước thải từ làng nghề sản xuất tinh bột mì quận thủ đức và đề xuất giải pháp kỹ thuật quản lý hợp lý và thân thiện với môi trường

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG NƯỚC THẢI TỪ LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT TINH BỘT MÌ QUẬN THỦ ĐỨC VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT QUẢN LÝ HỢP LÝ VÀ THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG. VIỆN KHOA HỌC ỨNG DỤNG HUTECH Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng Viên Hướng Dẫn : Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Thị Bích Thủy Mã số sinh viên : 1411090442 Lớp : 14DMT03 TP. Hồ Chí Minh, 2018
2. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và đƣợc sự hƣớng dẫn khoa học của Th.S Trịnh Trọng Nguyễn. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực. Những số liệu trong bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo. Ngoài ra trong đồ án còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng nhƣ số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình. Trƣờng đại học Công Nghệ TP.HCM không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện. TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực hiện Bùi Thị Bích Thủy
3. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học này ngoài sự cố gắng của bản thân, em còn nhận đƣợc sự giúp đỡ của các tập thể, cá nhân tại Viện Khoa Học Ứng Dụng Hutech, Trƣờng đại học Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh. Em xin chân thành cảm ơn ban Giám hiệu nhà trƣờng, các thầy cô tại Viện Khoa Học Ứng Dụng Hutech đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Thực tế luôn cho thấy sự thành công nào cũng đều gắn liền với sự hỗ trợ, giúp đỡ của những ngƣời xung quanh dù cho sự giúp đỡ đó là ít hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu làm đồ án tốt nghiệp đến nay, em đã nhận đƣợc sự quan tâm, chỉ bảo, giúp đỡ của thầy cô, gia đình và bạn bè. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Th.S Lâm Vĩnh Sơn và Th.S Trịnh Trọng Nguyễn đã tận tâm chỉ bảo hƣớng dẫn em qua từng buổi thảo luận về đề tài. Nhờ có những lời hƣớng dẫn, dạy bảo ấy bài đồ án tốt nghiệp này của em đã hoàn thành một cách suất sắc nhất. Mặc dù đã cố gắng hoàn thiện đồ án tốt nghiệp, tuy nhiên em vẫn không tránh khỏi những thiếu sót, xin thầy cô giúp đỡ và chỉ dạy. Em xin chân thành cảm ơn. TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực hiện Bùi Thị Bích Thủy
4. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH ẢNH iii MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục đích của đề tài 1 3. Mục tiêu của đề tài 1 4. Yêu cầu của đề tài 2 5. Ý nghĩa của đề tài 2 5.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học 2 5.2 Ý nghĩa thực tiễn 2 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT MÌ VÀ 3 NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT MÌ 3 1.1 Tổng quan về tinh bột mì 3 1.1.1 Giới thiệu cây khoai mì 3 1.1.2 Thời vụ thu hoạch cây khoai mì 4 1.1.3 Cấu tạo củ khoai mì 5 1.1.4 Thành phần và tính chất hóa học của củ khoai mì 6 1.1.5 Tổng quan về tinh bột 11 1.1.6 Ứng dụng của tinh bột khoai mì trong đời sống 17 1.2 Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột mì 22 1.2.1 Tình hình chế bến tinh bột mì trên thế giới và khu vực Châu Á 22 1.2.2 Tình hình sản xuất tinh bột mì ở Việt Nam 23
5. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 1.2.3 Quy trình sản xuất tinh bột mì nói chung 24 1.2.4 Quy trình sản xuất tinh bột mì của Thái Lan 26 1.3 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải tinh bột mì 29 1.3.1 Xử lý cơ học 29 1.3.2 Xử lý hóa học 29 1.3.3 Xử lý hóa lý 29 1.3.4 Xử lý sinh học 30 1.4 Các công nghệ xử lý đang đƣợc áp dụng và nghiên cứu tại Việt Nam 31 CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP 34 NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 34 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 34 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 34 2.1.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 34 2.2 Nội dung nghiên cứu 34 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 34 2.3.1 Phương pháp kế thừa 34 2.3.2 Phương pháp điều tra thu nhập thông tin, số liệu thứ cấp 35 2.3.3 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa. 35 2.3.4 Phương pháp lấy mẫu và phân tích nước thải 35 2.3.5 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 36 2.3.6 Phương pháp so sánh kết quả phân tích 36 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Lịch sử hình thành của làng nghề 37 3.2 Điều kiện tự nhiên- kinh tế, xã hội 37
6. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.3 Quy trình sản xuất tinh bột mì của làng nghề 38 3.4 Hiện trạng sản xuất của làng nghề 38 3.4.1 Nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm 38 3.4.2 Các thất thải trong quá trình sản xuất tinh bột mì 39 3.4.3 Nguồn gốc nước thải sản xuất tinh bột mì 40 3.5 Đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng từ sản xuất tinh bột mì của làng nghề 41 3.5.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất 41 3.5.2 Ảnh hưởng của khí thải 43 3.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tiếng ồn 44 3.5.4 Ảnh hưởng từ nước thải sản xuất đến môi trường xung quanh 44 3.6 Đánh giá hiện trạng nƣớc thải tinh bột mì 47 3.6.1 Thành phần nước thải tinh bột mì tại các cơ sở sản xuất. 47 3.6.2 So sánh các chỉ tiêu với QCVN 40:2011/BTNMT 48 3.7 Khảo sát ngƣời dân địa phƣơng đƣờng Tam Châu (quận Thủ Đức) về ảnh hƣởng của nƣớc thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì. 55 3.7.1 Khảo sát nước thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì có ảnh hưởng đến môi trường không. 56 3.7.2 Khảo sát mức độ ảnh hưởng của nước thải sản xuất tinh bột mì đến môi trường như thê nào. 57 3.7.3 Khảo sát dựa trên bảng 3.6, với mức độ ảnh hưởng như thế thì đã gây ô nhiễm môi trường chưa. 58 3.7.4 Khảo sát nước thải sản xuất tinh bột mì thải ra tập trung nhiều ở đâu. 59 3.7.5 Khảo sát nước thải sản xuất tinh bột mì thải ra môi trường thì làm cho nước ở địa phương biến đổi như thế nào. 60 3.7.6 Khảo sát nước thải sản xuất tinh bột mì thải ra môi trường gây ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng nước giếng. 61 3.7.7 Khảo sát nước thải có đặc điểm về mùi như thế nào. 62
7. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.8 Khảo sát phạm vi phát tán mùi của nước thải tinh bột mì. 63 3.8 Đề xuất giải pháp thân thiện với môi trƣờng 64 3.8.1 Thí nghiệm làm sản phẩm giấy bằng phương pháp thủ công 64 3.8.2 Sản phẩm giấy thủ công 66 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 4.1 Kết luận 69 4.2 Kiến nghị 70 4.2.1 Đối với các cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức 70 4.2.2 Với cơ quan quản lý môi trƣờng 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHIẾU KHẢO SÁT 72
8. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TSS : Turbidity & Suspendid Solids COD : (Chemical Oxygen Demand) Hàm lƣợng chất thải có khả năng phân hủy theo phƣơng pháp hóa học. BOD : (Biochemical Oxygen Demand) Hàm lƣợng chất thải có khả năng phân hủy theo phƣơng pháp sinh học. DO : (Dessolved Oxygen) Nồng độ oxi hòa tan. QCVN: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải. i
9. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1: Phân loại cây khoai mì 4 Bảng 1. 2: Thành phần hóa học của cây khoai mì 6 Bảng 1. 3: Thành phần hóa học trong vỏ củ khoai mì và bả mì 7 Bảng 1. 4: Thành phần hóa học trong củ khoai mì tƣơi 7 Bảng 1. 5: Công nghệ xử lý nƣớc thải tại một số nhà máy chế biến 33 Bảng 2. 1: Kế hoạch lấy mẫu, phân tích nƣớc 35 Bảng 3. 1: Tính chất nƣớc thải ngành tinh bột mì 45 Bảng 3. 2: Kết quả phân tích nƣớc thải tại cơ sở 1 47 Bảng 3. 3: Kết quả phân tích nƣớc thải tại cơ sở 2 47 Bảng 3. 4: Kết quả phân tích nƣớc thải tại cơ sở 3 48 Bảng 3. 5: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng 56 Bảng 3. 6: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng 57 Bảng 3. 7: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng 58 Bảng 3. 8: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng 59 Bảng 3. 9: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng 60 Bảng 3. 10: Kết quả khảo sát ý kiến ngƣời dân 61 Bảng 3. 11: Kết quả khảo sát ý kiến ngƣời dân 62 Bảng 3. 12: Kết quả khảo sát ý kiến ngƣời dân 63 ii
10. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1: Cây khoai mì 3 Hình 1. 2: Cấu tạo củ khoai mì 5 Hình 1. 3: Công thức cấu tạo của tinh bột 11 Hình 1. 4: Cấu tạo của amylose 13 Hình 1. 5: Cấu tạo của amylopectin 13 Hình 1. 6: Phản ứng thủy phân của tinh bột 16 Hình 1. 7: Phản ứng tạo phức giữa tinh bột với Iot 17 Hình 1. 8: Ứng dụng của tinh bột mì 21 Hình 1. 9: Quy trình sản xuất tinh bột mì nói chung 25 Hình 1. 10: Quy trình sản xuất tinh bột mì của Thái Lan 28 Hình 3. 1: Quy trình sản xuất tinh bột mì tại làng nghề 38 Hình 3. 2: Biểu đồ thể hiện độ pH nƣớc thải tinh bột mì của 3 cơ sở sản xuất. 48 Hình 3. 3: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng COD trong nƣớc thải của 3 cơ sở sản xuất 49 Hình 3. 4: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải của 3 cơ sở 50 Hình 3. 5: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng tổng chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải của 3 51 Hình 3. 6: Biểu đồ thể hiện tổng Nitơ trong nƣớc thải của 3 cơ sở sản xuất 52 Hình 3. 7: Biểu đồ thể hiện tổng Phospho trong nƣớc thải của 3 cơ sở sản xuất 53 Hình 3. 8: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng Xyanua (CN-) trong nƣớc thải của 3 cơ sở 54 iii
11. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Hình 3. 9: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng của nƣớc thải tinh bột mì 56 Hình 3. 10: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng của nƣớc thải tinh bột mì đến môi trƣờng. 57 Hình 3. 11: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ gây ô nhiễm môi trƣờng của nƣớc thải tinh bột mì. 58 Hình 3. 12: Ý kiến của ngƣời dân về nơi xả thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì. 59 Hình 3. 13: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng nƣớc thải tinh bột mì khi thải ra môi trƣờng. 60 Hình 3. 14: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng của nƣớc thải tinh bột mì đến chất lƣợng nƣớc giếng. 61 Hình 3. 15: Ý kiến của ngƣời dân về mùi hôi của nƣớc thải tinh bột mì. 62 Hình 3. 16: Ý kiến của ngƣời dân về phạm vi phát tán mùi của nƣớc thải tinh bột mì. 63 Hình 3. 17: Xây nhuyễn hỗn hợp. 65 Hình 3. 18:Xeo giấy. 65 Hình 3. 19: Sản phẩm giấy làm từ tinh bột mì. 66 Hình 3. 20: Sản phẩm ứng dụng trong cuộc sống. 68 iv
12. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn v
13. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc nhƣ hiện nay, môi trƣờng là vấn đề bất cập không chỉ riêng quốc gia nào mà là vấn đề của toàn cầu. Phát triển kinh tế xã hội là nhu cầu của mỗi quốc gia nhƣng cần phải có sự phát triển bề vững, phát triển luôn cân bằng giữa ba yếu tố: Kinh tế - môi trƣờng – xã hội. Trong các ngành công nghiệp trọng điểm của đất nƣớc, tinh bột khoai mì (sắn) là một ngành kinh tế đang đƣợc sự chú trọng và thu hút đầu tƣ của các nhà sản xuất và nền công nghiệp này ngày càng phát triển. Đây cũng là ngành sản xuất sử dụng nƣớc tƣơng đối lớn, nƣớc thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận chất hữu cơ, dòng thải bị phân huỷ sinh ra mùi hôi thối và một số chất khí làm ảnh hƣởng đến môi trƣờng không khí. Để hạn chế những tác động đến con ngƣời và môi trƣờng từ hoạt động của các nhà máy, các làng nghề sản xuất thủ công, đặc biệt là ô nhiễm nƣớc thải gây ra. Việc đƣa ra các giải pháp kỹ thuật quản lý hợp lý để giải quyết các vấn đề về ô nhiễm môi trƣờng là cần thiết. Vì vậy em chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng nƣớc thải từ làng nghề sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức và đề xuất giải pháp kỹ thuật quản lý hợp lý và thân thiện với môi trƣờng”. 2. Mục đích của đề tài Đánh giá hiện trạng môi trƣờng nƣớc thải sản xuất của cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức. Tạo cơ sở khoa học và dữ liệu phục vụ cho công tác quản lý và bảo vệ môi trƣờng trên địa bàn quận Thủ Đức nhằm bảo vệ và nâng cao chất lƣợng môi trƣờng. 3. Mục tiêu của đề tài - Thông qua nghiên cứu đề tài nắm đƣợc hiện trạng chất lƣợng nƣớc thải của cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức. - Xác định mức độ ô nhiễm và nguồn gây ô nhiễm của nƣớc thải. 1
14. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn - Đề xuất giải pháp kỹ thuật quản lý thân thiện với môi trƣờng. 4. Yêu cầu của đề tài - Thông tin thu nhập đƣợc phải chính xác, trung thực và khách quan. - Các mẫu nghiên cứu và phân tích phải đảm bảo tính khoa học và tính đại diện cho khu vực nghiên cứu. - Đánh giá đầy đủ, chính các hoạt động sản xuất và tác động của nƣớc thải sản xuất đến môi trƣờng. - Các kết quả phân tích và các thông số môi trƣờng phải đƣợc so sánh với các quy chuẩn môi trƣờng Việt Nam. - Đƣa ra giải pháp thực tế, có tính khả thi và phù hợp với điều kiện của cơ sở sản xuất. 5. Ý nghĩa của đề tài 5.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Giúp sinh viên có thể áp dụng lý thuyết vào thực tế, rèn luyện kỹ năng tổng hợp, phân tích số liệu. - Là điều kiện thuận lợi cho việc tiếp thu và học hỏi các kinh nghiệm từ thực tế, đồng thời nâng cao kiến thức trong lĩnh vực nghiên cứu, khả năng tiếp cận và xử lý thông tin. - Củng cố kiến thức cơ sở cũng nhƣ kiến thức chuyên ngành, tạo điều kiện tốt hơn cho phục vụ công tác sau khi ra trƣờng. 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Đánh giá đƣợc ảnh hƣởng, tác động của nƣớc thải sản xuất tinh bột mì đến môi trƣờng và đƣa ra đƣợc giải pháp khắc phục ô nhiễm môi trƣờng. 2
15. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT MÌ VÀ NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT MÌ 1.1 Tổng quan về tinh bột mì 1.1.1 Giới thiệu cây khoai mì Khoai mì (hay còn gọi là sắn) có tên khoa học Manihot Esculenta là cây lƣơng thực ƣa ẩm, có nguồn gốc từ lƣu vực sông Amazone Nam Mỹ. Đến thế kỷ XVI mới đƣợc trồng ở châu Á và châu Phi. Ở nƣớc ta, khoai mì đƣợc trồng ở khắp nơi từ Nam đến Bắc nhƣng do quá trình sinh trƣởng và phát triển của khoai mì kéo dài, giữ đất lâu nên chỉ các tỉnh Trung du và thƣợng du Bắc Bộ nhƣ: Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình, là điều kiện trồng trọt thích hợp hơn cả. Khoai mì Việt Nam cũng bao gồm nhiều loại giống. Nhân dân ta thƣờng phân loại khoai mì căn cứ vào kích thƣớc, màu sắc củ, thân, gân lá và tính chất khoai mì đắng hay ngọt. Tính chất đắng hay ngọt của khoai mì quyết định bởi hàm lƣợng acid HCN cao hay thấp. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất tinh bột ngƣời ta phân loại chỉ dựa trên tính chất: khoai mì đắng và khoai mì ngọt. Hình 1. 1: Cây khoai mì 3
16. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Bảng 1. 1: Phân loại cây khoai mì Đặc điểm Khoai mì đắng Khoai mì ngọt Hàm lƣợng acid HCN (mg/kg củ) 60 – 150 20 – 30 Hình dáng của lá 7 cánh 5 cánh Hình dáng của thân Nhỏ và thấp To và cao 1.1.2 Thời vụ thu hoạch cây khoai mì Thông thƣờng, nông dân thƣờng trồng khoai mì chính vụ vào khoảng từ tháng 2 đến tháng 4. Và ở mỗi miền, thời gian thu hoạch khác nhau tùy thuộc điều kiện khí hậu từng vùng. Ở miền Bắc, trồng khoai mì vào tháng 3 là thuận lợi nhất vì lúc này có mƣa xuân ẩm, trời bắt đầu ẩm, thích hợp cho cây sinh trƣởng, hình thành và phát triển củ. Vùng Bắc Trung Bộ, tháng 1 thích hợp nhất cho việc trồng khoai mì. Nếu trồng sớm sẽ gặp mƣa lớn làm thối hom chết mầm, còn trồng muộn khoai non gặp khô rét sẽ sinh trƣởng kém. Vùng Nam Trung Bộ, khoai mì có thể trồng trong khoảng tháng 1 đến tháng 3, trong điều kiện nhiệt độ tƣơng đối cao và thƣờng có mƣa đủ ẩm. Một số nơi bà con có thể trồng sớm hơn 1 – 2 tháng nhƣng cùng thu hoạch vào tháng 9, tháng 10 trƣớc mùa mƣa lũ. Vùng Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, khoai mì trồng chủ yếu vào cuối mùa khô, đầu mùa mƣa (tháng 4 hay tháng 5) trong điều kiện nhiệt độ cao ổn định và có mƣa đều. Những nơi có điều kiện chủ động nƣớc ở đồng bằng sông Cửu Long, khoai mì thƣờng trồng ngay từ đầu năm để kịp thu hoạch trƣớc mùa lũ. 4
17. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 1.1.3 Cấu tạo củ khoai mì Hình 1. 2: Cấu tạo củ khoai mì Củ khoai mì thƣờng có dạng hình trụ, nhỏ dần ở hai đầu (cuống và đuôi). Kích thƣớc cũng nhƣ trọng lƣợng củ tùy thuộc vào giống, đất trồng, điều kiện canh tác và độ màu của đất mà nó dao động trong khoảng: dài 300 – 400mm, đƣờng kính từ 20 – 100mm. Khoai mì là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến đuôi củ. Có cấu tạo: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn, lõi sắn. So với các loại củ khác thì vỏ củ sắn là loại vỏ dễ phân biệt và dễ tách nhất. Lớp vỏ gỗ chiếm 0,5 – 3% khối lƣợng củ. Gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và hemicellulose, hầu nhƣ không có tinh bột. Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trƣng. Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không bị tác động cơ học bên ngoài. Lớp vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 20% trọng lƣợng củ. Gồm các tế bào đƣợc cấu tạo bởi cellulose và tinh bột (5 – 8%). Giữa các lớp vỏ là mạng lƣới ống dẫn nhựa củ, trong mủ có nhiều tanin, enzyme và các sắc tố. Thịt khoai mì (ruột củ) là thành phần chiếm chủ yếu của củ, bao gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh 5
18. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn chất. Hàm lƣợng tinh bột trong ruột củ phân bố không đều. Kích thƣớc hạt tinh bột koảng 15-80mm. Khoai mì càng để già thì càng có nhiều xơ. Lõi khoai mì thƣờng nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến đuôi củ. Lõi chiếm từ 0,3 – 1% khối lƣợng củ. Thành phần cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicelluloses. 1.1.4 Thành phần và tính chất hóa học của củ khoai mì Thành phần hóa học trong củ khoai mì thay đổi tùy thuộc vào giống khoai, loại đất trồng, cách trồng, khí hậu, sinh trƣởng và thời gian thu hoạch của từng vùng miền Cũng nhƣ phần lớn các loại hạt và củ, thành phần chính của củ khoai mì là tinh bột. Ngoài ra, trong khoai mì còn có các chất: đạm, muối khoáng, lipit, chất xơ và một số vitamin B1, B2. Nhƣ vậy, so với nhu cầu dinh dƣỡng và sinh tố của cơ thể con ngƣời, khoai mì là một loại lƣơng thực, nếu đƣợc sử dụng mức độ phù hợp thì có thể thay thế hoàn toàn nhu cầu đƣờng bột của cơ thể. Bảng 1. 2: Thành phần hóa học của cây khoai mì Theo Recent Process in Thành phần Theo Đoàn Dự và research and extension, (%) các cộng sự, 1983 1998 Nƣớc 70.25 63 – 70 Tinh bột 21.45 18 – 30 Chất đạm 1.12 1.25 Tro 0.4 0.85 Protein 1.11 1.2 Chất béo 5.13 0.08 6
19. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Bảng 1. 3: Thành phần hóa học trong vỏ củ khoai mì và bả mì Thành phần Vỏ củ mì (mg/100g) Bả phơi khô (mg/100g) Độ ẩm 10.8 – 11.4 12.5 – 13 Tinh bột 28 – 38 51.8 – 63 Sợi thô 8.2 – 11.2 12.8 – 14.5 Protein thô 0.85 – 1.12 1.5 – 2.0 Độ Tro 1 – 1.45 0.58 – 0.65 Đƣờng tự do 1 – 1.4 0.37 – 0.43 Bảng 1. 4: Thành phần hóa học trong củ khoai mì tƣơi STT Thành phần Tỷ lệ (% ) 1 Nƣớc 60- 74,2 2 Tinh bột 30- 34 3 Protein 0,8- 1,2 4 Chất béo 0,3- 0,4 5 Xenlulozo 1,0- 3,0 6 Đƣờng 1,0- 3,1 7 Tro 0,54 8 Các polyphenol 0,1- 0,3 9 Độc tố 0,001- 0,04 (Nguồn: Bảo quản và chế biến sắn, Cao Văn Hùng, 2001) [5]. a. Tinh bột 7
20. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Tinh bột là thành phần quan trọng của củ khoai mì, nó quyết định giá trị sử dụng của chúng. Hạt tin bột hình trống, đƣờng kinh khoảng 35 micromet. Tinh bột gồm 2 thành phần: Amylose (15- 25%) và amylopectin (75- 85%), tỷ lệ amylopectin trong tinh bột khoai mì cáo nên gel tinh bột có độ nhớt, độ kết dính cao và khả năng gel bị thoái hóa thấp. Hàm lƣợng tinh bột tập trung nhiều nhất ở phần sát vỏ bao, càng đi sâu vào lớp thịt sát lõi lƣợng tinh bột lại ít đi. Tinh bột có dạng hình cầu, hình trứng hoặc hình mũ, có một số hạt trũng, có màu rất trắng. Nên trong quá trình sản xuất nên loại bỏ vỏ để không tạo màu tối cho tinh bột. Tinh bột khoai mì có kích thƣớc từ 5 đến 40µm với những hạt lớn 25-35µm, hạt nhỏ 5-15µm và nhiều hình dạnh, chủ yếu là hình tròn, bề mặt nhẵn, một bên mặt có chổ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa. Dƣới ánh sáng phân cực, các liên kết ngang với mật độ từ trung bình tới dày đặc có thể thấy rõ. Các nghiên cứu siêu cấu trúc bằng tia X cho thấy tinh bột khoai mì có cấu trúc tinh thể dạng A và hỗn hợp A, B. Khi hạt tinh bột khoai mì bị vỡ, có thể quan sát đƣợc các rãnh tạo cấu trúc xốp của hạt. Các rãnh vô định hình kéo dài từ bề mặt tới tâm của hạt tạo thành các lỗ xốp. Chính các lỗ xốp này giúp nƣớc thâm nhập vào giúp trƣơng nở tinh bột, phá vỡ các liên kết hidro giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể, tạo điều kiện cho tác dụng phân hủy của enzyme. Tinh bột khoai mì có cấu trúc hạt tƣơng đối xốp, liên kết giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể yếu, vì vậy nó dễ bị phân hũy bởi các tác nhân nhƣ acid và enzyme hơn so với các loại tinh bột khác nhƣ bắp, gạo. Tinh bột khoai mì có hàm lƣợng amylopectin và phân tử lƣợng trung bình tƣơng đối cao, 215.00g/mol so với 30.500, 130.000, 224.500 và 276.000 tƣơng ứng ở amylose của bắp, tinh bột lúa mì, tinh bột khoai tây và tinh bột sáp. Hàm lƣợng amylose nằm trong khoảng 8-28%, nhƣng nói chung đa số các giống khoai mì có tỷ lệ amylose 16-18%. Tinh bột khoai mì có những tính chất tƣơng tự các loại tinh bột chứa nhiều amylosepectin nhƣ độ nhớt cao, xu hƣớng thoái hóa thấp và độ bền gel cao. 8
21. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Hàm lƣợng amylosepectin và amylose trong tinh bột khoai mì liên quan tới độ dính của củ nấu chính và nhiều tính chất trong các ứng dụng công nghiệp. Nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoai mì trong khoảng 58.5-700C so với 56-660C ở khoai tây và 62-720C ở tinh bột bắp. Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh bột nhờ liên kết ngang hay việc thêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể thay đổi nhiệt độ hồ hóa. Nhiệt độ hồ hóa cũng ảnh hƣởng đến chất lƣợng nấu của tinh bột, nhiệt độ hồ hóa thấp thƣờng làm chất lƣợng nấu thấp do tin bột dễ bị phá vỡ. Độ nhớt là tính chất quan trọng giúp tinh bột có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp vãi, giấy. Tinh bột khoai mì có độ nhớt rất cao. Độ nhớt cao thể hiện ở lực liên kết yếu giữa các phân tử tinh bột trong cấu trúc hạt. Xử lý hóa học, vật lý (gia nhiệt, xữ lý bằng áp suất hơi, thêm các chất hóa học, thay đổi pH của môi trƣờng) cũng nhƣ sự có mặt của các chất nhƣ protein, chất béo, chất có hoạt tính bề mặt đều có ảnh hƣởng đến tinh bột khoai mì. Độ nở và độ hòa tan của tinh bột cũng là tính chất quan trọng và cũng rất khác nhau giữa các dạng tinh bột. Tính chất này của tinh bột khoai mì phụ thuộc rất nhiều vào giống khoai mì, điều kiện môi trƣờng sống, thời điểm thu hoạch nhƣng lại không liên quan đến kích thƣớc hạt hay trọng lƣợng phân tử tinh bột. Cấu trúc gel của tinh bột khoai mì có độ bền cao hơn so với nhiều loại ngủ cốc khác nên đƣợc ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt với những sản phẩm phải bảo quản trong thời gian dài. b. Đƣờng Đƣờng trong khoai mì chủ yếu là glucoza và một ít maltoza, saccaroza. Khoai mì càng già thì hàm lƣợng đƣờng càng giảm. Trong chế biến, đƣờng hoà tan trong nƣớc đƣợc thải ra trong nƣớc dịch. c. Protein 9
22. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Hàm lƣợng của thành phần protein có trong củ rất thấp nên cũng ít ảnh hƣởng đến quy trình công nghệ. Tỉ lệ khoảng:1-1,2%. Từ ngoài vào trong hàm lƣợng đạm tăng lên một ít. d. Nƣớc Lƣợng ẩm trong củ khoai mì tƣơi rất cao, chiếm khoảng 70% khối lƣợng toàn củ. Lƣợng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tƣơi rất khó khăn. Vì vậy ta phải đề ra chế độ bảo vệ củ hợp lý tuỳ từng điều kiện cụ thể. e. Độc tố trong củ khoai mì Ngoài các thành phần có giá trị dinh dƣỡng, trong củ khoai mì có chứa độc tố, tanin, sắc tố và cả hệ enzyme phức tạp. Ngƣời ta cho rằng trong các enzyme thì polyphenoloxydase xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol thành orthoquinol sau đó trùng hợp với các chất không có gốc phenol (các acid amin) tạo thành chất có màu. Chất có màu này gây khó khăn cho việc chế biến và nếu quá trình công nghệ không thích hợp sẽ cho sản phẩm chất lƣợng kém. Độc tố trong khoai mì là CN-, nhƣng khi củ chƣa đào lên thì nhóm này nằm ở dạng glucoside gọi là linamarin (C10H17NO6). Dƣới tác động của enzyme hay ở môi trƣờng acid, chất này phân hủy thành glucose, acetone và acid cyanohydric. Nhƣ vậy, sau khi đào củ mì mới xuất hiện HCN tự do vì chỉ sau khi đào thì các enzyme trong củ mới bắt đầu hoạt động mạnh và đặc biệt xuất hiện nhiều trong khi chế biến và sau khi ăn vì trong dạ dày ngƣời hay động vật là môi trƣờng acid và dịch trong chế biến cũng là môi trƣờng acid. Linamarin tập trung ở vỏ cùi, dễ tách ra trong quá trình chế biến, hòa tan tốt trong nƣớc, kém tan trong rƣợu, rất ít hòa tan trong chloroform và hầu nhƣ không tan trong ether. Vì hòa tan tốt trong nƣớc nên khi chế biến, độc tố theo nƣớc dịch ra ngoài, nên mặc dù giống khoai mì đắng có hàm lƣợng độc tố cao nhƣng tinh bột và khoai mì lát chế biến từ khoai mì đắng vẫn sử dụng làm thức ăn cho ngƣời và gia súc. Trong chế biến, nếu không tách dịch bào nhanh thì có thể ảnh hƣởng đến màu sắc của tinh bột do 10
23. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn acid cyanohydric tác dụng với nguyên tố sắc có trong củ tạo thành feroxy cyanate có màu xám. Tùy thuộc giống và đất nơi trồng mà hàm lƣợng độc tố trong khoai mì là khác nhau. f. Hệ enzyme Trong khoai mì, các chất polyphenil và hệ enzymepolyphenoloxydaza có ảnh hƣởng nhiều tới chất lƣợng trong bảo quản và chế biến. Hàm lƣợng tannin trong khoai mì ít nhƣng sản phẩm oxy hoá tannin là chất flobafen có màu sẫm đen khó tẩy. Khi chế biến, tannin còn có tác dụng với Fe tạo thành sắt tannat cũng có màu xám đen. Cả hai chất này đều ảnh huởng đến màu sắc của tinh bột nếu nhƣ trong chế biến không tách dịch bào nhanh và triệt để. 1.1.5 Tổng quan về tinh bột a. Cấu tạo Tinh bột thuộc nhóm hợp chất hữu cơ cao phân tử gọi là polysaccharide gồm các đơn phân là glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-glycoside, công thức phân tử là (C6H10O5)n trong đó n từ vài trăm đến hơn một triệu và tỷ lệ C:H:O là 6:10:5. Hình 1. 3: Công thức cấu tạo của tinh bột 11
24. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Kích thƣớc hạt Hàm lƣợng tinh bột Loại hạt Hình dáng hạt (µm) (%) Hạt ngô 10 - 30 Đa giác hoặc tr n 25 Lúa mì 5 - 50 Tr n 20 Lúa 2 -10 Đa giác 13 - 35 Đậu đỗ 30 - 50 Tròn 46 - 54 Khoai mì 5 - 35 Tròn 35 Khoai tây 1 - 120 Bầu dục 23 Khoai lang 5 - 50 Bầu dục 20 b. Phân loại Tinh bột là hỗn hợp gồm hai loại polysaccharide là: amylose và amylopectin. Tỷ lệ amylose / amylopectin thay đổi tùy theo từng loại tinh bột, thông thƣờng là ¼. Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) amylopectin chiếm gần 100%. Trong tinh bột đậu xanh hàm lƣợng amylose chiếm khoảng 50%. mylose: là polymer mạch th ng, có trọng lƣợng phân tử 50000 – 160000 Da, đƣợc cấu tạo từ 500 – 2000 phân tử D-glucose nối với nhau bởi liên kết α-1,4 glycoside tạo thành một mạch xoắn dài không phân nhánh. Amylose nguyên chất có mức độ trùng hợp không phải hàng trăm mà là hàng ngàn. Có hai loại amylose: - Amylose có mức độ trùng hợp tƣơng đối thấp (khoảng 2000) thƣờng không có cấu trúc bất thƣờng và bị thủy phân hoàn toàn bởi β-amylase. - Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, có cấu trúc phức tạp đối với β-amylase nên chỉ bị phân hủy 60%. 12
25. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Trong hạt tinh bột, trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa thì amylose thƣờng có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào, amylose mới chuyển thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị glucose. Đƣờng kính của xoắn ốc là 12,97 A0, chiều cao của vòng xoắn là 7,91 A0. Các nhóm hydroxyl của các gốc glucose đƣợc bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H. Hình 1. 4: Cấu tạo của amylose Amylopectin: là polymer mạch nhánh, có trọng lƣợng phân tử 400000 đến hàng chục triệu Da, đƣợc cấu tạo từ 600 – 6000 phân tử D-glucose, nối với nhau bởi liên kết α-1,4 glycoside và α-1,6 glycoside tạo thành mạch có nhiều nhánh. Mỗi liên kết nhánh này làm cho phân tử phức tạp hơn, chiều dài của mỗi chuỗi mạch nhánh khoảng 25 – 30 đơn vị glucose. Hình 1. 5: Cấu tạo của amylopectin c. Tính chất vật lý Độ tan của tinh bột 13
26. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Amylose mới tách từ tinh bột có độ tan cao hơn song không bền, nhanh chóng bị thoái hóa trở lại, không h a tan trong nƣớc. mylopectin khó tan trong nƣớc ở nhiệt độ thƣờng mà chỉ tan trong nƣớc nóng. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là một tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu hồi tinh bột. Sự trƣơng nở Khi ngâm tinh bột vào nƣớc thì thể tích hạt tăng lên do sự hấp thụ nƣớc, làm cho hạt tinh bột trƣơng phồng lên. Hiện tƣợng này gọi là hiện tƣợng trƣơng nở của hạt tinh bột. Độ tăng kích thƣớc của các loại tinh bột khi ngâm vào nƣớc là khác nhau, ví dụ nhƣ: tinh bột bắp có sự trƣơng nở là 9.1%, tinh bột khoai tây là 12.7%, còn tinh bột mì là 28.4%, Tính hồ hóa của tinh bột Nhiệt độ để phá vỡ hạt tinh bột chuyển từ trạng thái ban đầu thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớn tinh bột bị hồ hóa khi nấu và trạng thái trƣơng nở đƣợc sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên. Các biến đổi hóa lý khi hồ hóa nhƣ sau: hạt tinh bột trƣơng lên, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch th ng và nhỏ thì h a tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel. Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định. Tùy điều kiện hồ hóa nhƣ nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thƣớc hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trƣơng nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn. Độ nhớt của tinh bột Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hƣởng đến chất lƣợng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết đƣợc với nhau làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nƣớc hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. 14
27. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột nhƣ: kích thƣớc, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử. Ngoài ra, nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxy hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tƣơng tác của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột. Khả n ng tạo gel và sự thoái h a của gel Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tƣơng tác nhau và sắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng ba chiều. Để tạo đƣợc gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải đƣợc hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái h a tan và sau đó đƣợc để nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucoside hoặc gián tiếp qua phân tử nƣớc. Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lƣợng dịch thể sẽ thoát ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi sau đó rã đông. d. Tính chất hóa học Phản ứng thủy phân Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucose bằng acid hoặc bằng enzyme. Acid có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa, còn enzyme chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa. Một số enzyme thƣờng dùng là α-amylase, β-amylase, cid và enzyme giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D 1,4 glycoside. Đặc trƣng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đƣờng. 15
28. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Hình 1. 6: Phản ứng thủy phân của tinh bột Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxy hóa tạo thành aldehyte, cetone và tạo thành các nhóm carboxyl. Quá trình oxy hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân oxy hóa và điều kiện tiến hành phản ứng. Quá trình oxy hóa tinh bột trong môi trƣờng kiềm bằng hypoclorit là một trong những phản ứng hay dùng, tạo ra nhóm carboxyl trên tinh bột và một số lƣợng nhóm carbonyl. Quá trình này còn làm giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng h a tan trong nƣớc. Phản ứng tạo phức Phản ứng rất đặc trƣng của tinh bột là phản ứng tạo màu với iot. Khi tƣơng tác với iot, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trƣng c n amylopectin cho phức màu nâu tím. Vì vậy, iot có thể coi là thuốc thử đặc trƣng định tính tinh bột bằng phƣơng pháp trắc quan. Phản ứng xảy ra khi các phân tử amylose phải có dạng xoắn ốc hình thành đƣờng xoắn ốc đơn của amylose bao quanh phân tử iot. Dextrin là nhóm carbohydrate có khối lƣợng phân tử thấp, đƣợc tạo ra bởi phản ứng thủy phân của tinh bột. Dextrin là hỗn hợp polymer của D-glucose liên kết với các nhóm α-1,4 glycoside và α-1,6 glycoside. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose (pentose, hexose, ) không cho phản ứng với iot vì không tạo đƣợc một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Acid và một số muối nhƣ KI, Na2SO4 tăng cƣờng độ phản ứng. Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ đƣợc 20% khối lƣợng iot, tƣơng ứng với một vòng xoắn một phân tử iot. 16
29. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Hình 1. 7: Phản ứng tạo phức giữa tinh bột với Iot Ngoài khả năng tạo phức với iot, amylose còn có khả năng tạo phức với nhiều chất hữu cơ có cực cũng nhƣ không cực nhƣ: các rƣợu no, các rƣợu thơm, phenol, các cetone phân tử lƣợng thấp. Tính hấp thụ của tinh bột Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tƣơng tác với các chất bị hấp thụ thì bề mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham gia. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên kết với tinh bột thƣờng ảnh hƣởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trƣơng nở của chúng. 1.1.6 Ứng dụng của tinh bột khoai mì trong đời sống Trong tự nhiên, tinh bột đƣợc tìm thấy trong các loại rau củ, hạt, quả của các loại cây trồng. Nó cũng là nguồn năng lƣợng quan trọng nhất của động vật và con ngƣời. Tinh bột mì đóng một vai trò sống còn trong cuộc sống của chúng ta. Từ các dữ liệu thống kê cho thấy ngày nay tinh bột càng có nhiều ứng dụng quan trọng và thiết yếu trong các ngành nông nghiệp, công nghiệp ƣớc tính có 4 nghìn ứng dụng. Các loại tinh bột tự nhiên đƣợc sử dụng phổ biến và có giá trị thƣơng mại chủ yếu bao gồm tinh bột khoai mì, tinh bột khoai tây và tinh bột lúa mì. Tuy nhiên, thành phần và đặc tính của tinh bột khoai mì là gần giống với tinh bột khoai tây và tốt hơn nhiều loại tinh bột bắp và tinh bột lúa mì. Nhƣng về giá cả, tinh bột khoai mì thƣờng có giá thấp hơn tinh bột khoai tây. 17
30. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Với các ƣu điểm hấp dẫn về đặc tính và giá cả, hiện nay đang có nhu cầu tăng trƣởng rõ rệt đối với tinh bột mì ở khắp nơi trên thế giới trong đó có cả Việt Nam. a. Những ứng dụng của tinh bột mì trong tinh bột thực phẩm và ngành công nghiệp khác Các loại bánh Tinh bột đƣợc sử dụng là một trong những nguồn nguyên liệu chính để sản xuất các loại bánh. Ngoài việc giảm giá thành sản xuất, tinh bột c n có chức năng làm đầy, làm láng và góp phần tạo nên một số tính chất công nghệ cho các sản phẩm bánh. Một số sản phẩm tiêu biểu: các sản phẩm bánh snack, bánh quy, bánh rán Bún, miến, mì ống, mì sợi, bánh tráng là những sản phẩm thực phẩm rất thông dụng ở quy mô làng xã đƣợc chế biến từ tinh bột sắn. Tinh bột biến tính Đặc trƣng chủ yếu của tinh bột biến tính chính là nó có độ nhớt cao góp phần tạo độ sệt, độ đặc trong một số sản phẩm nhƣ nƣớc sốt, nƣớc chấm, súp Ngoài ra tinh bột biến tính c n tạo ra độ mờ đục cho một số sản phẩm nhƣ nƣớc sốt. Sản xuất các sản phẩm thủy phân từ tinh bột Bằng con đƣờng thủy phân, tinh bột là nguyên liệu chính để sản xuất ra các loại sản phẩm nhƣ: mạch nha, glucose, sorbitol, maltodextrin, Từ glucose bằng con đƣờng lên men ngƣời ta có thể sản xuất rƣợu, cồn, mì chính Sorbitol là phụ gia tạo cấu trúc rất thông dụng trong các sản phẩm thực phẩm. Sản xuất đƣờng glucose Nguyên liệu: bột hoặc tinh bột các loại củ cũng nhƣ các loại h a thảo. Ở các nƣớc khác chủ yếu dùng tinh bột ngô, tinh bột khoai tây; ở nƣớc ta dùng tinh bột sắn để sản xuất đƣờng glucose. 18
31. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Chất lƣợng tinh bột ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm và hiệu suất thu hồi. Chất lƣợng tinh bột thấp quá trình đƣờng hóa kéo dài, phản ứng không triệt để, sản phẩm có màu xấu khó khăn cho quá trình xử lý, hiệu suất thu hồi thấp. Quá trình sản xuất gồm 3 giai đoạn chủ yếu: đƣờng hóa dịch bột thành dịch, xử lý dịch đƣờng hóa, kết tinh tinh thể từ mật và chế biến thành sản phẩm. Sản xuất mì chính Mì chính là muối mononatri của acid glutamic (C5H8NO4Na). Có 2 dạng: bột và tinh thể, là chất điều vị có giá trị trong công nghiệp thực phẩm, trong nấu nƣớng thức ăn hằng ngày. Tinh bột đƣợc dùng trong sản suất mì chính bằng phƣơng pháp lên men sử dụng những chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp các acid amin từ các nguồn glucid và đạm vô cơ sau đó tách lấy acid glutamic để sản xuất mì chính. Phƣơng pháp này có nhiều ƣu điểm: không cần sử dụng nguyên liệu protid, không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn m n, hiệu suất cao giá thành hạ. Keo dán hoặc chất kết dính Do tinh bột có thể tạo nên dung dịch có độ nhớt rất cao sau khi hồ hóa, do đó nó đƣợc ứng dụng trong sản xuất các loại hồ, keo dán. Thức n gia súc Thông thƣờng thức ăn gia súc đƣợc sản xuất từ nguyên liêu củ có chứa nhiều tinh bột nhƣ bắp, khoai, sắn. Ngoài ra tinh bột c n thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ chất độn bổ sung trong quá trình sản xuất thức ăn gia súc. Dƣợc phẩm Tinh bột đƣợc sử dụng trong ngành dƣợc phẩm chủ yếu là làm tá dƣợc (chất độn), chất kết dính, hoặc đƣợc sử dụng làm màng bọc viên thuốc. Dệt nhuộm 19
32. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Tinh bột là chất lý tƣởng để bổ sung vào trong quá trình dệt. Đó là lý do tại sao tinh bột đƣợc ứng dụng rộng rãi trong sản xuất sợi, chỉ, vải cotton, và sợi polyester. Tinh bột giữ vai tr quan trọng trong ba giai đoạn dệt, đó là: hồ vải, in và hoàn thiện. Giai đoạn in: tinh bột đƣợc sử dụng nhằm ngăn cản các tác nhân gây ô nhiễm trong khi in. Giai đoạn hoàn thiện: tinh bột thƣờng sử dụng là tinh bột sắn, đƣợc cung cấp với những tỷ lệ khác nhau để vải bóng và bền, ví dụ vải cotton là 12%, vải tổng hợp là 18%, tơ nhân tạo là 8% Sản xuất giấy 20
33. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn CỦ MÌ TƢƠI THỰC BỘT CÔNG RƢỢU CỒN PHẨM NGHIỆP NGƢỜI GIA SÚC NGÀNH BỘT CÔNG CÔNG NGHIỆP NGHIỆP Thực phẩm công Cắt lát Giấy nghiệp Viên nén Keo, Hồ Bột Bột bán Dệt sợi Gỗ , ván ép Cao su Giấy Hình 1. 8: Ứng dụng của tinh bột mì 21
34. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 1.2 Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột mì 1.2.1 Tình hình chế bến tinh bột mì trên thế giới và khu vực Châu Á Sắn là loại cây lƣơng thực quan trọng ở các nƣớc nhiệt đới nhƣ Brazil, Nigeria, Thái Lan, Indonexia,, Việt Nam Củ sắn chứa nhiều tinh bột, hiện nay tại các nƣớc trồng sắn trên thế giới phần lớn sắn đƣợc sử dụng làm thức ăn ngƣời và gia súc. Một lƣợng nhỏ sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp chế biến. Trong năm 2006, kim ngạch nhập khẩu tinh bột sắn của EU tăng khoảng 18%, ƣớc đạt 14 triệu EUR, tƣơng đƣơng 32.000 tấn. Trong EU, nhập khẩu mặt hàng này lớn nhất là Đức, chiếm 25% thị phần nhập khẩu của EU và có tốc độ phát triển hàng năm là 46%. Đức nhập khẩu nhiều tinh bột sắn để làm nguồn nguyên liệu cho ngành sản xuất phụ gia thực phẩm trong nƣớc. Việc sản xuất tinh bột sắn từ các nƣớc đang phát triển hiện đang phải đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt từ phía các công ty chế biến tinh bột của EU. Thái Lan là nƣớc cung cấp tinh bột sắn hàng đầu cho thị trƣờng EU, chiếm 45% thị phần nhập khẩu. Ngoài Thái Lan, các nƣớc đang phát triển khác chỉ chiếm 2%, trong đó Việt Nam chiếm 1,7% tổng thị phần nhập khẩu tinh bột sắn của EU. Ở nƣớc ta sắn đƣợc trồng khắp từ Nam tới Bắc, nhiều nhất là vùng trung du miền núi. Việt Nam hiện đang sản xuất hàng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tƣơi, đứng hàng thứ 11 trên thế giới về sản lƣợng sắn, nhƣng lại là nƣớc xuất khẩu tinh bột sắn đứng hàng thứ 3 trên thế giới sau Thái Lan và Indonexia. Trong chiến lƣợc toàn cấu cây sắn đang đƣợc tôn vinh là một trong những loại cây lƣơng thực dể dàng thích hợp với những vùng đất cằn cỗi và là loại cây công nghiệp triển vọng có khả năng cạnh tranh cao với nhiều loại cây công nghiệp khác. Ở nƣớc ta cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng vai tr từ cây lƣơng thục truyền thống sang cây công nghiệp, sự hội nhập đang mở rộng thị trƣờng sắn tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính bằng hóa chất và enzim, góp phần vào sự phát triển kinh tế đất nƣớc. Từ cây lƣơng thực "chống đói", cây sắn Việt Nam đã có khối lƣợng xuất khẩu 22
35. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn đứng thứ 3 thế giới và trở thành cây "xóa đói giảm nghèo" của bà con nông dân. Tuy nhiên, cây sắn"lên ngôi" cũng đang nảy sinh nhiều vấn đề bất cập. Việt Nam có 41 nhà máy chế biến tinh bột sắn đã và đang xây dựng với tổng công suất thiết kế khoảng 3.130 tấn bột/ngày. Nhƣng với gần 264.000 ha sắn hiện có, 41 nhà máy cũng chỉ đáp ứng đƣợc 39,6% sản lƣợng. Trong khi Bộ NN-PTNN, dự kiến diện tích trồng sắn sẽ đạt khoảng 300.000 ha vào năm 2005. Triển vọng khả quanTại hội thảo về sắn châu á lần thứ 6 họp tại TP.HCM, Việt Nam đƣợc đánh giá là nƣớc có bƣớc tiến lớn về phát triển cây sắn trong hơn 10 năm trở lại đây. Nhờ áp dụng nhiều giống mới có năng suất cao và hàm lƣợng bột lớn nhƣ các giống KM 60, KM 94, KM 98 Năng suất sắn bình quân cả nƣớc từ 79,9 tạ/ha năm 1999 đã tăng lên 106,4 tạ/ha năm 2001 và tăng thêm 20 tạ cho mỗi ha vào năm 2002. Diện tích trồng sắn cũng không ngừng mở rộng, từ 220.000 ha năm 1999 lên 263.900 ha năm 2001 và đến tháng 9/2002 đã có 270.000 ha. Hiện nay khối lƣợng sắn xuất khẩu của Việt Nam đạt khoảng 200.000 tấn/năm, đứng hàng thứ ba thế giới, chỉ sau Thái Lan và Indonesia. Nhu cầu của thế giới đối với tinh bột sắn ngày càng gia tăng, nhất là tại các thị trƣờng Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc và Nhật Bản, bên cạnh các thị trƣờng tiêu thụ sắn khô truyền thống là EU và Mỹ. Trong đó, sắn khô chủ yếu làm lƣơng thực (58%) và thức ăn gia súc (28%). Tinh bột sắn nhiều công dụng hơn, ngoài việc làm thực phẩm trực tiếp c n là nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp lớn nhƣ để làm hồ, in, định hình và hoàn tất trong công nghiệp dệt, làm bóng và tạo lớp phủ bề mặt cho công nghiệp giấy. Đồng thời tinh bột sắn c n dùng trong sản xuất cồn, bột nêm, mì chính, sản xuất men và công nghệ lên men vi sinh và chế biến các thực phẩm khác nhƣ bánh phở, hủ tiếu, mỳ sợi 1.2.2 Tình hình sản xuất tinh bột mì ở Việt Nam Việt Nam hiện đang sản xuất hàng năm hơn 2 triệu tấn sắn (khoai mì) củ tƣơi, đứng thứ 11 trên thế giới về sản lƣợng sắn, nhƣng lại là nƣớc xuất khẩu tinh bột sắn đứng 23
36. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn thứ 3 trên thế giới sau Thái Lan và Indonesia. Trong chiến lƣợc toàn cầu cây sắn đang đƣợc xem là một loại cây lƣơng thực dễ trồng, thích hợp với những vùng đất cằn cỗi, đây cũng là cây công nghiệp triển vọng có khả năng cạnh tranh với nhiều loại cây trồng khác. Ở nƣớc ta, cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng đóng vai tr là cây công nghiệp. Sự hội nhập đang mở rộng thị trƣờng sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính bằng hóa chất và Enzim, sản xuất sắn lát, sắn viên để xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, trong sản xuất thức ăn gia súc và làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác, góp phần vào sự phát triển kinh tế của đất nƣớc. Tinh bột mì ở Việt Nam đã trở thành một trong bảy mặt hàng xuất khẩu mới có triển vọng đƣợc chính phủ và các địa phƣơng quan tâm. 1.2.3 Quy trình sản xuất tinh bột mì nói chung 24
37. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Khoai Khoai lang Khoai tây mì Ngâm Cắt khúc Rửa nguyên liệu Nghiền Tách dịch Nƣớc dịch vào bào Tách rửa tinh bột bể lắng Tinh chế sữa Tách Bã Nghiền lần 2 tinh bột bã nhỏ Tách bã Rữa tinh bột Dịch để pha loãng cháo Tinh bột Bã lớn sạch Hình 1. 9: Quy trình sản xuất tinh bột mì nói chung 25
38. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Đầu tiên, củ đƣợc ngâm để hòa tan bớt dịch bào, làm mềm củ và rửa sơ bộ các tạp chất nhƣ đá, cát, đất và một phần vỏ. Sau đó tiến hành nghiền để phá vỡ tế bào, giải phóng tinh bột. Tách rửa tinh bột bằng rây để loại bỏ các phần tử lớn và dịch bào nhằm đảm bảo chất lƣợng tinh bột. Tách bã lớn, chủ yếu là cellulose và rửa tách tinh bột lẫn với bã. Tách dịch bào khỏi sữa tinh bột bằng ly tâm. Tinh chế sữa tinh bột và tách bã nhỏ. Rửa tinh bột để tách các tạp chất hoà tan và không hoà tan lần cuối bằng xiclon nƣớc, bằng bể rửa, máng rửa hay bằng máy ly tâm. Trong sản xuất tinh bột từ củ, khi dịch bào vỏ thoát khỏi tế bào, tiếp xúc với oxy của không khí, thƣờng nhanh chóng bị oxy hoá tạo thành những chất màu có tên gọi là Melanin. Mặt khác, tinh bột rất dễ dàng hấp thụ màu của dịch bào, trở nên không trắng và rất khó tẩy rửa hoàn toàn chất màu khỏi tinh bột bằng nƣớc. Để đảm bảo tinh bột có màu trắng tự nhiên thì quá trình công nghệ phải ngắn và tách dịch bào càng sớm càng tốt. 1.2.4 Quy trình sản xuất tinh bột mì của Thái Lan Khoai mì đƣợc nghiền nát thành hỗn hợp lỏng và đƣợc bơm lên thùng chứa, vào hệ thống chiết xuất, vào thiết bị lắng lọc để lấy dịch sữa bột và tách bã riêng. Bã đƣợc đƣa đi ép nén nhờ băng tải và thiết bị ép bã nhằm tách bớt lƣợng nƣớc trong bã, sau đó mang đi phơi khô, sấy sử dụng làm thức ăn gia súc, hoặc phục vụ cho các nhu cầu khác. Dịch sữa bột đƣợc đƣa qua hệ thống cyclone cát để tách cát trƣớc khi đƣa vào thiết bị phân ly. Dƣới tốc độ cao 4500 vòng/phút, dịch tinh bột sẽ phân tách thành lớp nƣớc dịch và tinh bột. Nƣớc dịch sẽ đƣợc tách ra và nồng độ tinh bột đƣợc tăng cao, trƣớc khi ra khỏi thiết bị phân ly cuối. Sữa bột sẽ tách nƣớc nhờ máy ly tâm. Tại đây nƣớc sẽ đƣợc tách ra và bột đƣợc giữ lại, sau đó chuyển qua hệ thống sấy khô trƣớc khi qua ray lọc và đóng bao. Công đoạn sấy đƣợc sử dụng hệ thống sấy khí động, đảm bảo yêu cầu sấy khô bột nhƣng không để bột bị hồ vón cục. 26
39. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Khi nhiệt độ đạt mức cho phép, tinh bột đƣợc thổi vào cyclone để lắng và làm nguội. Sau đó tinh bột đƣợc chuyển qua ray lọc và đóng bao. Bên cạnh những lợi ích của việc chế biến tinh bột từ khoai mì đem lại, thì ngành công nghiệp chế biến khoai mì đã gây ra nhiều mặt tiêu cực cho môi trƣờng, gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, làm mất cân bằng môi trƣờng sống của một số loài thủy sinh, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe và đời sống của con ngƣời. 27
40. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Nƣớc cấp Khoai mì tƣơi Nƣớc thải Nƣớc cấp Rửa sơ bộ, tách tạp chất Công trình xử lý sơ bộ Nƣớc Bóc vỏ gỗ, rửa sạch Băm nhỏ Phơi, Mài, nghiền máy nén Trích ly, chiếc suất Nƣớc Bã mì Nƣớc Lọc thải Dehydrate hóa Trạm xử lý nƣớc thải Sấy khô Khói thải Sàng, lọc Hệ thống xử lý khói Đóng bao, vô kho Xả ra nguồn tiếp nhận Thành phẩm Hình 1. 10: Quy trình sản xuất tinh bột mì của Thái Lan 28
41. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 1.3 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải tinh bột mì 1.3.1 Xử lý cơ học Tách các tạp chất thô ra khỏi nƣớc nhƣ vỏ khoai mì và các đất cát trong nƣớc rửa củ, các phƣơng pháp thƣờng dùng là song chắn rác, lắng trọng lực, lọc, tách lý. Đây là một phƣơng pháp xử lý sơ bộ nhằm đảm bảo cho các quá trình xử lý tiếp theo đƣợc ổn định. 1.3.2 Xử lý hóa học Trung h a: là phƣơng pháp xử lý thông dụng và đơn giản đối với chất ô nhiễm vô cơ, bằng cách thêm axit hoặc bazơ để điều chỉnh pH đến mức cho phép ( pH= 6-9). Đồng thời hổ trợ quá trình xử lý sinh học. Oxi hóa khử: Phƣơng pháp này có khả năng phân hủy hầu hết các chất hữu cơ và vô cơ trong nƣớc, chuyển chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành dễ phân hủy (nâng tỉ lệ BOD/COD), nó còn ứng dụng để khử độc một số chất hữu cơ nhƣ: Cyanide, mmonia Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách thêm vào tác nhân oxi hóa, tác nhân khử với pH thích hợp. Chất oxi hóa có thể sử dụng là: Cl, KmnO4 , H2O2 , O3 , MnO2 Quá trình này tiêu tốn một lƣợng lớn hóa chất nên chỉ sử dụng trong trƣờng hợp những chất ô nhiễm không thể xử lý đƣợc bằng các phƣơng pháp khác. 1.3.3 Xử lý hóa lý Keo tụ- tạo bông: Khử chất ô nhiễm dạng keo bằng cách sử dụng chất đông tụ để trung h a điện tích các hạt keo nhằm liên kết chúng lại với nhau tạo nên bông cặn lớn có thể lắng trọng lực. Chất đông tụ là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp, PAC hiệu quả hoạt động trong khoảng pH= 5- 7,5. Ngoài ra có thể kèm thêm các chất trợ keo tụ (Polimine) giúp nâng cao tốc độ lắng, rút ngứan thời gian cũng nhƣ lƣợng chất keo tụ. Phƣơng pháp này giúp loại bỏ một lƣợng lớn chất rắn lơ lửng có trong nƣớc thải tinh bột khoai mì, đồng thời làm giảm nồng độ COD, BOD. 29
42. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Tuyển nổi: Thƣờng sử dụng tách hợp chất lơ lửng nhỏ, không tan, nhẹ lắng chậm. Chúng cũng có thể sử dụng để tách chất hòa toan, hoạt động bề mặt. Quá trình thực hiện bằng cách tạo các bọt khí nhỏ, các bọt khí dính kết với các hạt kéo chúng lên bề mặt và sau đó đƣợc thu gom nhờ thiết bị vớt bọt. Phƣơng pháp có ƣu điểm: cấu tạo thiết bị đơn giản, vốn đầu tƣ và chi phí vận hành thấp, có đọ lựa chọn cao tách tạp chất, tốc độ cao hơn quá trình lắng. Cơ học và hấp phụ: Chất lơ lửng nhỏ mịn, các vi hữu cơ bị loại qua quá trình lọc cát hay hấp phụ. Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc sử dụng rộng rãi để làm sạch triệt để các chất hữu cơ h a tan sau xử lý sinh học mà có độc tính cao hoặc không thể phân hủy sinh học. Chất hấp phụ là: than hoạt tính, các chất tổng hợp; một số chất thải của sản xuất: tro, xỉ, mạc sắt, khoáng chất, keo nhôm, Phƣơng pháp này có hiệu quả cao ở xử lý giai đoạn cuối, phƣơng pháp cũng có thể tái chế chất hấp phụ. Trao đổi ion: Làm sạchh tách khỏi nƣớc chứa Cyanua . Đây là quá trình mà các ion trên bề mặt vật rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi chúng tiếp xúc nhau. Chất trao đổi là các chất vô cơ có nguồn gốc tự nhiên, chất vô cơ tổng hợp. Phƣơng pháp có hiệu quả có ở giai đoạn cuối nhƣng khá tốn kém, đ i hỏi phải tái sinh ionit (chất trao đổi ion). 1.3.4 Xử lý sinh học Xử lý hiếu khí: bao gồm quá trình bùn hoạt tính, hồ ổn định có sục khí, bể tiếp xúc sinh học, cánh đồng tƣới Tuy nhiên các công trình xử lý thƣờng chiếm diện tích lớn, nƣớc thải tinh bột khoai mì có hàm lƣợng ô nhiễm rất cao nên xử lý hiếu khí tốn nhiều năng lƣợng do tiêu hao trong quá trình sục khí. Phƣơng pháp này chỉ thích hợp sau khi nƣớc thải đã qua giai đoạn tiền xử lý nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm. Xử lý kỵ khí: Gồm có UASB, lọc kỵ khí, hệ thống lọc đệm giãn nở. So với hiếu khí, xử lý kỵ khí cho thấy tính khả thi cao hơn và có nhiều điểm vƣợt trội hơn: chi phí đầu 30
43. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn tƣ vận hành thấp, lƣợng hóa chất cần bổ sung ít, ít tốn năng lƣợng và có thể thu hồi tái sử dụng biogas, lƣợng bùn sinh ra thấp hơn nên có thể vận hành cao tải, giảm diện tích công trình. 1.4 Các công nghệ xử lý đang đƣợc áp dụng và nghiên cứu tại Việt Nam Hiện này, Việt Nam đứng thứ 16 về chế biến tinh bột khoai mì trên thế giới, với mức sản xuất tinh bột mì đạt tới 2.050.300 tấn mỗi năm (Diệu, 2003). Củ mì tƣơi đƣợc xem là nguồn nguyên liệu thô để chế biến tinh bột mì. Rất nhiều nhà máy chế biến tinh bột mì. Rất nhiều nhà máy chế biến tinh bột khoai mì đƣợc đƣa vào xây dựng và đƣa vào hoạt động nhằm làm tăng giá trị của tinh bột mì, cung cấp tinh bột mì cho các ngành công nghiệp nhƣ dệt, giấy, thực phẩm, xà phòng, chất tẩy, dƣợc phẩm, mỹ phẩm Tinh bột khoai mì đƣợc sản xuất hàng năm tại Việt Nam khoảng 500.000 tấn (Diệu, 2003). Sự phát triển của ngành chế biến tinh bột mì đã dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, đặc biệt đối với các nguồn tiếp nhận nƣớc thải. Để sản xuất một tấn tinh bột mì, các nhà máy chế biến thải ra môi trƣờng khoảng 12- 15 m3 nƣớc thải( Hiền và cộng sự, 1999; Mai,2004). Kết quả khảo sát và đánh giá các thành phần và tính chất nƣớc thải sinh ra từ các nhà máy chế biến tinh bột mì cho thấy loại nƣớc thải này có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, COD (7000- 41500 mg/l), BOD (6200- 23000 mg/l) và SS (500- 8600 mg/l), pH thấp và dao động trong khoảng 4,2- 5,7. Bên cạnh đó hàm lƣợng độc tố CN- khá cao (19- 96 mg/l). Khả năng phân hủy kỵ khí của nƣớc thải tinh bột mì rất cao có thể đạt đến 92,3- 93,3% đối với nƣớc thải nguyên thủy và đạt đến 94,6- 94,7% đối với nƣớc thải sau lắng sơ bộ (Mai, 2006). Do đó, đối với các nhà máy chế biến tinh bột mì, nƣớc thải là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trƣờng. Hiện nay, xử lý nƣớc thải tinh bột khoai mì hầu nhƣ chỉ đƣợc áp dụng tại các nhà máy lớn bằng cách sử dụng hệ thống các hồ ổn định cùng với thực vật nƣớc. Tuy nhiên, 31
44. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn thực tế vận hành của hệ thống đã cho thấy một số nhƣợc điểm nhƣ phát sinh mùi, nhu cầu diện tích lớn và thời gian lƣu nƣớc dài (20- 40 ngày) để các chất hữu cơ có thể phân hủy hoàn toàn. Công nghệ xử lý nhƣ trên sẽ cho kết quả đầu ra không ổn định và rất khó đạt tiêu chuẩn đầu ra của Việt Nam, thông thƣờng là QCVN 63:2017/ BTNMT ( Quy chuẩn quốc gia về nƣớc thải chế biến tinh bột sắn). Trong khi đó có rất nhiều nghiên cứu liên quan đến xử lý nƣớc thải tinh bột mì bằng quá trình xử lý hiếu khí và kỵ khí, ch ng hạn nhƣ bể FBMR (Silver và cộng sự, 1997), dùng phản ứng axit hóa (Silver và cộng sự, 1998), bể UASB (Annachhatre và cộng sự, 1997; Hub và cộng sự, 2000), bẻ phản ứng UASB, và hệ thống hồ oxy hóa (Hiền và cộng sự, 1999), bể methane (Olga và cộng sự, 1999), bể phản ứng khuấy trộn và kết hợp lắng ( Paixaco và cộng sự, 2000), kết hợp giữa quá trình hiếu khí và kỵ khí (Oliveira et al, 2001), bể phản ứng kỵ khí 2 bậc dùng bùn hoạt tính dính bám (Nandy và cộng sự, 1995) và hệ thống hồ ( Uddin, 1970; Yothin, 1975; Uddin, 1997; pescod et al, 1997; Nandy et al, 1995). Tuy vậy, có rất ít nghiên cứu đƣợc thực hiện hoàn chỉnh, từ nƣớc thải ban đầu cho đến đầu ra của hệ thống, để có thể đạt đƣợc tiêu chuẩn xả thải của địa phƣơng. Để thúc đẩy công nghiệp chế biến tinh bột mì phát triển vền vững, nghiên cứu đã đƣợc thực hiện để đánh giá và xác định khả năng áp dụng phƣơng pháp sinh học đẻ xử lý đối với nƣớc thải chế biến tinh bột mì tại Việt Nam. Hệ thống UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) đƣợc sử dụng để làm giảm COD và thu hồi năng lƣợng từ khí methane, sau hệ thống U SB, nƣớc thải vẫn chứa một phần lớn lƣợng hữu cơ, do đó sẽ tiếp tục xử lý triệt để bằng hệ thống hiếu khí và hệ thống hồ sinh học. Hệ thống hồ sinh học ngoài chức năng xử lý phần chất hữu cơ c n lại, loại nitơ, photpho, hệ thống hồ còn có khả năng là hồ dự trũ nƣớc để tái sử dụng cho nông nghiệp, là hệ thống đảm bảo an toàn khi có sự cố đối với hệ thống xử lý. Công nghệ kết hợp giữa các bể phản ứng cao tải và hệ thống xử lý hồ có ƣu điểm hơn nhiều so với hệ thống xử lý chỉ dùng hồ sinh học nhƣ: nhu cầu diện 32
45. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn tích thấp, ít sinh mùi và nƣớc thải sau xử lý có thể đạt tiêu chuẩn địa phƣơng trƣớc khi xả thải ra môi trƣờng. Thống kê hiện trạng áp dụng công nghệ xử lý nƣớc thải tại các nhà máy chế biến tinh bột khoai mì quy mô lớn nhƣ sau: Bảng 1. 5: Công nghệ xử lý nƣớc thải tại một số nhà máy chế biến STT Tên nhà máy Địa phƣơng Công nghệ/ Công Tình trạng thực tế suất 1 Nhà máy sản xuất Phú Yên Bùn hoạt tính lơ Chƣa đạt QCVN tinh bột s Phú lửng (Aerotank)/ 63:2017/ BTNMT Yến 1600 m3/ngày đêm do quá tải về công suất 2 Nhà máy sản xuất Quãng Ngãi Hồ kỵ khí, hồ sinh Chƣa đạt QCVN tinh bột khoai mì học tùy nghi/ 750 63:2017/ BTNMT Quãng Ngãi m3/ngày đêm do quá tải về công suất 3 Nhà máy chế biến Bình Phƣớc Hồ kỵ khí, hồ sinh Chƣa đạt QCVN tinh bột khoai mì học tùy nghi/ 2000 63:2017/ BTNMT KMC m3/ngày đêm do quá tải về công suất 4 Nhà máy chế biến Tây Ninh Hồ kỵ khí, hồ sinh Chƣa đạt QCVN tinh bột khoai mì học tùy nghi/ 2000 63:2017/ BTNMT Tân Châu- m3/ngày đêm do quá tải về công Singapore suất 5 Nhà máy chế biến Bình Phƣớc Hồ kỵ khí, hồ sinh Chƣa đạt QCVN tinh bột khoai mì học tùy nghi/ 4000 63:2017/ BTNMT Phƣớc Long m3/ngày đêm do quá tải về công suất 6 Nhà máy chế biến Bình Phƣớc Hồ kỵ khí, hồ sinh Đạt QCVN 63:2017/ tinh bột khoai mì học tùy nghi/ 2400 BTNMT (theo thiết Matech m3/ngày đêm kế) 33
46. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Chất lƣợng nƣớc thải sản xuất tại làng nghề sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh. 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu Nƣớc thải sản xuất tại làng nghề sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh. 2.1.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu Địa điểm nghiên cứu: Nƣớc thải tại cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức. - Thời gian nghiên cứu: 07/05/2018 đến 25/07/2018. 2.2 Nội dung nghiên cứu - Điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội của quận Thủ Đức,TP.HCM. - Đặc điểm cơ bản của cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức - Đánh giá chất lƣợng nƣớc thải của cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức. 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp kế thừa - Kế thừa tham thảo kết quả phân tích nƣớc thải của các công ty môi trƣờng. - Tham khảo các văn bản pháp luật tài nguyên nƣớc. 34
47. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 2.3.2 Phương pháp điều tra thu nhập thông tin, số liệu thứ cấp - Thu thập các thông tin, số liệu có sẵn liên quan đến vấn đề nghiên cứu. - Thu thập tài liệu về điều kiện tự nhiên kinh tế- xã hội của khu vực nghiên cứu, số liệu quan trắc môi trƣờng có liên quan, số liệu về thực trạng sản xuất của cơ sở. - Thu thập ở báo chí và internet. - Thu thập tài liệu văn bản có liên quan. 2.3.3 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa. - Tiến hành khảo sát thực thế. - Áp dụng phƣơng pháp điều tra, khảo sát: khảo sát ngƣời dân khu vực xung quanh các cơ sở sản xuất tại khu nhà bác Lan Hiên, khu nhà thờ Tam Hải, khu Xóm Củi. Phiếu hỏi với số lƣợng 40 phiếu. 2.3.4 Phương pháp lấy mẫu và phân tích nước thải Bảng 2. 1: Kế hoạch lấy mẫu, phân tích nƣớc Vị trí lấy mẫu Ký kiệu Thông số phân tích Quy chuẩn so mẫu sánh Mẫu nƣớc thải NT1 Chỉ tiêu phân tích: QCVN tại cơ sở 1 (Khu pH, COD, BOD5, 40:2011/BTNMT Xóm Củi) TSS, tổng N, tổng P, CN- Mẫu nƣớc thải NT2 tại cơ sở 2 (Khu nhà thờ Tam Hải Mẫu nƣớc thải NT3 tại cở sở 3 (Khu nhà bác Lan Hiên) 35
48. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 2.3.5 Lấy mẫu và bảo quản mẫu Mẫu nƣớc đƣợc lấy vào các can nhựa loại 30 lít. Mẫu sau khi lấy thì mang về phòng thí nghiệm tại Viện Khoa Học Ứng Dụng Hutech ở pH<2. 2.3.6 Phương pháp so sánh kết quả phân tích Sử dụng quy chuẩn quốc gia về nƣớc thải công nghiệp: QCVN 40:2011/BTNMT. 36
49. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Lịch sử hình thành của làng nghề Làng nghề sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức đã hình thành và phát triển từ khoảng những năm 1990 và đóng vai tr rất quan trọng trong lịch sử phát triển kinh tế – xã hội nƣớc ta. Sự phát triển của các làng nghề Việt Nam đã trải qua những giai đoạn khác nhau, gắn với những cung bậc thăng trầm của lịch sử. Đặc biệt, từ giai đoạn đổi mới nền kinh tế đến nay, dƣới tác động to lớn của sự biến đổi nền kinh tế trong nƣớc cũng nhƣ trên toàn thế giới, sự phát triển của các làng nghề cũng có những thay đổi lớn, có những thành công mới nhƣng cũng có không ít những vấn đề nan giải. 3.2 Điều kiện tự nhiên- kinh tế, xã hội Làng nghề sản xuất tinh bột mì ở địa bàn quận Thủ Đức cũng nhƣ địa hình Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong đới địa hình chuyển tiếp giữa vùng đồi núi nâng cao phía Bắc- Đông Bắc thành phố và vùng đồng bằng tích tụ rộng lớn Tây Nam Bộ. Địa hành khu vực không quá phức tạp nhƣng cũng khá đa dạng rất thuận lợi cho việc phát triển về mọi mặt. Khí hậu mang đặc đểm chung của vùng Nam Bộ, thuộc khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa mang tính chất nóng ẩm, mƣa nhiều. Khí hậu có hai vùng rõ rệt: mùa mƣa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4. Nhiệt độ thƣờng dao động trong khoảng 25- 28 độ C, trong những năm gần đây nhiệt độ lên đến 38- 39 độ C hoặc có lúc hạ thấp xuống. Lƣợng mƣa trung bình hằng năm từ 1900 đến 2300 mm, số ngày mƣa trung bình hằng năm là 159 ngày/ năm. Khoảng 90% lƣợng mƣa hằng năm tập trung vào các tháng mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 11. 37
50. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Độ ẩm trung bình hằng năm tƣơng đối cao trung bình khoảng từ 78- 80%, độ ẩm không khí tƣơng đối ổn định. 3.3 Quy trình sản xuất tinh bột mì của làng nghề Hình 3. 1: Quy trình sản xuất tinh bột mì tại làng nghề Sản xuất tinh bột sắn bằng thủ công đƣợc thực hiện ở các công đoạn hết sức đơn giản chỉ cần phá vỡ cấu trúc tế bào và thu hồi tinh bột. Quy trình sản xuất gián đoạn, thiết bị cũ kỹ, lạc hậu, thô sơ không đồng bộ nên mức độ cơ giới hoá thấp. Vì vậy hiệu quả thu hồi tinh bột không cao. 3.4 Hiện trạng sản xuất của làng nghề 3.4.1 Nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm Nguyên liệu chính là khoai mì tƣơi đƣợc thu hoạch từ các vùng trồng khoai mì và thu mua từ các vùng trong tỉnh. Nguyên liệu phụ chủ yếu là bao P.P, bao nhựa PE, 38
51. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn chỉ may, nhãn mác nguồn nguyên liệu này đƣợc nhập từ các nhà máy trong nƣớc. Sản phầm là bột mì tinh khiết để tiêu thụ nội địa. 3.4.2 Các thất thải trong quá trình sản xuất tinh bột mì a. Khí thải Khí thải trong quá trình sản xuất tinh bột mì không lớn, nên vấn đề ô nhiễm khí của làng nghề là không đáng kể. Các nguồn phát sinh gây ô nhiễm môi trƣờng không khí chủ yếu là khí thải từ l đốt dầu cung cấp nhiệt. Các chất ô nhiễm chủ yếu trong khí thải l đốt là CO, SO2, NO và bụi l đốt. Tuy nhiên nồng độ các khí thải CO, SO2, NO và bụi thƣờng không lớn, dƣới tiêu chuẩn cho phép và chỉ ảnh hƣởng cục bộ đến khu vực sản xuất. Hộ dân dùng biogas thay thế dầu nên hạn chế đƣợc các khí ô nhiễm và bụi. Bụi phát sinh bởi phƣơng tiện vận chuyển nguyên liệu, từ công đoạn sàng, sấy, đóng bao. Hơi mùi phát sinh tại các hồ xử lý sinh học bởi quá trình thủy phân các hợp chất hữu cơ sinh ra các khí H2S, NH3, Indol, xe ton tuy nhiên lƣợng hơi này không lớn và chỉ ô nhiễn cục bộ, do đó mức độ ô nhiễm không lớn. Ngoài ra hơi HCN phát sinh trong quá trình sản xuất, thành phần trong sắn là hợp chất Cyanegenic thủy phân giải phóng HCN là axit dễ bay hơi phát tán vào không khí. Tuy nhiên mức độ ô nhiễm chỉ ở khu vực sản xuất, mức độ ô nhiễm không lớn. b. Chất thải rắn Chất thải rắn của làng nghề chủ yếu là bã từ công đoạn lọc, vỏ tạp chất từ khâu bóc vỏ, đất từ hố lắng nƣớc rửa củ và bùn từ các hồ xử lý sinh học. Tuy nhiên tất cả bã và vỏ đƣợc thu gom và đƣợc bán cho các ngƣời thu mua về để tái chế và sử dụng 39
52. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn làm phân bón, làm thức ăn gia súc. Đất từ hồ lắng đƣợc hộ dân thu gom mang trở lại đồn điền trồng sắn. Bùn đƣợc chôn lấp đúng nơi qui định. c. Nhiệt độ và tiếng ồn Nguồn gây ô nhiễm tiếng ồn chủ yếu đƣợc sinh ra từ các công đoạn phân phối, bóc vỏ, rửa, băm và các máy ly tâm. Tại l hơi, tiếng ồn đƣợc sinh ra từ các quạt hút gió và quạt thổi gió. Tại máy phân phối, máy bóc vỏ và máy rửa tiếng ồn dƣợc sinh ra bởi củ sắn tƣơi va vào nhau và vào thành thiết bị. Máy băm, máy mài và các máy ly tâm tiếng ồn sinh ra chủ yếu do sắn và vào nhau và vào thành thiết bị, từ việc băm chặt vật liệu và do sự hoạt động của các động cơ nhƣ : động cơ cánh khuấy, động cơ băng chuyền, hoạt động của các máy ly tâm, máy bơm bột, máy bơm nƣớc. d. Nƣớc thải Nƣớc thải ra từ công đoạn rửa củ, bóc vỏ gỗ có chứa nhiều bùn, cát, mảnh vỏ sắn, axit HCN tạo ra sự phân huỷ Phazeolunatin trong vỏ lụa nhờ xúc tác của men Cyanoaza. Nƣớc thải trong quá trình làm nhỏ củ sắn, tách bã thô và xơ mịn, phân ly và cô đặc dịch sữa tinh bột, chứa nhiều tinh bột, các chất béo và khoáng. Nƣớc thải sau quá trình tinh lọc có chứa các các chất hữu cơ (BOD), các chất vẫn lơ lửng dạng huyền phù (SS) ngoài ra còn chứa các dịch bào Tamin, men và nhiều hợp chất vi lƣợng hoà tan với nƣớc với nồng độ cao. 3.4.3 Nguồn gốc nước thải sản xuất tinh bột mì Các hoạt động chế biến nông sản thực phẩm chính bao gồm: việc rửa, bóc, tách vỏ nguyên liệu; nghiền, xay các loại củ (dong, sắn, đỗ); ngâm, ủ, lọc bột dong, sắn; phơi sấy sản phẩm; vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm Bởi vậy, đối với chất thải rắn chủ yếu là các loại bã sắn, bã dong; vỏ (sắn, dong) kèm với đất cát; xỉ than. Đối với 40
53. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn nƣớc thải, đặc trƣng là có hàm lƣợng hữu cơ cao, thể hiện qua lƣợng BOD, COD trong nƣớc thải lớn hơn hàng chục lần, hàng trăm lần so với quy chuẩn cho phép.Trong những năm gần đây tốc độ đầu tƣ để đổi mới công nghệ nâng cao năng suất và chất lƣợng sản phẩm diễn ra khá nhanh ở hầu hết các lĩnh vực của ngành sản xuất. Tuy nhiên quá trình đầu tƣ đổi mới khoa học c n mang tính chắp vá thiếu đồng bộ, công nghệ sản xuất chỉ tập trung đổi mới ở một số khâu, một số quy trình nhằm giảm bớt sức lao động, tạo ra năng suất cao (nhƣ máy khuấy trộn, máy bóc tách vỏ nông sản, máy hấp tráng miến, máy cắt miến ). Mặt khác do hạn chế về mặt bằng sản xuất và nguồn vốn nên đầu tƣ công nghệ cho sản xuất c n nhỏ lẻ mang tính công đoạn, nhìn chung c n lạc hậu chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu trong tình hình hiện nay. Hơn nữa chủ yếu là các máy móc đƣợc mua lại, đã dùng lâu năm không cải tạo. Cả làng chƣa có bất cứ sự đầu tƣ máy móc nào nhằm giảm thiểu chất thải, bảo vệ môi trƣờng. Do đó, hiệu suất của nguyên liệu không cao, đồng nghĩa là khối lƣợng thải lớn, lại không đƣợc xử lý trƣớc khi thải vào môi trƣờng nên gây ô nhiễm là điều tất yếu. 3.5 Đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng từ sản xuất tinh bột mì của làng nghề 3.5.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất a. Khí thải Khí thải phát sinh trong quá trình sản xuất tinh bột mì không lớn, tuy nhiên cũng có thể kể đến các loại khí sau đây: - Sản xuất tinh bột mì ở quy mô công nghiệp hay nhỏ thƣờng có l cấp nhiệt cho quá trình sấy khô, quá trình chạy máy phát điện khi xảy ra sự cố mất điện. Do vậy khí ô nhiễm có thể phát sinh do quá trình đốt dầu, thành phần chính của các loại khí này là CO2, NOx, SOx, CxHy, bụi 41
54. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn - Để tẩy trắng bột có thể có l đốt lƣu huỳnh tạo SO2. Ngoài ra SO2 c n phát sinh từ khu vực nghiền bột trong trƣờng hợp định lƣợng quá nhiều SO2 vào dung dịch tinh bột. - Trong sản xuất tinh bột mì, hợp chất cyanogenic glucozit thủy phân giải phóng HCN, đây là axit dễ bay hơi, chúng phát tán vào không khí gây ảnh hƣởng tới sức khỏe của con ngƣời và gia súc. - Khí ô nhiễm c n có thể phát sinh từ quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong bã thải rắn hoặc từ các hồ sinh học nhƣ H2S, NH3, xetol có khả năng gây các bệnh về đƣờng hô hấp, ung thƣ gây nguy hiểm cho con ngƣời. - Không khí c n bị ô nhiễm bởi bụi của quá trình vận chuyển khoai mì nguyên liệu từ các khu vực trồng tới các khu vực tập kết khoai mì, đặc biệt là vào mùa khô hoặc bụi phát sinh trong quá trình sàng, sấy khô và đóng gói. b. Chất thải rắn Chất thải rắn đang là mối quan tâm về vấn đề môi trƣờng trong ngành chế biến tinh bột mì. Chất thải rắn từ quá trình chế biến tinh bột mì gồm các loại sau: - Vỏ củ và tạp chất (đất, đá) ở công đoạn bóc vỏ. - Bã khoai mì từ công đoạn trích ly, chiết xuất. - Bùn từ công đoạn xử lý nƣớc thải. Đối với các nhà máy lớn thì vấn đề xử lý chất thải rắn tƣơng đối thuận lợi do từ khi hình thành nhà máy, chất thải rắn đã có phƣơng án xử lý. Vỏ cùi và các tạp chất ở công đoạn rửa, bóc vỏ đƣợc thiết kế khu chôn lấp riêng trong khuôn viên nhà máy. Bã khoai mì từ công đoạn trích ly hầy hết các nhà máy đều ký kết với các cơ sở sản xuất thức ăn chăn nuôi gia súc và hằng ngày bã khoai mì đƣợc chở đi liên tục, do đó giảm đáng kể ô nhiễm môi trƣờng. 42
55. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Đối với các cơ sở làng nghề, phƣơng hƣớng xử lý bã thải gặp rất nhiều khó khăn. Mặc dù đã có những biện pháp tích cực trong giải quyết vấn đề chất thải rắn song so sản xuất nhỏ lẻ kết hợp với ý thức ngƣời dân chƣa cao dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng. Sự yếu kém trong việc quy hoạch bãi chôn lấp và ý thức của ngƣời dân làm mất mỹ quan của khu vực. Bên cạnh những yếu kém c n tồn tại, hiện nay tại làng nghề cũng có những hình thức xử lý chất thải rắn khá hiệu quả, bã đƣợc phơi khô làm nhiên liệu, làm thức ăn trong chăn nuôi. Vỏ đƣợc tận dụng sản xuất phân hữu cơ Đây là cách tận dụng tốt nhất, vừa có ý nghĩa kinh tế, vừa đảm bảo vấn đề vệ sinh môi trƣờng. c. Nƣớc thải Hiện nay vấn đề xử lý nƣớc thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn đƣợc quan tâm nhiều ở các làng nghề thủ công. Nƣớc thải trong quá trình sản xuất tinh bột sắn nhất là tại các làng nghề cùng với nƣớc thải sinh hoạt và chăn nuôi đã đƣợc xử lý bằng hầm Biogas ở một số hộ gia đình. Tuy nhiên số hộ gia đình sử dụng phƣơng pháp này rất ít, chủ yếu nƣớc thải vẫn thải th ng ra mƣơng dẫn chung mà không qua bất kỳ quá trình xử lý sơ bộ nào, dẫn đến tình trạng ách tắc mƣơng dẫn, gây mùi hôi thối, ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời dân và gây mất mỹ quan. Đối với các cơ sở sản xuất qui mô công nghiệp: Tình trạng ô nhiễm môi trƣờng trong chế biến tinh bột sắn đang ở mức báo động, một số nhà máy đã có hệ thống xử lý nhƣng hoạt động không hiệu quả hay chƣa có hệ thống xử lý. Các cơ sở sản xuất mặc nhiên để nƣớc thải chảy ra suối, hoặc xử lý sơ bộ bằng các ao hồ sinh học nhƣng phần lớn chỉ để đối phó với các cơ quan quản lý nhà nƣớc về môi trƣờng. 3.5.2 Ảnh hưởng của khí thải Tác hại của bụi và khí l đốt: Đối với con ngƣời: khi tiếp xúc với bụi và khí thải trong thời gian dài thì sẽ mắc 43
56. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn một số chứng bệnh sau:Viêm mũi, viêm phế quản, viêm phổi, viêm giác mạc Đối với thực vật: bụi bám trên lá cây sẽ làm giảm khả năng quang hợp của cây xanh dẫn đến giảm năng suất cây trồng, cây trồng chậm phát triển. Đối với trang thiết bị, công trình: bụi bám trên bề mặt các thiết bị và công trình sẽ làm giảm tuổi thọ thiết bị, công trình. Khí l đốt : COx, SO2, NOx các khí này thải ra gây tác hại lâu dài với tầng ôzôn nhƣ: hiệu ứng nhà kính, suy giảm tầng ô zôn Hơi HCN và các khí : H2S, NH3, Indol, xeton và khí l đốt khi tiếp xúc lâu dài gây khó chịu, chóng mặt, đau đầu, mỏi mệt, buồn nôn 3.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tiếng ồn Chủ yếu ảnh hƣởng tới con ngƣời, nhƣ gây các bệnh về thần kinh, đau dầu, chóng mặt, mệt mỏi, giảm sự tập trung lao động dẫn đến tai nạn lao động, gây bệnh điếc nghề nghiệp, giảm năng suất làm việc của công nhân. Đặc biệt nhiệt độ càng cao thì khí HCN và khí từ các hồ bốc hơi càng nhiều và làm cho môi trƣờng không khí càng trở nên ô nhiễm hơn. 3.5.4 Ảnh hưởng từ nước thải sản xuất đến môi trường xung quanh Các thành phần hữu cơ nhƣ tinh bột, protein, xenluloza, pectin, đƣờng có trong nguyên liệu củ khoai mì tƣơi là nguyên nhân gây ô nhiễm cao cho các d ng nƣớc thải của các nhà máy, cơ cở sản xuất tinh bột mì. Nƣớc thải sinh ra từ các công đoạn sản xuất tinh bột mì có các thông số đặc trƣng: pH thấp, hàm lƣợng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua làm lƣợng chất rắn lơ lửng (SS), TSS rất cao, các chất dinh dƣỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD), với nồng độ rất cao trong thành phần của vỏ và lõi củ khoai mì có chứa Cyanua (CN-) là một trong những chất đôc hại có khả năng gây ung thƣ. 44
57. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Bảng 3. 1: Tính chất nƣớc thải ngành tinh bột mì STT Chỉ tiêu Đơn vị Bể rửa, b c vỏ và Sàng, Tổng b m nhỏ lọc hợp 1 pH - 4.9 4.5 4.7 2 SS Mg/l 1300 3300 2300 o 3 BOD5 (20 C) Mg/l 3500 9500 7000 4 COD Mg/l 6300 11500 8900 5 Nitơ tổng Mg/l 90 250 170 6 Photpho tổng Mg/l 15 45 30 7 CN- Mg/l 25 15 20 (Nguồn: Quản lý công nghiệp trong ngành chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam, Lê Văn Khoa, 2002) [6]. Độ pH: Độ pH của nƣớc thải quá thấp sẽ làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc tiếp nhận do các loại vi sinh vật có tự nhiên trong nƣớc bị kìm hãm sự phát triển. Ngoài ra khi nƣớc thải có tính axit sẽ có tính ăn m n, làm mất cân bằng trao đổi chất tế bào, ức chế sự phát sinh bình thƣờng của quá trình sống. Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng: Hàm lƣợng chất lơ lửng cao: Các chất rắn lơ lửng làm cho nƣớc đục màu và có màu, không những làm mất vẻ mỹ quan mà quan trọng nó hạn chế độ sâu tầng nƣớc đƣợc ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hƣởng đến quá trình quang hợp của tảo, rong rêu, giảm quá trình trao đổi oxy và truyền sáng, dẫn nƣớc đến tình trạng kị khí. Mặt khác một phần cặn lắng xuống đáy gây bồi lắng ở cống thoát nƣớc, cản trở sự lƣu thông nƣớc, đồng thời thực hiện quá trình thủy phân kị khí giải phóng ra mùi hôi thối gây ô nhiễm cho khu vực xung quanh. 45
58. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Các chất dinh dƣỡng N, P: Các chất dinh dƣỡng gây nên hiện tƣợng phú dƣỡng hóa nguồn nƣớc ảnh hƣởng tới chất lƣợng nƣớc và sự sống của thủy sinh. Nồng độ các chất nito, phospho cao gây ra hiện tƣợng phát triển bùng nổ các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây ra hiện tƣợng thiếu oxy. Nếu nồng độ oxy giảm đến 0 gây ra hiện tƣợng thủy vực chết ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc của thủy vực. Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nƣớc tạo thành lớp màng khiến cho bên dƣới không có ánh sáng. Quá trình quang hợp của thực vật tầng dƣới bị ngƣng trệ. Tất cả các hiện tƣợng trên gây tác động xấu tới chất lƣợng nƣớc, ảnh hƣởng tới hệ thủy sản và cấp nƣớc. Các chất hữu cơ BOD5,COD: Các chất hữu cơ chủ yếu trong nƣớc thải sinh hoạt là Carbonhydrate. Đây là hợp chất dễ dàng bị vi sinh vật phân hủy bằng cơ chế sử dụng oxi h a tan trong nƣớc để oxi hóa các hợp chất hữu cơ. Sự ô nhiễm các chất hữu cơ sẽ dẫn đến suy giảm nồng độ oxy trong nƣớc do vi sinh vật sử dụng oxi h a tan để phân hủy các chất hữu cơ làm oxi h a tan sẽ giảm, gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên thủy sinh. Nồng độ oxi hòa tan DO: Do bị ô nhiễm sinh học nên nƣớc thải của làng nghề có nồng độ oxi h a tan thấp. Oxi là chất không thể thiếu đƣợc đối với tất cả các cá thể sống trên cạn cũng nhƣ dƣới nƣớc. Oxi duy trì quá trình trao đổi chất, sinh ra năng lƣợng cho sự sinh trƣởng và tái sản xuất sinh học. Khi nƣớc thải này h a vào các nguồn nƣớc, quá trình oxi hóa diễn ra làm giảm nồng độ oxi tại các nguồn nƣớc này, thậm chí có thể đe dọa sự sống của các loài cá cũng nhƣ các sinh vật trong nƣớc. Xyanua (CN-): 46
59. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn CN- là độc chất đối với sinh vật, nồng độ CN- trong nƣớc thải cao sẽ ảnh hƣởng tiêu cực tới hiệu quả xử lý của các công trình xử lý sinh học do đó trƣớc khi đƣa vào công trình xử lý, nƣớc thải phải đƣợc xử lý. 3.6 Đánh giá hiện trạng nƣớc thải tinh bột mì 3.6.1 Thành phần nước thải tinh bột mì tại các cơ sở sản xuất. Nƣớc thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất có các thông số nhiễm nhƣ: COD, BOD, các chất dinh dƣỡng chƣa Nitơ, Phospho .với nồng độ rất cao vƣợt nhiều lần so với tiêu chuẩn môi trƣờng. Bảng 3. 2: Kết quả phân tích nƣớc thải tại cơ sở 1 Chỉ tiêu Đơn Kết quả QCVN 40:2011/BTNMT vị (NT1) A B pH - 4,6 6-9 5,5-9 COD mg/l 2878 75 74,25 BOD5 mg/l 1256 30 50 TSS mg/l 1015 50 495 Tổng N mg/l 72 15 30 Tổng P mg/l 16 4 6 Xyanua (CN-) mg/l 0,19 0,07 0,1 (Nguồn : Kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm) Bảng 3. 3: Kết quả phân tích nƣớc thải tại cơ sở 2 Chỉ tiêu Đơn Kết quả QCVN 40:2011/BTNMT vị (NT2) A B pH - 4.8 6-9 5,5-9 COD mg/l 2418 75 74,25 BOD5 mg/l 1029 30 50 TSS mg/l 1017 50 495 Tổng N mg/l 66 15 30 Tổng P mg/l 14 4 6 Xyanua (CN-) mg/l 0,15 0,07 0,1 (Nguồn : Kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm) 47
60. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Bảng 3. 4: Kết quả phân tích nƣớc thải tại cơ sở 3 Chỉ tiêu Đơn Kết quả QCVN 40:2011/BTNMT vị (NT3) A B pH - 4.6 6-9 5,5-9 COD mg/l 2607 75 74,25 BOD5 mg/l 1152 30 50 TSS mg/l 1103 50 495 Tổng N mg/l 51 15 30 Tổng P mg/l 14 4 6 Xyanua (CN-) mg/l 0,16 0,07 0,1 (Nguồn : Kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm) 3.6.2 So sánh các chỉ tiêu với QCVN 40:2011/BTNMT 5.6 5.5 5.5 5.5 5.4 5.2 5 4.8 4.8 4.6 4.6 4.6 4.4 4.2 4 NT1 NT2 NT3 QCVN pH Hình 3. 2: Biểu đồ thể hiện độ pH nƣớc thải tinh bột mì của 3 cơ sở sản xuất. Nhận xét: Qua hình 3.2 cho thấy nƣớc thải của cơ sở 1 có pH= 4,6; nƣớc thải của cơ sở 2 có pH=4.8; nƣớc thải của cơ sở 3 có pH= 4,6 đều vƣợt ngƣỡng cho phép so với quy chuẩn. 48
61. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3500 3000 2878 2607 2500 2418 2000 1500 1000 500 74.25 74.25 74.25 0 NT1 NT2 NT3 QCVN (mg/l) COD (mg/l) Hình 3. 3: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng COD trong nƣớc thải của 3 cơ sở sản xuất Nhận xét: Qua hình 3.3 cho thấy: - Hàm lƣợng COD của cơ sở 1 là 2878 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 38,76 lần. - Hàm lƣợng COD của cơ sở 2 là 2418 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 32,57 lần. - Hàm lƣợng COD của cơ sở 3 là 2607 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 35,11 lần. 49
62. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 1400 1256 1200 1152 1029 1000 800 600 400 200 50 50 50 0 NT1 NT2 NT3 QCVN (mg/l) BOD5 (mg/l) Hình 3. 4: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải của 3 cơ sở Nhận xét: Qua hình 3.4 cho thấy: - Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải của cơ sở 1 là 1152 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 23,04 lần. - Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải của cơ sở 2 là 1029 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 20,58 lần. - Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải của cơ sở 3 là 1256 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 25,12 lần. 50
63. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 1200 1103 1015 1017 1000 800 600 495 495 495 400 200 0 NT1 NT2 NT3 QCVN (mg/l) TSS (mg/l) Hình 3. 5: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng tổng chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải của 3 cơ sở sản xuất Nhận xét: Qua hình 3.5 cho thấy: - Tổng chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải của cơ sở 1 là 1015 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 2,05 lần. - Tổng chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải của cơ sở 2 là 1017 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 2,05 lần. - Tổng chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải của cơ sở 3 là 1103 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 2,23 lần. 51
64. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 80 72 70 66 60 51 50 40 30 30 30 30 20 10 0 NT1 NT2 NT3 QCVN (mg/l) Tổng N (mg/l) Hình 3. 6: Biểu đồ thể hiện tổng Nitơ trong nƣớc thải của 3 cơ sở sản xuất Nhận xét: Qua hình 3.6 cho thấy: - Tổng Nitơ trong nƣớc thải của cơ sở 1 là 72 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 2,4 lần. - Tổng Nitơ trong nƣớc thải của cơ sở 2 là 66 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 2,2 lần. - Tổng Nitơ trong nƣớc thải của cơ sở 3 là 51 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 1,7 lần. 52
65. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 18 16 16 14 14 14 12 10 8 6 6 6 6 4 2 0 NT1 NT2 NT3 QCVN (mg/l) Tổng P (mg/l) Hình 3. 7: Biểu đồ thể hiện tổng Phospho trong nƣớc thải của 3 cơ sở sản xuất Nhận xét: Qua hình 3.7 cho thấy: - Tổng Phospho trong nƣớc thải của cơ sở 1 là 16 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 2,67 lần. - Tổng Phospho trong nƣớc thải của cơ sở 2 là 14 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 2,33 lần. - Tổng Phospho trong nƣớc thải của cơ sở 3 là 14mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép 2,33 lần. 53
66. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 0.2 0.19 0.18 0.16 0.16 0.15 0.14 0.12 0.1 0.1 0.1 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 NT1 NT2 NT3 QCVN (mg/l) CN- (mg/l) Hình 3. 8: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng Xyanua (CN-) trong nƣớc thải của 3 cơ sở Nhận xét: Qua hình 3.8 cho thấy: - Hàm lƣợng CN- trong nƣớc thải của cơ sở 1 là 0,19 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép là 1,9 lần. - Hàm lƣợng CN- trong nƣớc thải của cơ sở 2 là 0,15 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép là 1,5 lần. - Hàm lƣợng CN- trong nƣớc thải của cơ sở 3 là 0,16 mg/l vƣợt ngƣỡng cho phép là 1,6 lần. 54
67. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Nhận xét chung: Ngành chế biến tinh bột mì sử dụng rất nhiều nƣớc trong quá trình sản xuất nên lƣợng nƣớc thải phát sinh từ hoạt động này khá nhiều khoảng 4,8 m3/1 tấn sản phẩm. Nƣớc thải này luôn chứa một lƣợng lớn các chất hữu cơ bao gồm các hợp chất của cacbon, nitơ, photpho. Các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật gây mùi hôi, thối làm ô nhiễm nguồn nƣớc tiếp nhận. Phần lớn chất rắn lở lửng có trong nƣớc thải ngành tinh bột mì ở dạng vô cơ. Khi thải ra môi trƣờng tự nhiên, các chất này có khả năng lắng và tạo thành một lớp dày ở đáy nuồn nƣớc, phá hủy hệ sinh vật. Lớp bùn lắng này còn chứa các chất hữu cơ có thể làm cạn kiệt oxi trong nƣớc và tạo ra các loại khí nhƣ H2S, CO2, CH4 gây ô nhiễm môi trƣờng. Qua khảo sát tại các đƣờng rãnh cống thoát nƣớc gần cơ sở sản xuất thì em thấy nƣớc thải sản xuất tại các cở sở sản xuất tinh bột mì có hiện tƣợng gây mùi hôi khó chịu, nếu để lâu ngày thì sẽ càng bốc mùi nhiều hơn. Hiện tại thì các cơ sở sản xuất tại làng nghề quận Thủ Đức xả thải trực tiếp ra cống nƣớc thải sinh hoạt và chƣa qua hệ thống xử lý nƣớc thải. 3.7 Khảo sát ngƣời dân địa phƣơng đƣờng Tam Châu (quận Thủ Đức) về ảnh hƣởng của nƣớc thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì. Trƣớc hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng do ảnh hƣởng của nƣớc thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì, ngƣời dân trong khu vực đã có những nhận định về mức độ ảnh hƣởng về môi trƣờng nƣớc và môi trƣờng không khí tại khu vực sinh sống. Từ đó, đƣa ra những kiến nghị, đề xuất khắc phục những tổn thất, ô nhiễm môi trƣờng do nƣớc thải sản xuất tinh bột mì gây ra. Để bƣớc đầu xác định đƣợc mức độ ảnh hƣởng, em tiến hành phát 40 phiếu khảo sát cho các hộ dân khu vực lân cận cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức, thu đƣợc kết quả nhƣ sau: 55
68. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.1 Khảo sát nước thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì có ảnh hưởng đến môi trường không. Bảng 3. 5: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng Mức độ Số phiếu Tỷ lệ (%) C ảnh hƣởng 29 72.5 Không ảnh hƣởng 9 22.5 Không rõ 2 5 Tổng 40 100 Tỷ lệ (%) 5% 22.50% 72.50% Có ảnh hưởng Không ảnh hưởng Không rõ Hình 3. 9: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng của nƣớc thải tinh bột mì Nhận xét: Hình 3.9 cho thấy có đến 72,5% ý kiến của ngƣời dân cho rằng nƣớc thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì có ảnh hƣởng đến môi trƣờng, 22,5% ý kiến cho rằng không ảnh hƣởng và 5% ý kiến không rõ. 56
69. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.2 Khảo sát mức độ ảnh hưởng của nước thải sản xuất tinh bột mì đến môi trường như thê nào. Bảng 3. 6: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng Mức độ Số phiếu Tỷ lệ (%) Rất ảnh hƣởng 27 67.5 Ảnh hƣởng nhẹ 11 27.5 Không rõ 2 5 Tổng 40 100 Tỷ lệ (%) 5% 27.50% 67.50% Rất ảnh hưởng Ảnh hưởng nhẹ Không rõ Hình 3. 10: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng của nƣớc thải tinh bột mì đến môi trƣờng. Nhận xét: Hình 3.10 cho thấy có đến 67,5% ý kiến của ngƣời dân cho rằng nƣớc thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì rất ảnh hƣởng đến môi trƣờng; 27,5% ý kiến cho rằng ảnh hƣởng nhẹ; 5% còn lại không rõ. 57
70. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.3 Khảo sát dựa trên bảng 3.6, với mức độ ảnh hưởng như thế thì đã gây ô nhiễm môi trường chưa. Bảng 3. 7: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng Mức độ Số phiếu Tỷ lệ (%) Gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng 14 35 Gây ô nhiễm môi trƣờng 24 60 Chƣa gây ô nhiễm môi trƣờng 2 5 Tổng 40 100 Tỷ lệ (%) 5% 35.00% 60.00% Gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Gây ô nhiễm môi trường Chưa gây ô nhiễm môi trường Hình 3. 11: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ gây ô nhiễm môi trƣờng của nƣớc thải tinh bột mì. Nhận xét: Hình 3.11 cho thấy hầu hết ngƣời dân đều cho rằng nƣớc thải tinh bột mì gây ô nhiễm môi trƣờng. Có đến 63,16% ý kiến gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng; 36,84% ý kiến gây ô nhiễm môi trƣờng. 58
71. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.4 Khảo sát nước thải sản xuất tinh bột mì thải ra tập trung nhiều ở đâu. Bảng 3. 8: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng Nơi xả thải Số phiếu Tỷ lệ (%) Bề mặt kênh, mƣơng 17 42.5 Cống thoát nƣớc sinh hoạt 23 57.5 Không rõ 0 0 Tổng 40 100 Tỷ lệ (%) 0% 42.50% 57.50% Bề mặt kênh, mương Cống thoát nước sinh hoạt Không rõ Hình 3. 12: Ý kiến của ngƣời dân về nơi xả thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì. Nhận xét: Hình 3.12 cho thấy nƣớc thải tinh bột mì tập trung chủ yếu ở cống thoát nƣớc sinh hoạt là 57,5%; còn lại là 42,5% xả thải ở bề mặt kênh, mƣơng. 59
72. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.5 Khảo sát nước thải sản xuất tinh bột mì thải ra môi trường thì làm cho nước ở địa phương biến đổi như thế nào. Bảng 3. 9: Kết quả khảo sát ngƣời dân địa phƣơng Mức độ Số phiếu Tỷ lệ (%) Bị ô nhiễm nặng nề 25 62.5 Ô nhiễm bình thƣờng 19 47.5 Ô nhiễm ít 4 10 Chƣa gây ô nhiễm 0 0 Tổng 40 100 Tỷ lệ (%) 0% 10% 47.50% 62.50% Bị ô nhiễm nặng nề Ô nhiễm bình thường Ô nhiễm ít Chưa gây ô nhiễm Hình 3. 13: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng nƣớc thải tinh bột mì khi thải ra môi trƣờng. Nhận xét: Hình 3.13 cho thấy ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng nƣớc thải tinh bột mì thải ra môi trƣờng với 62,5% bị ô nhiễm nặng nề; 47,5% ô nhiễm bình thƣờng; còn lại là ô nhiễm ít chiếm 10%. 60
73. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.6 Khảo sát nước thải sản xuất tinh bột mì thải ra môi trường gây ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng nước giếng. Bảng 3. 10: Kết quả khảo sát ý kiến ngƣời dân Mức độ Số phiếu Tỷ lệ (%) Ảnh hƣởng nặng 33 82.5 Ảnh hƣởng ít 7 17.5 Chƣa gây ảnh hƣởng 0 0 Tổng 40 100 Tỷ lệ (%) 0 17.50% 82.50% Ảnh hưởng nặng Ảnh hưởng ít Chưa gây ảnh hưởng Hình 3. 14: Ý kiến của ngƣời dân về mức độ ảnh hƣởng của nƣớc thải tinh bột mì đến chất lƣợng nƣớc giếng. Nhận xét: Hình 3.14 cho thấy hầu hết ngƣời dân cho rằng nƣớc thải bột mì ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc giếng. Ảnh hƣởng nặng là 82,5%; còn lại là ảnh hƣởng ít 17,5%. 61
74. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.7 Khảo sát nước thải có đặc điểm về mùi như thế nào. Bảng 3. 11: Kết quả khảo sát ý kiến ngƣời dân Mức độ Số phiếu Tỷ lệ (%) Mùi hôi kh chịu 37 92.5 Ít mùi 3 7.5 Không rõ 0 0 Tổng 40 100 Tỷ lệ (%) 0% 7.50% 92.50% Mùi hôi khó chịu Ít mùi Không rõ Hình 3. 15: Ý kiến của ngƣời dân về mùi hôi của nƣớc thải tinh bột mì. Nhận xét: Hình 3.15 cho thấy hầu hết ý kiến của ngƣời dân đều cho rằng nƣớc thải tinh bột mì có mùi hôi khó chịu chiếm 92,5%; còn lại 7,5% là ít mùi. 62
75. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.7.8 Khảo sát phạm vi phát tán mùi của nước thải tinh bột mì. Bảng 3. 12: Kết quả khảo sát ý kiến ngƣời dân Phạm vi phát tán Số phiếu Tỷ lệ (%) Ở nhiều nơi 4 10 Ở địa phƣơng 36 90 Không rõ 0 0 Tổng 40 100 Tỷ lệ (%) 0% 10% 90% Ở nhiều nơi Ở địa phương Không rõ Hình 3. 16: Ý kiến của ngƣời dân về phạm vi phát tán mùi của nƣớc thải tinh bột mì. Nhận xét: Hình 3.16 cho thấy hầu hết ý kiến của ngƣời dân về phạm vi phát tán mùi của nƣớc thải tinh bột mì ở địa phƣơng là 90%; c n lại số ít phát tán ở nhiều nơi là 10%. 63
76. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 3.8 Đề xuất giải pháp thân thiện với môi trƣờng Một số định hƣớng và giải pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng nƣớc do nƣớc thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì gây ra: - Trong quá trình sản xuất, các cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức thải ra cống thoát nƣớc thải sinh hoạt gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc. Vì vậy, nƣớc thải trƣớc khi thải ra cống thoát nƣớc phải đƣợc xử lý. - Đối với cơ quan quản lý môi trƣờng thƣờng xuyên kiểm tra, giám sát việc chấp hành pháp luật về bảo vệ môi trƣờng của các cơ sở sản xuất. - Vận động các công nhân trong cơ sở nên ý thức bảo vệ môi trƣờng. - Đào tạo, hƣớng dẫn kiến thức chuyên môn về môi trƣờng cho công nhân thực hiện việc để bảo vệ môi trƣờng xung quanh. 3.8.1 Thí nghiệm làm sản phẩm giấy bằng phương pháp thủ công Nguyên liệu: - Tinh bột mì tách từ nƣớc thải - Giấy qua sử dụng - Nƣớc Dụng cụ: - Khuôn để xeo giấy Các bƣớc tiến hành: Bƣớc1: Ngâm tinh bột mì trong 3 ngày cho tinh bột mì nở ra.Sau đó cho tro bếp và giấy qua sử dụng rồi đêm xây nhuyễn thành hỗn hợp tiếp theo đêm hỗn hợp cho vào cối giã nhuyễn lần nữa. 64
77. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Hình 3. 17: Xây nhuyễn hỗn hợp. Bƣớc 2: Lấy khuôn bỏ vào trong nƣớc rồi đem hỗn hợp đã trộn tràn đều trên khuôn gỗ (lắc đều cho hỗn hợp trải đều). Hình 3. 18:Xeo giấy. Bƣớc 3: Nhấc khuôn lên khỏi nƣớc và nghiên nhẹ khuôn cho nƣớc chảy ra hết. Đem hong khô sau đó dùng vải chà nhẹ trên bề mặt cho mịn. 65
78. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Bƣớc 4: Nhấc nhẹ lớp giấy ra khỏi khuôn rồi đem đi phơi. Sau khi đã khô hoàn toàn thu đƣợc giấy thành phẩm. 3.8.2 Sản phẩm giấy thủ công Hình 3. 19: Sản phẩm giấy làm từ tinh bột mì. Nhận xét: Sản phẩm giấy từ tinh bột thu hồi từ lọc lƣới đạt chất lƣợng tốt hơn, giấy thu đƣợc mỏng, mềm không thô ráp và dày nhƣ sản phẩm giấy từ tinh bột mì thu hồi bằng keo tụ, do trong quá trình thu hồi tinh bột mì bằng keo tụ còn chứa hóa chất nên chật lƣợng giấy không tốt bằng tinh bột mì thu hồi bằng lọc lƣới. 66
79. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Sản phẩm làm từ tinh bột sau keo tụ Sản phẩm làm từ tinh bột sau lọc lƣới Tỉ lệ: TB : BG = 1:1 ( 5g : 5g) Tỉ lệ: TB : BG = 1:1( 5g : 5g) Kích thƣớc: L x B x H= 90 x 70 x 1(mm) Kích thƣớc: L x B x H= 150x 95x0.5(mm) Nhận xét: giấy làm từ tinh bột sau keo tụ Nhận xét: giấy làm từ tinh bột sau lọc lƣới độ mềm thấp, màu sắc của giấy có màu độ mềm khá, màu sắc của giấy có màu xám vàng, bề mặt giấy không ph ng, trắng ngà, bề mặt giấy ph ng nhƣng ghồ không mịn. ghề. Tỉ lệ: TB : BG = 1:2 ( 2g : 4g) Tỉ lệ: TB : BG = 1:2 ( 3g : 6g) Kích thƣớc: L x B x H= 85x 50x1(mm) Kích thƣớc: L x B x H= 120x 80x0.5(mm) Nhận xét: giấy làm từ tinh bột sau keo tụ Nhận xét: giấy làm từ tinh bột sau lọc lƣới độ mềm thấp, màu sắc của giấy có màu độ mềm khá, màu sắc của giấy có màu vàng trắng, bề mặt giấy sạm , ghồ ghề trắng sáng, bề mặt giấy ph ng, hơi láng độ không mịn. dẻo khá. 67
80. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Tỉ lệ: TB : BG = 2:1 ( 4g : 2g) Tỉ lệ: TB : BG = 2:1 ( 6g : 3g) Kích thƣớc: L x B x H= 127x 45x1(mm) Kích thƣớc: L x B x H= 97x 44x0.5(mm) Nhận xét: giấy làm từ tinh bột sau keo tụ Nhận xét: giấy làm từ tinh bột sau lọc lƣới độ mềm thấp, màu sắc của giấy có màu độ mềm khá, màu sắc của giấy có màu xám vàng, bề mặt giấy nhăn, không trắng ngà, bề mặt giấy không ph ng mịn,cứng. nhƣng độ dẻo khá, độ lắng chƣa đạt. Nhận xét chung: qua những sản phẩm giấy làm theo tỷ lệ ta thấy sản phẩm giấy làm từ tnh bột lọc lƣới đạt tốt hơn về độ sáng, độ ph ng cũng nhƣ độ dẻo tuy nhiên độ lắng thì chƣa đạt cần phải qua mài nhẵn hơn, độ dày cần phải qua máy ép mỏng hơn. Sản phẩm ứng dụng: Hình 3. 20: Sản phẩm ứng dụng trong cuộc sống. 68
81. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua quá trình nghiên cứu về ảnh hƣởng nƣớc thải từ làng nghề sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức em rút ra đƣợc một số kết quả nhƣ sau: Về tình hình sản xuất và thực trạng phát sinh chất thải: Cơ sở sản xuất với các công nghệ thô sơ, mỗi ngày trung bình sản xuất ra 6 tấn tinh bột mì và lƣợng nƣớc thải ra khoảng 30m3/ngày đêm ( 1 tấn khoai mì/4,8 m3 nƣớc). Về chất lƣợng nƣớc thải sản xuất của cơ sở sản xuất tinh bột mì có các chỉ tiêu là: COD vƣợt ngƣỡng cho phép khoảng 38,76 lần; BOD5 vƣợt ngƣỡng cho phép khoảng 25,12 lần; tổng chất rắn lơ lửng (TSS) vƣợt ngƣỡng cho phép khoảng 2,05 lần; hàm lƣợng tổng Phospho vƣợt ngƣỡng cho phép khoảng 2,67 lần; hàm lƣợng Nitơ tổng vƣợt ngƣỡng cho phép khoảng 2,3 lần; hàm lƣợng Xyanua vƣợt ngƣỡng cho phép khoảng 1,9 lần. Về nƣớc thải ảnh hƣởng đến môi trƣờng không khí, theo kết quả khảo sát cho thấy hầy hết ngƣời dân ở địa phƣơng đều cho rằng môi trƣờng không khí bị ảnh hƣởng bởi nƣớc thải sản xuất tinh bột mì. Ngƣời dân cho biết nƣớc thải của các cơ sở có mùi hôi khó chịu, mùi chua và phát tán mạnh khi thời tiết nắng nóng. Bài nghiên cứu đƣa ra giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng nƣớc trong ngành công nghiệp sản xuất tinh bột mì và đƣa ra biện pháp làm giấy thủ công từ tinh bột mì. Tuy nhiên cần phải nghiên cứu thêm các ứng dụng khác thân thiện với môi trƣờng. 69
82. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn 4.2 Kiến nghị 4.2.1 Đối với các cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức - Đảm bảo môi trƣờng và cảnh quan: mỗi ngày phải thực hiện đầy đủ hoạt động vệ sinh nơi làm việc. - Cần xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải với quy mô nhỏ. - Vận động viên các công nhân ý thức bảo vệ môi trƣờng 4.2.2 Với cơ quan quản lý môi trƣờng - Khuyến khích các cơ sở sản xuất với quy mô hộ gia đình thực hiện việc bảo vệ môi trƣờng. - Xem xét việc áp dụng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trƣờng trong điều kiện cụ thể của từng cơ sở xử lý cho phù hợp với tình hình thực tế. - Thu phí nƣớc thải, xử phạt hành vi gây ô nhiễm môi trƣờng và không thực hiện đầy đủ các quy định bảo vệ môi trƣờng. 70
83. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tiếng Việt [1] Bảo quản và chế biến sắn, Cao Văn Hùng, 200, [5]. [2] Quản lý công nghiệp trong ngành chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam, Lê Văn Khoa, 2002,[6]. [3] Công ty môi trƣờng Ngọc Lân, “Xử lý nƣớc thải tinh bột sắn”, [4] Viện khoa học kỹ thuật Miền Nam, Ngày 03/03/2014, “Sản xuất sắn trên thế giới và Việt Nam”, 4373.html [5] Luật Bảo vệ Môi trƣờng, (2005), Nxb Chính trị Quốc gia Hà Nội. [6] Lê Văn Khoa, SanderBoot, (2002), Quản lý môi trƣờng trong ngành chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam. II. Tiếng Anh [7] Gary W. Vanloon and Stephen j. Duffy, (2000), Environmental Chemistry A Global Perspective, Oxfỏd University press, New York. [8] Paper JAAPU. PO Bõ 154 Eltehes planad 2, FIN – 00131 HELSINKI Finald. 71
84. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn PHIẾU KHẢO SÁT Thời gian khảo sát: Ngày tháng năm 2018 Xin các (ông/bà ) vui lòng trả lời một số câu hỏi sau đây. Cảm ơn (ông/bà ) (hãy trả lời hoặc đánh dấu X vào câu trả lời phù hợp với ý kiến của ông/bà ). Phần I. Thông tin chung 1. Họ và tên : 2. Nghề nghiệp: Tuổi: 3. Giới tính: Nam Nữ 4. Địa chỉ: Phần II. Nội dung khảo sát 1. Nước thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì có ảnh hưởng đến môi trường không? Có ảnh hƣởng Không ảnh hƣởng Không rõ 2. Mức độ ảnh hưởng của nước thải cơ sở sản xuất tinh bột mì đến môi trường như thế nào? Rất ảnh hƣởng Ảnh hƣởng nhẹ Không rõ 3. Với mức độ ảnh hưởng như thế thì đã gây ô nhiễm môi trường chưa? Ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng Gây ô nhiễm môi trƣờng Chƣa gây ô nhiễm môi trƣờng 4. Nước thải sản xuất tinh bột mì thải ra tập trung nhiều ở đâu? 72
85. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn Bề mặt kênh, mƣơng Cống thoát nƣớc sinh hoạt Không rõ 5. Nước thải sản xuất tinh bột mì khi thải ra môi trường thì làm cho nước ở đó biến đổi như thế nào? Bị ô nhiễm nặng nề Ô nhiễm ở mức độ bình thƣờng Ít gây ô nhiễm Chƣa gây ô nhiễm 6. Nước thải của các cơ sở sản xuất tinh bột mì thải ra môi trường gây ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng nước giếng? Ảnh hƣởng nặng Ít gây ảnh hƣởng Chƣa gây ảnh hƣởng 7. Nước thải có đặc điểm về mùi như thế nào? Mùi hôi khó chịu Ít mùi Không rõ 8. Phạm vi phát tán mùi của nước thải như thế nào? Ở nhiều nơi Ở địa phƣơng Không rõ Phần III. Kiến nghị của ngƣời dân đối với các cơ sở sản xuất tinh bột mì quận Thủ Đức: 73
86. Đồ án tốt nghiệp Th.S Trịnh Trọng Nguyễn TP. HCM, ngày tháng năm 2018 Sinh viên khảo sát Ngƣời đƣợc khảo sát (Ký và ghi rõ họ tên) Bùi Thị Bích Thủy 74