đồ án nước thải cao su

Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được bàn luận một cách sâu sắc trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới. Trái đất – ngôi nhà chung của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thoái và cạn kiệt dần nguồn tài nguyên, nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường trên thế giới ngày nay là do các hoạt động kinh tế xã hội. Các hoạt động này, một mặt đã cải thiện chất lượng cuộc sống con người và môi trường, mặt khác đem lại hàng loạt các vấn đề như: Khan hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường khắp nơi trên thế giới. Ngành công nghiệp chế biến mủ cao su là một trong những ngành công nghiệp hàng đầu của nước ta và tiềm năng phát triển của ngành này vô cùng lớn. Theo xu hướng phát triển chung của thế giới thì nhu cầu tiêu thụ cao su ngày càng tăng. Cao su được sử dụng hầu hết trong những lĩnh vực từ nhu cầu sinh hoạt hằng ngày đến nhu cầu nhiên liệu công nghiệp và xuất khẩu. Ngoài tiềm năng công nghiệp, cây cao su còn có tác dụng phủ xanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi, xói mòn, tạo môi trường không khí trong lành… Hiện nay, để chế biến hết lượng số mủ cao su thu hoạch được nâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía Nam, chủ yếu tập trung ở các tỉnh Đông Nam Bộ như Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước. Những năm gần đây, cao su trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược mang lại hàng trăm triệu USD cho đất nước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong nhà máy và hàng trăm ngàn công nhân làm việc trong các nông trường cao su. Tuy nhiên tăng trưởng kinh tế chỉ là điều kiện cần và sẽ không bền vững nếu không kết hợp yếu tố môi trường – xã hội. Ở nước ta, ước tính hàng năm ngành chế biến mủ cao su thải ra khoảng 5 triệu m3 nước thải. Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như acetic, đường, protein, chất béo… Hàm lượng COD đạt đến 2.500 – 35.000 mgl, BOD từ 1.500 – 12.000 mgl được xả ra nguồn tiếp nhận mà chưa được xử lý hoàn toàn ảnh hưởng trầm trọng đến thủy sinh vật trong nước. Ngoài ra vấn đề mùi hôi phát sinh do chất hữu cơ bị phân hủy kỵ khí tạo thành mercaptan và H2S ảnh hưởng môi trường không khí khu vực xung quanh. Do đó vấn đề đánh giá và đưa ra phương án khả thi cho việc xử lý lượng nước thải chế biến mủ cao su được nhà nước và chính quyền địa phương quan tâm một cách đầy đủ.

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG



GVHD: Trương Thị Thùy Trang CN: Công nghệ kỹ thuật môi trường

Thành viên: Nguyễn Thị Lựu

Lê Thị Thanh Tuyền

Đỗ Phong Bình

TP.Hồ Chí Minh, Ngày 020 tháng 05 năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG CAO ĐẰNG KINH TẾ CÔNG NGHỆ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG



ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

TRƯƠNG THỊ THÙY TRANG NGUYỄN THỊ LỰU

LÊ THỊ THANH TUYỀN

ĐỖ PHONG BÌNH

TP.HCM, Ngày 20 tháng 05 năm 2016

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được bàn luận mộtcách sâu sắc trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới.Trái đất – ngôi nhà chung của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thoái và cạn kiệt dầnnguồn tài nguyên, nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường trên thế giới ngày nay

là do các hoạt động kinh tế - xã hội Các hoạt động này, một mặt đã cải thiện chất lượngcuộc sống con người và môi trường, mặt khác đem lại hàng loạt các vấn đề như: Khanhiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường khắpnơi trên thế giới

Ngành công nghiệp chế biến mủ cao su là một trong những ngành công nghiệp hàngđầu của nước ta và tiềm năng phát triển của ngành này vô cùng lớn Theo xu hướng pháttriển chung của thế giới thì nhu cầu tiêu thụ cao su ngày càng tăng Cao su được sử dụnghầu hết trong những lĩnh vực từ nhu cầu sinh hoạt hằng ngày đến nhu cầu nhiên liệucông nghiệp và xuất khẩu Ngoài tiềm năng công nghiệp, cây cao su còn có tác dụng phủxanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi, xói mòn, tạo môi trườngkhông khí trong lành… Hiện nay, để chế biến hết lượng số mủ cao su thu hoạch đượcnâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía Nam, chủ yếu tập trung ở các tỉnh ĐôngNam Bộ như Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước Những năm gần đây, cao su trở thànhmột trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược mang lại hàng trăm triệu USD cho đấtnước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong nhà máy vàhàng trăm ngàn công nhân làm việc trong các nông trường cao su Tuy nhiên tăngtrưởng kinh tế chỉ là điều kiện cần và sẽ không bền vững nếu không kết hợp yếu tố môitrường – xã hội Ở nước ta, ước tính hàng năm ngành chế biến mủ cao su thải ra khoảng

5 triệu m3 nước thải Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rấtcao như acetic, đường, protein, chất béo… Hàm lượng COD đạt đến 2.500 – 35.000 mg/

l, BOD từ 1.500 – 12.000 mg/l được xả ra nguồn tiếp nhận mà chưa được xử lý hoàntoàn ảnh hưởng trầm trọng đến thủy sinh vật trong nước Ngoài ra vấn đề mùi hôi phátsinh do chất hữu cơ bị phân hủy kỵ khí tạo thành mercaptan và H2S ảnh hưởng môitrường không khí khu vực xung quanh Do đó vấn đề đánh giá và đưa ra phương án khả

thi cho việc xử lý lượng nước thải chế biến mủ cao su được nhà nước và chính quyền địaphương quan tâm một cách đầy đủ.

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu nguồn gốc của các khâu chế biến mủ cao su

- Xác định thành phần tính chất nước thải cao su

- Thiết kế Trạm xử lý nước thải cho Công ty chế biến mủ cao su với yêu cầu đặt ranước thải đạt tiêu chuẩn xả thải (QCVN 01: 2015/BTNMT) cho nước thải đạt loại A

1.3 Nội dụng đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Thu thập các phương án xử lý nước thải của ngành chế biến mủ cao su

- Phân tích lựa chọn phương pháp xử lý khả thi nhất để thiết kế hệ thống xử lýnước thải của Công ty chế biến mủ cao su

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập số liệu, tài liệu liên quan, phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước

- Phương pháp lựa chọn

- Tổng hợp số liệu

- Phân tích khả thi

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN MỦ

CAO SU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Tổng quan về ngành công nghệ chế biến cao su

Cây cao su được tìm thấy ở Mỹ bởi Columbus trong khoảng năm 1493 – 1496.Brazil là quốc gia xuất khẩu cao su đầu tiên vào thế kỷ thứ 19 (Websre and Baulkwill,1989) Ở Việt Nam, cây cao su (Hevea brasiliensis) đầu tiên được trồng vào năm 1887.Trong khoảng thời gian từ năm 1900 đến 1929 thực dân Pháp đã phát triển cây cao su ởViệt Nam Cuối năm 1920 tổng diện tích cây cao su ở Việt Nam khoảng 7000 ha với sảnlượng cao su 3000 tấn/năm

Cùng với sự phát triển công nghiệp cao su trên thế giới, trong suốt những năm

1920-1945, chính quyền thực dân Pháp nhanh chóng gia tăng diện tích cao su ở Việt Nam vớitốc độ 5.000-6.000 ha/năm Cuối năm 1945 tổng diện tích cao su là 138.000 ha với tổngsản lượng 80.000 tấn/năm Sau khi được độc lập vào năm 1945, chính phủ Việt Namtiếp tục phát triển công nghiệp cao su và diện tích cây cao su gia tăng vài trăm ngàn ha

2.1.1 Thành phần cấu tạo của mủ cao su

Mủ cao su là hỗn hợp các cấu tử cao su nằm lơ lửng trong dung dịch gọi là nhũthanh hoặc serium Hạt cao su hình cầu có đường kính d < 0,5 µm chuyển động hỗn loạn(chuyển động Brown) trong dung dịch Thông thường 1 gram mủ có khoảng 7,4.1012hạt cao su, bao quanh các hạt này là các protein giữ cho latex ở trạng thái ổn định

 Thành phần hóa học của mủ cao su

Cao su : 35 – 40% , Protein : 2% , Quebrachilol : 1% , Xà phòng, acid beo : 1% ,Chất vô cơ : 0,5% ,Nước : 50 – 60%

 Công thức hoá học của latex

Phân tử cơ bản của cao su là isoprene polymer (cis-1,4-polyisoprene [C5H8]n) cókhối lượng phân tử 105 -107 Nó được tổng hợp từ cây bằng một quá trình phức tạp củacarbohydrate Cấu trúc hoá học của cao su tự nhiên (cis-1,4-polyisoprene):

CH2C = CHCH2 – CH2C = CHCH2 = CH2C = CHCH2

CH3 CH3 CH3

Bảng 2.1: Thành phần hóa học và vật lý của cao su Việt Nam

Tất cả các thông số được biểu diễn bằng tỷ lệ phần trăm trọng lượng ướt

 Cấu trúc tính chất của thể giao trạng

Tổng quát, latex được tạo bỡi những phần tử phân tán cao su (pha bị phân tán) nằm

lơ lững trong chất lỏng (pha phân tán) gọi là serum.Tính phân tán ổn định này có được

là do các protein bị những phần tử phân tán cao su trong latex hút lấy, ion cùng điện tích

sẽ phát sinh lực này giữa các hạt tử cao su

- Pha phân tán- Serum

Serum có chứa một phần là những chất hợp thành trong thể giao trạng, chủ yếu

là protein, phospholipit, một phần là những hợp chất tạo thành dung dịch thật như: muốikhoáng, heterosid với methyl-1 inositol hoặc quebrachitol và các acid amin với tỉ lệ thấphơn

Trong serum hàm lượng thể khô chiếm 8- 10% Nó cho hiệu ứng Tyndall mãnh liệtnhờ chứa nhiều chất hữu cơ hợp thành trong dung dịch thể giao trạng Như vậy serumcủa latex là một di chất nhưng nó có độ phân tán mạnh hơn nhiều so với độ phân tán củacác hạt tử cao su nên có thể coi nó như một pha phân tán duy nhất

- Pha bị phân tán- hạt tử cao su

Tỉ lệ pha phân tán hay hàm lượng cao su khô trong latex do cây cao su tiết ra caonhất đạt tới 53% và thấp nhất là 18% (phân tích của Viện khảo cứu cao su Đông Dươngtrước nay) Hầu hết các hạt tử cao su có hình cầu, kích thước không đồng nhất: ở giữađường kính 0,6 micron và số hạt 2x108 cho mỗi cm3 latex, 90% trong số này có đườngkính dưới 0,5 micron.

2.1.2 Quy trình sơ chế mủ cao su

Sau khi đem từ vườn cây về, latex phải được giữ ở trạng thái lỏng để tránh bị đông

Do đó trước khi đem về nhà máy nên thêm vào latex các chất chống đông như : NH3,

NH3 + H2BO3, … vào trong thùng chứa mủ hoặc ngay trong chén hứng mủ

Mủ nước sau khi lấy từ vườn cây vận chuyển về nhà máy được cho qua lưới lọc (40lỗ/inch) vào bể tiếp nhận có kích thước lớn Tại bể này chúng được khuấy trộn kỹ để làmđồng nhất các loại mủ nước từ các nguồn khác nhau Trong giai đoạn này ta tiến hành đocác thông số kỹ thuật cần thiết như : Đo hàm lượng mủ khô, thành phần NH3 còn lạitrong mủ

2.1.2.1 Phân loại và sơ chế mủ

Mủ cao su được chia thành nhiều loại: Mủ nước (latex), mủ chén, mủ đất … Mủnước là mủ tốt nhất, thu trực tiếp trên thân cây, mỗi ngày mủ nước được gom vào mộtgiờ qui định Để mủ không bị đông trước khi đem về nhà máy, khi thu mủ người ta cho

NH3 vào để chống đông (hàm lượng kháng đông cần thiết chứa NH3 (0,003% – 0,1 %)tính trên cao su khô), tránh sự oxi hóa làm chất lượng mủ nước kém đi

Còn các loại mủ khác như mủ đất, mủ chén, mủ vỏ được gộp chung lại gọi là mủ tạp(mủ thứ cấp) Đó là mủ rơi vãi xuống đất hoặc sau khi thu mủ nước mủ vẫn còn chảyvào chén, hoặc mủ dính trên vỏ cây Mủ tạp nói chung rất bẩn lẫn nhiều đất, cát, các tạpchất và đã đông lại trước khi đưa về nhà máy

Mủ tạp được chọn riêng theo sản phẩm, đựng trong giỏ hoặc túi sạch Thông thường

ta phân loại riêng mủ chén, mủ dây, mủ vỏ không để lẫn lộn với mủ đất Mủ chén đượcchia làm nhiều hạng khác nhau, tùy theo kích thước màu sắc Mủ trắng, mủ bị sẫm màu

do oxi hóa…

2.1.2.2 Bảo quản mủ

Mủ nước chuyển đến xí nghiệp được đưa vào các bể lắng có kích thước lớn, tại đây

mủ được khuấy trộn để làm đồng nhất các loại latex từ các nguồn khác nhau; Đây là giaiđoạn kiểm tra sơ khởi việc tiếp nhận Ở giai đoạn này, tiến hành do trọng lượng mủ khô

và thành phần NH3 còn lại trong mủ

Mủ tạp dễ bị oxi hóa nếu để ngoài trời, nhất là phơi dưới ánh nắng, chất lượng mủ sẽ

bị giảm Khi đem về phân xưởng, mủ tạp được phân loại, ngâm rửa trong các hồ riêngbiệt, để tránh bị oxi hóa và làm mất đi một phần chất bẩn Tùy theo phẩm chất từng loại

mủ có thể ngâm tối đa là 7 ngày và tối thiểu là 12 giờ Mủ tạp ngoài ngâm nước có thểngâm trong dung dịch hóa chất (acid clohidric, acid axalic, các chất chống lão hóa) đểtránh phân hủy cao su

Các loại mủ dây, mủ đất được nhặt riêng, trướckhi tồn trữ được rửa sạch bằng cáchcho qua giàn rửa có chứa dung dịch hóa học, thích hợp để tẩy các chất dơ, loại bỏ tạpchất

2.1.2.3 Quy trình công nghệ sơ chế mủ

Ở Việt Nam hiện nay có 3 công nghệ chính đang áp dụng trong thực tế: công nghệchế biến mủ ly tâm, công nghệ chế biến mủ cốm và công nghệ chế biến mủ tờ

 Công nghệ chế biến mủ ly tâm

Mủ nước có khoảng 30% hàm lượng cao su khô (DRC) và 65% nước, thành phầncòn lại là các chất phi cao su Các phương pháp đã được triển khai để cô đặc mủ nước từvườn cây là ly tâm, tạo kem và bốc hơi Trong công nghệ ly tâm do sự khác nhau về tỷtrọng giữa cao su và nước, các hạt cao su dưới dạng serum được tách ra nhờ lực ly tâm

để sản xuất ra mủ ly tâm tiêu chuẩn với 60% DRC Mủ ly tâm sau đó được xử lý với cácchất bảo quản phù hợp và đưa vào bồn lưu trữ để ổn định tối thiểu từ 20 đến 25 ngàytrước khi xuất

Một sản phẩm phụ của công nghệ chế biến mủ cao su là mủ skim (DRC khoảng 6%)

Mủ skim thu được sau khi ly tâm được đánh đông bằng acid và được sơ chế thành các tờcrep dày hay sử dụng để sản xuất cao su cốm dưới nhiều dạng khác nhau

Nước rửa

Nước thải Nước thải

Nước thải chung

Sơ đồ 2.1: Chế biến mủ cao su ly tâm

 Công nghệ chế biến mủ cốm

Trong công nghệ này, mủ nước từ vườn cây cao su sau khi được đánh đông bằng axít

và mủ đông vườn cây được đưa vào dây chuyền máy sơ chế để đạt kết quả sau cùng làcác hạt cao su có kích thước trung bình 3mm trước khi đưa vào lò sấy Cao su sau khisấy xong được đóng thành bành có trọng lượng 33,3 kg hay tuỳ theo yêu cầu của kháchhàng

Sơ đồ 2.2: Chế biến mủ cốm

- Cơng đoạn xử lý nguyên liệu: Mủ mới thu hoạch được chống đơng bằngammonia, sau đĩ được đưa về xả vào bể chứa, trộn đều bằng máy khuấy Tiếp theo mủnước được dẫn vào các mương đánh đơng bằng các máng dẫn bằng inox, ở đây mủ đượclàm đơng nhờ axit acetic 5%

Mủ nước vườn cây Bồn nhận mủ

Mương đánh đông Bồn ngâm rửa

Máy băm búa

Cán crep số 2 Cán crep số 3 Máy cán cắt Lò sấy Đóng bành/ đóng gói

Cán crep số 1 Nước rửa

Rửa

Serum/ rửa

Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Khí thải

Nước pha loãng

Axít foocmic/ acetic

Mủ đông vườn

cây/ mủ tờ

Nước hỗn hợp của nhà máy

Hình 2.1: Sơ chế mủ cao su

- Công đoạn gia công cơ học: Mủ đông trong các mương đánh đông được đưa quamáy cán, máy kéo, máy cán tạo tờ, máy cắt băm cốm để cuối công đoạn tạo ra các hạtcao su cốm sau đó sẽ được rửa sạch trong hồ chứa mủ

Hình 2.2: Gia công mủ

- Công đoạn sấy: nhờ hệ thống bơm thổi rửa và hệ thống phân phối mủ tự động cósàn rung để làm ráo nước và tạo độ xốp cho mủ, sau đó mủ được cho vào xe đẩy để đưavào lò sấy ở nhiệt độ 110 – 1200C trong khoảng 90 phút thì mủ chín và vận chuyển rakhỏi lò sấy

Hình 2.3: Công đoạn

sấy

- Công đoạn hoàn thiện sản phẩm: mủ được quạt nguội, đem cân và ép bánh vớikích thước và trọng lượng theo tiêu chuẩn TCVN 3769 – 83 (33,3 kg mỗi bánh) Cácbánh cao su được bọc bằng bao PE và đưa vào kho trữ sản phẩm

có Metabbisulfatnatri, Phenol, Canxiclorua…

• Ở khâu đánh đông: CH3 – COOH, NaHS …

 Công nghệ chế biến mủ tờ

ĐÁNH ĐÔNG Acid

Nước thải sau cùng

Mủ nước vườn cây được lọc tự nhiên để loại bỏ tạp chất, các mảnh vụn, cát…Mủ sau

đó được đổ vào các khay đánh đông và được pha loãng để DRC còn khoảng 10%, pHcủa mủ giảm xuống còn 4,5 bằng cách sử dụng axít foomic hay axít axetic và mủ nướcthường để đông đặc qua đêm Sau khi hoàn toàn đông đặc, tấm mủ đông nổi lên trênserum và được đưa qua giàn cán mủ tờ Cặp trục đối của giàm cán có cắt rãnh để tạo lớpnhăn trên mủ Tờ mủ sau đó được đêm phơi cho khô sau đó được đưa vào lò xông để sảnxuất mủ tờ xông khói (RSS)

Mủ tờ hong khói (ADS) là một dạng mủ tờ không xông khói có màu vàng lợt Việcchế biến mủ ADS hoàn toàn giống như chế biến mủ RSS ngoại trừ không xông khói.Người ta thêm 0,04% muối metabisulphit vào mủ nước để giữ màu cao su

Sơ đồ 2.3: Chế biến mủ đông

- Mủ đông

Sau khi đánh đông mủ được đưa qua dàn máy cán để cán mỏng, loại bỏ acid, serumtrong mủ Do yêu cầu và nhiệm vụ của từng loại máy nên mỗi máy có chiều sâu và sốrãnh của trục khác nhau, khe hở giữa hai trục giảm dần theo thứ tự, số lần cán tùy theotừng loại mủ, để cuối cùng cho ra tờ mủ mịn, đồng đều có độ dày 3-4 mm Mỗi máy có

hệ thống phun nước ngay trên trục cán để làm sạch tờ mủ trong khi cán Sau cùng tờ mủđược chuyển qua máy cán bơm liên hợp tạo hạt

Để xác định lượng acid đánh đông: Tính dựa vào hàm lượng cao su khô

- Đóng kiện

Bao bánh mủ bằng bao PE, xếp thành kiện, đóng palet, tồn kho

2.2 Nguồn gốc thành phần và tính chất nước thải ngành chế biến mủ cao su

Nước thải từ nhà máy chế biến mủ cao su có độ nhiễm bẩn rất cao, ảnh hưởng lớnđến điều kiện vệ sinh môi trường Nước thải ra từ nhà máy với khối lượng lớn gây ônhiễm trầm trọng đến khu vực dân cư, ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống của nhân dântrong khu vực Các mùi hôi thối độc hại, hóa chất sử dụng cho công nghệ chế biến cũngảnh hưởng trực tiếp đến đời sống nhân dân và sự phát triển của động thực vật xungquanh nhà máy

Nếu không xử lí triệt để mà xả trực tiếp lượng nước thải vào các nguồn tiếp nhận nhưsông suối ao, hồ và các tầng nước ngầm thì nó sẽ gây ảnh hưởng nặng đến môi trườngxung quanh như :

- Chất rắn lơ lửng có thể gây nên hiện tượng bùn lắng và nảy sinh điều kiện kỵ khí

- Các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học chủ yếu là proein,cacbonhydrat,… được tính toán thông qua các chỉ tiêu BOD5 và COD Các hợp chất này

có thể gây ra sự suy giảm nguồn oxy tự nhiên trong nguồn nước và phát sinh điều kiệnthối rửa Chính điều này dẫn đến sự phát hoại và tiêu diệt các sinh vật nước và hìnhthành mùi hôi khó chịu

- Gây ô nhiễm tầng nước ngầm khi ngấm xuống đất, làm tăng nồng độ NO2 trongnước ngầm, rất nguy hại cho sức khoẻ con người khi sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm

- Gây hiện tượng phú dưỡng cho nguồn tiếp nhận do nước thải có hàm lượng N, Prất cao

2.2.1 Nguồn gốc nước thải mủ cao su

Trong quá trình chế biến mủ cao su, nước thải phát sinh chủ yếu từ các công đoạnsản xuất sau :

- Dây chuyền chế biến mủ ly tâm :

Nước thải phát sinh từ quá trình ly tâm mủ, rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhàxưởng

- Dây chuyền chế biến mủ nước :

Nước thải phát sinh từ khâu đánh đông, từ quá trình cán băm, cán tạo tờ, băm cốm.Ngoài ra nước thải còn phát sinh do quá trình rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhàxưởng

- Dây chuyền chế biến mủ tạp :

Đây là dây chuyền sản xuất tiêu hao nước nhiều nhất trong các dây chuyền chế biến

mủ Nước thải phát sinh từ quá trình ngâm, rửa mủ tạp, từ quá trình cán băm, cán tạo tờ,băm cốm, rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng,

Ngoài ra nước thải còn phát sinh do rửa xe chở mủ và sinh hoạt

Trong chế biến cao su khô, nước thải sinh ra ở các công đoạn khuấy trộn, làm đông

và gia công cơ học Thải ra từ bồn khuất trộn là nước rửa bồn và dụng cụ, nước này chứamột ít mủ cao su Nước thải từ các mương đông tụ là quan trọng nhất vì nó chứa phầnlớn là serum được tách ra khỏi mủ trong quá trình đông tụ Nước thải từ công đoạn giacông cũng có bản chất tương tự nhưng loãng hơn, đây là nước rửa được phun vào cáckhối cao su trong quá trình gia công cơ để tiếp tục loại bỏ serum cũng như các chất bẩn.Trong sản xuất mủ cao su ly tâm, mủ cao su sau khi khuấy trộn được đưa vào các nồi

ly tâm quay với tốc độ chừng 7000 vòng/ phút Với tốc độ này, lực ly tâm đủ lớn để tách

các hạt cao su ra khỏi serum, dựa vào sự khác biệt về trọng lượng riêng của chúng Saukhi mủ cao su được cô đặc đã được tách ra, chất lỏng còn lại là serum, vẫn còn chứakhoảng 5% cao su, sẽ được làm đông bằng sulphuric acid để chế biến thành cao su khốivới một quá trình tương tự như cao su thông thường Chế biến mủ ly tâm cũng tạo nên 3nguồn nước thai Nước rửa máy móc và các bồn chứa, serum từ mương đông tụ skim, vànước rửa từ các máy gia công cơ Trong số này serum của mủ skim là có hàm lượng chất

ô nhiễm cao nhất

Sản xuất một tấn thành phẩm ( quy theo trọng lượng khô) cao su khối, cao su tờ và

mủ ly tâm thải ra tương ứng khoảng 30, 25, 18 m3 nước thải

- Còn nước thải từ các mương đông tụ chứa một lượng lớn chất hữu cơ, có pH thấp

vì phần lớn là serum được tách ra khỏi mủ trong quá trình đông tụ và có châm axit

- Nước thải từ công đoạn gia công cơ học cũng chứa các chất ô nhiễm tương tựnhưng ở nồng độ thấp hơn, có nguồn gốc từ nước rửa được phun vào khối cao su trongquá trình gia công cơ học để loại bỏ tiếp tục serum, axit và các chất bẩn

2.2.3 Tính chất đặc trưng của nước thải

Trong quá tình chế biến mủ cao su, nhất là khâu đánh đông mủ (quy trình chế biến

mủ nước) các nhà máy chế biến mủ cao su thải ra một lượng lớn nước thải khoảng từ600-1.800 m3 cho mỗi nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20-30 m3/tấn DRC Lượngnước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như acid acetic, đường,protein, chất béo Hàm lượng COD đạt đến 2.500-35.000 mg/l, BOD từ 1.500-12.000mg/ đã làm hầu hết các nguồn nước, tuy thực vật có thể phát triển, nhưng hầu hết cácloại động vật nước đều không thể tồn tại Bên cạnh việc gây ô nhiễm các nguồn nước(nước ngầm và nước mặt), các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy kỵ khí tạo thành

H2S và mercaptan là những hợp chtấ không những không gây độc và ô nhiễm môitrường mà chúng còn là nguyên nhân gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến cảnh quan môitrường và khu dân cư khu vực

Đặc trưng cơ bản của các nhà máy chế biến cao su đó là sự phát sinh mùi Mùi hôithối sinh ra do men phân hủy protein trong môi trường acid Chúng tạo thành nhiều chấtkhí khác nhau: NH3, CH3COOH, H2S, CO2, CH4, … Vì vậy việc xử lý nước thải nhàmáy cao su là một vấn đề quan trọng cần phải được giải quyết.

Bảng 2.2: Đặc trưng của nước thải chế biến cao su

chungLưu lượng

(m3/tấnDRC)

BOD ( mg/l) 1.500 – 12.000 1.500 – 5.500 400 – 500 2.500 – 4.000COD ( mg/l) 3.500 – 35.000 2.500 – 6.000 520 – 650 3.500 – 5.000

- Dây chuyền sản xuất mủ ly tâm

Dây chuyền sản xuất này không thực hiện quy trình đánh đông cho nên hoàn toànkhông sử dụng acid mà chỉ sử dụng amoniac, lượng amoniac đưa vào khá lớn khoảng20kgNH3/tấn DRC nguyên liệu Do đó đặc điểm chính của loại nước thải này là :

+ Độ pH khá cao, pH = 9-11

+ Nồng độ BOD, COD, N rất cao

- Dây chuyền chế biến mủ nước :

Đặc điểm của quy trình công nghệ này là sử dụng từ mủ nước vườn cây có bổ sungamoniac làm chất chống đông Sau đó, đưa về nhà máy dùng acid để đánh đông, do đó,ngoài tính chất chung là nồng độ BOD, COD và SS rất cao, nước thải từ dây chuyền nàycòn có độ pH thấp và nồng độ N cao.

- Dây chuyền chế biến mủ tạp

Mủ tạp lẫn khá nhiều đất cát và các loại chất lơ lửng khác Do đó, trong quá trìnhngâm, rửa mủ, nước thải chứa rất nhiều đất, cát, màu nước thải thường có màu nâu, đỏ.+ pH từ 5,0 - 6,0

+ Nồng độ chất rắn lơ lửng rất cao

+ Nồng độ BOD, COD thấp hơn nước thải từ dây chuyền chế biến mủ nước

2.3.Đánh giá về mức độ ô nhiễm môi trường của Công ty chế biến cao su.

2.3.1 Các nguồn gây ô nhiễm

H2S củng là kết quả của sự phân huỷ cả kỵ khí lẫn hiếu khí các axit amin có chứa lưuhuỳnh ở tạng thái khử

Các axit béo bay hơi (VFA) là sản phẩm của sự phân huỷ do vi sinh vật, chủ yếu làtrong điều kiện kỵ khí, các lipid và phospholipid có trong chất ô nhiễm hữu cơ Đây lànhững axit hữu cơ mạch thẳng chứa các nguyên tử cacbon và 1một nhóm caboncyl.Công thức tổng quát của các axít này là CnH2n+1COOH với số nguyên tử C từ 6 trởxuống Các VAF có số nguyên tử C từ 4 đến 6 (butyric, valeric, caproic) có mùi tanh

hôi Các amin và các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh như các sunphua và mercaptan cũng

có mùi đặc biệt khó chịu thường gặp trong nước thải chứa chất ô nhiễm hữu cơ

Khí thải từ buồng sấy: Do có sử dụng một lượng axit trong quá trình đánh đông, hơnnữa lại được sấy ở nhiệt độ 110 – 11000C, một lượng hơi khí độc hại sẽ phát sinh trongquá trình này Thành phần chủ yếu là hơi axít và các loại hydrocacbon

Các khí thải khác: Khí thải từ các phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu tới các cơ

sở sản xuất, phương tiện xếp dỡ và vận chuyển nội bộ trong cơ sở Khi hoạt động nhưvậy, các phương tiện vận tải với phương tiện tiêu thụ chủ yếu là xăng và dầu diezel sẽthải ra môi trường một lượng khói thải chứa các chất ô nhiễm không khí Thành phầnkhí thải chủ yếu là COx, NOx, SOx, cacbuahydro, aldehyde, bụi và quan trọng hơn cả làchì nếu các phương tiện này có sử dụng nguyên liệu pha chì

- Chất thải rắn:

Ở nhà máy chất thải rắn phát sinh trong quá trình hoạt động gồm có:

Rác sinh hoạt sinh ra do hoạt động sinh hoạt của công nhân trong nhà máy bao gồm:thực phẩm, rau quả dư thừa, bọc nilon, giấy, lon, chai

Chất thải rắn sinh ra do quá trình sản xuất bao gồm các loại mủ cao su phế thải, cácloại bao bì chứa hoá chất, phụ gia Ngoài ra còn có các chất thải rắn là cắn bùn đất được

cô đặc lại ở các hố ga và từ hệ thống xử lý nước

2.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm của công ty chế biến cao su.

Hiện nay, hiện trạng ô nhiễm môi trường tại các nhà máy sơ chế cao su đang là vấn

đề bức bách cần giải quyết kịp thời

- Nước thải sơ chế cao su, sau thời gian tồn trữ vào khoảng 2 – 3 ngày, xảy ra hiệntượng phân huỷ, oxy hoá ảnh hưởng xấu đến môi trường

- Nước thải ra nguồn gây ô nhiễm trầm trọng đối với nguồn nước màu, nước đục,đen ngôm, nổi ván lợn cợn, bốc mùi hôi thối nồng đặc

- Hàm lượng chất hữu cơ khá cao, tiêu huỷ dưỡng khí cho quá trình tự huỷ, thêmvào đó cao su đông tụ nổi ván lên bề mặt ngăn cản oxy hoà tan dẫn đến hàm lượng DOrất bé, làm chết thuỷ sinh vật, hạn chế sự phát triển thực vật, nhất là ở những vị trí nước

tù độ nhiễm bẩn còn biểu hiện rõ rệt

- Tại nguồn tiếp nhận nước thải, do quá trình lên men yếm khí sinh ra các mùi hôilan toả khắp vùng, gây khó thở, mêt mỏi cho dân cư, nước nguồn bị nhiễm bẩn khôngthể sử dụng cho sinh hoạt.

2.4 Các phương pháp xử lý nước thải

- Mục đích của xử lý nước thải:

Mục đích chính là loại bỏ bớt những chất ố nhiễm có trong nước thải đến mức độchấp nhận được theo tiêu chuẩn quy định Mức độ xử lý tùy thuộc vào các yếu tố sau:+ Xử lý để tái sử dụng

+ Xử lý để thải ra môi trường

Hầu hết nước thải được xử lý để thải ra môi trường, trong trường hợp này yêu cầu xử

lý phụ thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải và quy định của từng khu vực khác nhau.+ Phương pháp xử lý cơ học

+ Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý

+ Phương pháp xử lý sinh học

Các phương pháp và công trình thường được sử dụng trong xử lý nước thải cao su

Hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh có thể gồm một vài công trình đơn vị được trìnhbày trong bảng sau:

Bảng 2.3 : Các phương pháp xử lý nước thải cao su

Cơ học

Lọc qua song chắn rác hoạc lưới chắnLắng cát

Lắng cặn hữu cơTách các tạp chất nổiLàm thoáng

Lọc

Hoá học và hoá lý

Trung hoàOxy hoá và khử trùng…

Đông tụ và keo tụTuyển nổi

Hấp thụ và hấp phụTrao đổi ion

Các quá trình tách bằng màngCác phương pháp điện hoá

Sinh học

- Các phương pháp hiếu khí

Xử lý nước thải trong các công trình tự nhiên

Xử lý nước thải trong các công trình nhân tạo

Song chắn rác:

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây, cácthành phần có kích thước lớn: lá cây, bao nilon, rác… được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắcbơm, đường ống, kênh dẫn Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho cả hệthống xử lý nước thải

Song chắn rác đươc làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 45– 60o nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75 – 85o nếu làm sạch bằng máy.Vận tốc qua song chắn rác giới hạn trong khoảng 0,6 – 1 m/s Vận tốc cực tiểu 0,4 m/s,vận tốc cực đại dao động 0,75 – 1 m/s

Nước thải chứa các acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa về pH khoảng 6,5đến 8,5 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng cho công nghệ tiếp theo Đểtrung hòa nứơc thải chứa acid có thể sử dụng: NaOH, KOH, Na2CO3, đômômít(CaCO3.MgCO3),… Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là tùy thuộc vào thể tích vànồng độ của nước thải, chế độ thải nước và chi phí hóa chất sử dụng.

 Keo tụ:

Trong nguồn nước, một phần các hạt tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kíchthước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1-10 µm Các hạt này không nổi cũngkhông tách do đó tương đối khó tách loại Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước cókhuynh hướng keo tụ do lực hút Vander Waals giữa các hạt Lực này có thể dính kếtgiữa các hạt ngay trong khi khoảng cáh giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm dochuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như: Al2(SO4)3,NaAlO2, FeCl3,…

Để tăng hiệu quả của quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợkeo tụ Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thời giankeo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiênthường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose…

Hình 2.7: Bể kết tủa bông cặn

2.4.3 Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nướcthải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm

Có thể chia làm hai loại:

Phương pháp xử lý kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điềukiện không có oxy Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình phức tạp tạo

ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian, có thể biểu diễn đơn giản nhưsau:

Vi sinh vật

Chất hữu cơ → CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới

Xảy ra theo 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử

+ Giai đoạn 2: Acid hóa

+ Giai đoạn 3: Acetate hóa

+ Giai đoạn 4: Methanne hóa

Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc

kỵ khí (Anaerobic contact Process), quá trìnhxử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi

từ dưới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB)

UASB: có đặc diểm sau

Cả ba quá trình, phân hủy – lắng bùn – tách khí, được lắp đặt trong cùng một côngtrình

Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so vớibùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng.

Phương pháp xử lý hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điềukiện cung cấp oxy liên tục

Quá trình xử lý hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

+ Oxy hóa các chất hữu cơ:

CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + △H+ Tổng hợp tế bào mới:

CxHyOz + NH3 + O2 → Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 - △H

+ Phân hủy nội bào:

C5H7NO2 + O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± △HTùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạochia thành:

Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng chủ yếu sử dụng để khửchất hữu cơ chứa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng… Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tínhdính bám, bể lọc nhỏ giọt, đĩa sinh học…

Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng (Aerotank): quá trình phân hủyxảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằmđảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lương oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ởtrạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng 2 không được nhỏhơn 2 mg/l Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào:

Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật, tỷ lệF/M

+ Nhiệt độ

+ Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật

+ Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất

+ Lượng các chất cấu tạo tế bào

+ Hàm lượng oxy hòa tan

Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệthống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏkhông quá 25 mg/l; pH = 6,5 - 8,5; nhiệt độ 6℃ < t℃ < 37℃

Hình 2.8: Bể Aerotank

2.5 Các công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su ở nước ngoài

Các hệ thống xử lý nước thải được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải nhà máy cao

su ở Malaysia, Indonexia:

Bảng 2.4 : Hệ thống xử lý nước thải của các nước Đông Nam Á.

(tấn/ngày)

Hệ thống xử lýnước thảiMalaysia

MardecMendakale

dùng biotin

thổi khí ngầm quacác vòi thổi khí

sục khí

tùy chọnIndonexia

tùy chọnGunung Para Mủ tờ và mủ khối 25.000 Hồ kỵ khí – Hồ

sục khíRambiman Mủ khối & ly tâm 12.000 Hồ sục khí và hồ

tùy chọn

Từ những năm cuối thập kỷ 70 và đầu 80, Malaysia đã đi đầu trong nghiên cứu, ứngdụng các công nghệ xử lý nước thải vào thực tế sản xuất Kết quả hiện nay các côngnghệ xử lý nước thải do Malaysia đưa ra được coi là phù hợp và được áp dụng tại nhiềunhà máy sơ chế cao su như ở Malaysia, Indonesia, Thái Lan Công nghệ xử lý nước thảiđược nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất ở Malaysia chủ yếu tập trung vào xử lý sinhhọc như :

NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN

Sơ đồ công nghệ xử lý hiện nước thải tại Malaysia

2.6 Công nghệ xử lý nước thải cao su trong nước

Trên thế giới hiện nay, Việt Nam đứng hàng thứ 6 về sản xuất cao su Trước 1994,vấn đề xử lý nước thải cho các nhà máy chế biến mủ cao su chưa được chú ý Sau khiNhà nước ban hành Tiêu chuẩn môi trường đối với các loại nước thải công nghiệp(TCVN 5945-1995), cùng với sự phát triển nhanh về kinh tế và xã hội, yêu cầu xử lýnước thải ngày càng trở nên cấp bách Trước tình hình này, Tổng Công ty Cao su ViệtNam mời Công ty tư vấn hàng đầu ở Malaysia là Mott Mac Donald Ltd, thực hiện việcđiều tra, nghiên cứu các nhu cầu kiểm soát ô nhiễm cho các nhà máy chế biến mủ cao sutrực thuộc Kết quả Mac Donald.Ltd., đã đưa ra khuyến cáo có thể áp dụng một trong

bốn công nghệ của Malaysia vào các nhà máy chế biến mủ cao su tại Việt Nam Tuynhiên, khuyến cáo này chưa có tính khả quan vì :

- Ở Malaysia các nhà máy chế biến mủ cao su thường không nằm trong khu vựcdân cư, ngược lại tại Việt Nam, có nhà máy sẽ có dân cư sống ở xung quanh Do đó,không thể áp dụng công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su dạng hồ xử lý sinh họcliên hoàn (kị khí, tùy nghi, ) được Việc áp dụng công nghệ xử lý này sẽ không khỏigây ô nhiễm mùi hôi ảnh hưởng đến khu dân cư sống ở xung quanh và nước ngầm dothấm

- Điều kiện tự nhiên, địa lý, kinh tế và xã hội hai nước khác nhau

- Đặc điểm, tính chất nước thải từ các công nghệ chế biến mủ cao su khác nhau

- Yêu cầu tiêu chuẩn, chất lượng nước thải ra ngoài môi trường hai nước cũng khácnhau Một số chỉ tiêu nước thải sau xử lý ở Malaysia cũng không đạt tiêu chuẩn thải loại

A và B (TCVN 5945- 1995) của Việt Nam

Hiện nay, trong số 10 nhà máy chế biến mủ cao su có hệ thống xử lý nước thải thì 6nhà máy áp dụng công nghệ theo công nghệ của Malaysia Còn lại 4 nhà máy áp dụngcác công nghệ dạng bể như : UASB ở Nhà máy Long Thành (Đồng Nai), bể sinh học kịkhí ở Nhà máy cao su Ven Ven (Tây Ninh), DAF nhà máy Hòa Bình (Vũng Tàu) và TânBiên (Tây Ninh) Nhìn chung các nhà máy xử lý nước thải hoạt động chưa có hiệu quả.Mặc dù hệ thống xử lý UASB, bể sinh học kị khí đều có hiệu quả xử lý cao hơn so vớidạng hồ nhưng nước thải ra khỏi hệ thống xử lý vẫn chưa đạt tiêu chuẩn môi trường

 Tình trạng kỹ thuật tại hệ thống xử lý nước thải ngành cao su

* Không đủ công xuất xử lý: Hầu hết các hệ thống bị quá tải từ tháng giữa năm đếncuối năm do được thiết kế không đủ công xuất Cụ thể:

- Tất cả bể gạn mủ không đạt hiệu quả, mủ cao su còn nhiều trong nước thải ở quátrình xử lý tiếp theo

- Thời gian lưu nước tại các hệ thống áp dụng công nghệ hồ được khảo sát thườngtrong 20 -30 ngày Trong khi với hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao của nước thải chếbiến mủ cao su Thời gian lưu cần thiết là 60 ngày

- Tải trọng hữu cơ khảo sát gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn kỹ thuật

- Thiết bị sục khí thường có công suất thấp hơn nhiều so với công suất thiết kế vàkhông làm việc 24/24 giờ

- Chất lượng nước tại đầu ra của hệ thống chưa đạt tiêu chuẩn yêu cầu kỹ thuật.

* Chưa phù hợp:

Đặc điểm này thể hiện hệ thống công nghệ không bao gồm công đoạn xử lý kỵ khíđối với chất thải ô nhiễm chất hữu cơ cao như nước thải cao su Nếu xử lý sinh học hoàntoàn hiếu khí đòi hỏi công xuất thiết bị và tiêu hao điện năng rất lớn Sự không đồng bộgiữa thiết kế công nghệ

 Các hệ thống xử lý nước thải hiện trạng

Với nhận thức sâu sắc đẩy mạnh hoạt động quản lý và bảo vệ môi trường trong sạch

để phát triển kinh tế xã hội một cách ổn định Tổng công ty cao su Việt Nam đã chỉ đạoxây dựng hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hiện nay xây dựng được 22 hệ thống/

33 nhà máy, xưởng chế biến cao su thuộc Tổng công ty Cao Su Nhìn chung, nước thảisau xử lý tại các nhà máy chế biến cao su thiên nhiên có các chỉ tiêu COD và BOD ở giátrị trung bình cao hơn khoảng 9 lần so với giới hạn quy định ở cột B (cho thuỷ vực tiếpnhận phổ biến của Ngành Chế biến cao su) trong TCVN 5945:1995 Trong khi đó, mứcamoniac (theo N) vượt khoảng 80 lần so với yêu cầu của tiêu chuẩn

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CÔNG TY CHẾ

BIẾN CAO SU

3.1 Các thông số thiết kế

Nước thải của nhà máy chế biến mủ cao su bao gồm các chỉ tiêu chính sau:

(COD)

100Nồng độ Nitơ tổng

(Ntổng)

50Nồng độ Photpho

3.2.1 Cơ sở để lựa chọn phương án xử lý

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau đây:

 Công suất của trạm xử lý

 Thành phần và đặc tính của nước thải

 Mức độ cần thiết xử lý nước thải

 Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng

 Phương pháp sử dụng cặn

 Khả năng tận dụng các công trình có sẵn

 Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

 Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì

 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác

 Diện tích mặt bằng cơng trình

 Dựa vào điều kiện tự nhiên xã hội tại vùng mà cơng trình xây dựng (cao trình, khíhậu, vật liệu)

 Những điều kiện thiết bị hiện cĩ trên thị trường

Kết quả phân tích nước thải tổng hợp của Cơng ty cho thấy, tỷ lệ BOD/COD bằng0,5, nên cơng nghệ xử lý phù hợp là cơng nghệ xử lý hĩa lý kết hợp với xử lý sinh học

Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải khá lớn nồng độ COD là 3000mg/l

Ngăn

chứa rác chứa cát Ngăn khí nén Trạm Trạm

thu khí

Bể pha xút

 Ưu điểm

Cơng trình đơn giản dễ xây dựng, dễ vận hành bằng cơ học, ít tốn năng lượng,chiếm ít diện tích

 Nhược điểm

Khơng thu hồi lượng mủ thất thốt trong quá trình sơ chế do đĩ thất thốt một lượng

mủ cao su cĩ khả năng chế tạo sản phẩm, khả năng xử lý Nitơ và phoppho chưa cao nên

dễ gây nên hiện tượng phú dưỡng hĩa và phát sinh mùi hơi trong khu vực xung quanhnhà máy

 Phương án 2

Xưởng mủ nước Bể gạn

mủ

Hiếu khí cưỡng bức( trộn bề mặt)

Xưởng mủ tạp

Hồ kị khí

Bể sinh học kỵ khí

Máy nén khí tạo áp lực Thiết bị

Sân phơi cát

Bể điều hoà Bể lắng

cát

Hồ xử lý bổ xung bậc 2

Hồ xử lý bổ xung bậc 1

Bể tuyển nổi

 Ưu điểm

xử lý triệt để các hợp chất hữu cơ, cĩ thiết kế bể gạn mủ để thu hồi lại đáng kểlượng mủ thất thốt trong quá trình sơ chế mủ cao su

 Nhược điểm Chiếm nhiều diện tích xây dựng, khơng cĩ thu hồi năng lượng

 Phương án 3

 Ưu điểm

- Thời gian khởi động ngắn, việc kiếm bùn hoạt tính để khởi động dễ dàng và sẵncĩ

- Hiệu quả xử lý cao

- Cĩ thể tận dụng được lượng cao su thất thốt, tận dụng được lượng khí CH4 làmnăng lượng

Nước thải

3.2.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải được đưa qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn sau

đó được đưa qua bể thu gom nước thải và dẫn vào bể tách mủ để thu hồi lượng mủ cònsót lại đồng thời làm giảm 1 phần hàm lượng BOD và PH trong nước Nước thải từ bểtách mủ được dẫn qua bể điều hòa để ổn định lưu lượng nước thải và được dẫn qua bểkeo tụ tạo bông có châm phèn và polymer Dưới tác dụng của hóa chất này và hệ thốngmotor cánh khuấy với tốc độ chậm, các bông cặn li ti từ bể phản ứng sẽ chuyển động vachạm, dính kết và hình thành nên những bông cặn tại bể keo tụ tạo bông có kích thước

và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quátrình lắng ở bể lắng Hỗn hợp nước và bông cặn hữu dụng tự chảy sang bể lắng

Nước thải từ bể lắng tự chảy qua bể UASB – là công trình xử lý sinh học kị khí.Nước thải có nồng độ ô nhiễm cao sẽ tiếp xúc với lớp bùn kị khí và toàn bộ các quá trìnhsinh hóa sẽ diễn ra trong lớp bùn này, bao gồm quá trình thủy phân, acid hóa, acetate

Bể tuyến nổi

hóa và tạo thành khí methane, và các sản phẩm cuối cùng khác Tuy nhiên, sau khi qua

bể kị khí, nồng độ các chất hữu cơ và các chất khác vẫn còn cao hơn tiêu chuẩn nguồntiếp nhận theo quy định hiện hành của pháp luật nên nước thải sẽ tiếp tục được xử lýsinh học ở cấp bậc cao hơn

Nước thải từ bể UASB tự chảy vào bể anoxic – aerotank Đây là bể bùn hoạt tínhhiếu khí kết hợp khử nitơ, xử lý tổng hợp các chất ô nhiễm trong nước: khử BOD, nitrathóa khử NH4+ và khử NO3- thành N2, khử trùng nước thải nhưng không sử dụng hóa chấtkhử trùng Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính xử lý kết hợp như trên không những tậndụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon từngoài vào khi cần khử NO3-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử NH4 dotận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-, mà còn giảm diện tích đất sử dụng.Nước thải từ bể anoxic – aerotank được phân phối vào vùng phân phối nước của bể lắnglamella

Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của bể là

hệ thống tấm lắng lamella, với nhiều lớp mỏng được sắp xếp theo một trình tự vàkhoảng cách nhất đinh Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi qua hệ thống này, các bôngbùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng lớn gấpnhiều lần các bông bùn ban đầu Các bông bùn này trượt theo các tấm lamella và đượctập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng Nước sạch được thu ở phía trên bể lắng và đượcđưa sang hồ tùy nghi Sau đó nước được dẫn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩngây bệnh, đồng hải sau khi qua bể khử trùng phải đạt quy chuẩn: QCVN 01: 2015 loại Atrước khi xả vào nguồn tiếp nhận Hoá chất khử trùng tại bể khử trùng là (Ca(OCl)2).Bùn sinh ra từ bể tuyển nổi, bể Aerotank và bể lắng 2 sẽ được thu gom tập trung vào

bể chứa bùn, sau đó được cho qua bể nén bùn nhằm tăng hàm lượng TSS để tăng hiệuquả tách nước ở giai đoạn ép bùn Bùn khô sau xử lý được dùng làm phân bón

3.2.4 Lựa chọn công nghệ

Kết quả phân tích nước thải tổng hợp của nhà máy cho thấy, tỷ lệ BOD/COD bằng0,5, nên công nghệ xử lý phù hợp là công nghệ xử lý hóa lý kết hợp với xử lý sinh học

Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải khá lớn nồng độ COD là 3000mg/l

Phương pháp hóa lý để xử lý các chất ô nhiễm vô cơ mà vi sinh vật không xử lýđược

Quá trình xử lý sinh học tự nhiên sử dụng các loại hồ yếm khí, công nghệ được ápdụng phổ biến tại Malayxia Ưu điểm của hệ thống hồ này là chi phí không cao, khôngđòi hỏi bảo trì thường xuyên Tuy nhiên lại có nhược điểm yêu cầu diện tích lớn, gâymùi thối rất khó chịu cho khu vực xung quanh, không thu hồi được khí Do vậy côngnghệ xử lý nước thải theo dạng hồ tự nhiên kị khí là không khả thi.

Quá trình xử lý sinh học nhân tạo có rất nhiều dạng công trình khác nhau bao gồm ví

dụ như bể kị khí xáo trộn hoàn toàn, bể tiếp xúc kị khí, bể UASB, lọc sinh học kị khí, bểbiogas…

Đối với công trình kị khí xáo trộn hoàn toàn có các ưu điểm vận hành không phứctạp, chịu được nước thải có SS cao, nhưng lại có nhược điểm tải trọng thấp, thể tích thiết

bị phản ứng lớn để đạt SRT cần thiết Dạng công trình này không thỏa mãn yêu cầu củanhà máy

Công trình xử lý dạng tiếp xúc kị khí chỉ thích hợp đối loại nước thải có nồng độ SScao, khả năng chịu tải của bể xử lý nhỏ, vận hành đòi hỏi kỹ thuật cao, nên công trìnhnày không khả thi để áp dụng cho nhà máy cao su

Công trình xử lý dạng lọc sinh học kị khí chỉ thích hợp nươc thải có nồng độ CODtương đối nhỏ Không phù hợp với nước thải cao su vì mủ cao su trong nước thải rất dễbịt kín các vật liệu lọc

Công trình xử lý bể kị khí UASB là phù hợp so với các yêu cầu xử lý của nhà máy,nhờ vào các ưu điểm của công trình như vận hành đơn giản, chịu được tải trọng cao,lượng bùn sinh ra ít (5-20% so với xử lý hiếu khí), có thể điều chỉnh tải trọng theo từngthời kỳ sản xuất của nhà máy Ngoài ra bùn có khả năng tách nước tốt, nhu cầu chất dinhdưỡng thấp, năng lượng tiêu thụ ít, thiết bị đơn giản công trình ít tốn diện tích và khôngphát tán mùi hôi

Nước thải sau khi qua bể UASB có nồng độ COD cao chưa đạt tiêu chuẩn xả thải do

đó cần phải tiếp tục xử lý bằng quá trình xử lý sinh học hiếu khí Trong công nghệ xử lýhiếu khí, cũng có rất nhiều đơn vị công trình khác nhau như : Các dạng hồ xử lý tựnhiên, hồ làm thoáng cơ học, mương oxi hóa, bể AEROTANK, bể lọc sinh học, bể tiếpxúc, & Có rất nhiều đơn vị công trình xử lý khác nhau mà ta cần cân nhắc lựa chọn saocho phù hợp với điều kiện thực tế (lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm, vị trí nơi xử lý,tận dụng công trình sẵn có, đặc điểm nguồn tiếp nhận) và việc chon tỷ lệ F/M thích hợpcho hệ thống xử lý là rất quan trọng Và nhóm chọn bể AEROTANK là thích hợp

Với những nhận xét trên chúng ta thấy phương án 3 là thích hợp nhất.

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU

4.1 Song chắn rác

 Chức năng

Có nhiệm vụ tách rác và các tạp chất thô có kích thước lớn ở trong nước thải, tạođiều kiện cho các công trình xử lý ở phía sau Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh đượchiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra.

Qtb = 300m3/ngày - đêm =12,5m3/h = 0,00347 (m3/s)Chọn hệ số không điều hoà Khmax = 1,5

Chiều rộng của mương B: B = 0,3 m

Chiều sâu mực nước trong mương dẫn

h l=h m=0,0193(m): Chiều sâu của lớp nước ở SCR = chiều sâu mực nước mương dẫn

β=2,42(hệ số phụ thuộc vào thanh đan – thanh hình chữ nhật

S: Bề dày của thanh chắn s = 0,008 (m)