Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải của một số nhà máy chế biến mủ cao su trên địa bàn huyện dầu tiếng và đề xuất các giải pháp cải thiện

Nguồn: Bộ môn chế biến, Nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy sơ chế cao su, Đề tài nghiên cứu khoa học, Viện nghiên cứu cao su Việt Nam, 2001 Tiếp nhận mủ tạp và ngâm rửa: Mủ tạp từ vườn

Ngày… tháng… năm 2016

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

Ngày… tháng… năm 2016

Giảng viên phản biện

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu đề tài 1

3 Nội dung nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CAO SU 4

1.1.1 Lịch sử phát triển cây cao su ở nước ta 4

1.1.3 Đặc điểm tự nhiên của cây cao su 6

1.1.4 Phương pháp trồng trọt, chăm sóc, thu hoạch mủ cao su 7

1.2 TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU 9

1.2.1 Công nghệ chế biến cao su khối 9

1.2.2 Công nghệ chế biến cao su tờ 11

1.2.3 Công nghệ chế biến mủ cao su ly tâm 13

1.3 ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CAO SU 14

1.3.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm trong nước thải chế biến cao su 14

1.3.2 Thành phần nước thải chế biến cao su 14

1.3.3 Khả năng gây ô nhiễm của nước thải chế biến cao su 15

1.4.2 Phương pháp hóa lý 21

1.4.3 Phương pháp sinh học 24

1.4.4 Công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su đang được áp dụng tại một số nước .29

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI CÁC NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ CAO SU TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN DẦU TIẾNG 32

2.1 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU – HUYỆN DẦU TIẾNG 32

2.1.1 Giới thiệu sơ lược các nhà máy chế biến mủ cao su 32

2.1.2 Điều kiện tự nhiên huyện Dầu Tiếng 33

2.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Dầu Tiếng 35

2.2 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHÊ BIẾN MỦ CAO SU TẠI CÁC NHÀ MÁY 35

2.2.1 Nhà máy chế biến mủ cao su Bến Súc 35

a Quy trình sản xuất 35

b Các nguồn phát sinh nước thải 39

c Công nghệ xử lý nước thải hiện hữu tại nhà máy 39

d Kết quả phân tích mẫu nước thải đầu vào và đầu ra 40

e Đánh giá hiệu quả xử lý 41

f Đánh giá tác động của nước thải sau xử lý 42

2.2.2 Nhà máy chế biến mủ cao su Long Hòa 44

a Quy trình sản xuất 44

b Các nguồn phát sinh nước thải 45

c Công nghệ xử lý nước thải hiện hữu tại nhà máy 45

d Kết quả phân tích mẫu nước thải đầu vào và đầu ra 47

e Đánh giá hiệu quả xử lý 48

f Đánh giá tác động của nước thải sau xử lý 49

2.2.3 Nhà máy chế biến mủ cao su Phú Bình 51

a Quy trình sản xuất 51

b Các nguồn phát sinh nước thải 53

c Công nghệ xử lý nước thải hiện hữu tại nhà máy 53

e Đánh giá hiệu quả xử lý 59

f Đánh giá tác động của nước thải sau xử lý 61

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN 63

3.1 Đề xuất các giải pháp cải tiến công nghệ hệ thống xử lý nước thải 63

3.1.1 Nhà máy Bến Súc 63

3.1.2 Nhà máy Long Hòa 67

3.1.3 Nhà máy Phú Bình 70

3.2 Đề xuất các giải pháp quản lý 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 80

Hình 1.1 Quy trình chế biến cao su khối từ mủ nước 9

Hình 1.2 Quy trình chế biến cao su khối từ mủ tạp 10

Hình 1.3 Quy trình chế biến cao su tờ 11

Hình 1.4 Quy trình chế biến mủ cao su ly tâm 13

Hình 1.5 Song chắn rác thủ công 17

Hình 1.6 Sự lắng tự do theo trọng lực của hạt cặn 18

Hình 1.7 Bể lắng ngang 18

Hình 1.8 Bể lắng đứng 19

Hình 1.9 Bể điều hòa 20

Hình 1.10 Bể lọc cơ học 21

Hình 1.11 Bể lắng và tạo bông vách nghiên 22

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống tuyển nổi 23

Hình 1.13 Bể khử trùng nước thải nhà máy chế biến mủ cao su 23

Hình 1.14 Hồ hiếu khí tự làm thoáng và hồ hiếu khí có sục khí 24

Hình 1.15 Bể aerotank và đĩa thổi khí bên trong bể 25

Hình 1.16 Mương oxy hóa 26

Hình 1.17 Cấu tạo bể UASB 28

Hình 2.1 Bản đồ hành chính huyện Dầu Tiếng 34

Hình 2.2 Dây chuyền sản xuất mủ cốm từ mủ nước 36

Hình 2.3 Dây chuyền sản xuất mủ ly tâm 37

Hình 2.4 Dây chuyền sản xuất mủ Skimblock 38

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải nhà máy Bến Súc 39

Hình 2.6 Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý nước thải của nhà máy Long Hòa trong năm 2015 42

Hình 2.7 Quy trình công nghệ chế biến mủ cao su nhà máy Long Hòa 44

Hình 2.8 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến cao su Long Hòa 45

Hình 2.9 Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý nước thải của nhà máy Long Hòa trong năm 2015 49

Hình 2.11 Quy trình công nghệ sản xuất từ mủ tạp 52

Hình 2.12 Quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải dây chuyền mủ nước 54

Hình 2.13 Quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải dây chuyền mủ tạp 56

Hình 2.14 Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý nước thải của nhà máy Phú Bình 1 trong năm 2015 60

Hình 2.15 Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý nước thải của nhà máy Phú Bình 2 trong năm 2015 61

Hình 3.1 Công nghệ xử lý nước thải đề xuất cho nhà máy Bến Súc 64

Hình 3.2 Công nghệ xử lý nước thải đề xuất cho nhà máy Long Hòa 67

Hình 3.3 Công nghệ xử lý nước thải đề xuất cho nhà máy Phú Bình 71

Bảng 1.1 Thành phần mủ cao su - latex 9

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của nước thải chế biến mủ cao su 15

Bảng 1.3 Đặc tính ô nhiễm của nước thải chế biến mủ cao su 16

Bảng 2.1 Thành phần nước thải đầu vào hệ thống xử lý của nhà máy chế biến cao su Bến Súc 40

Bảng 2.2 Thành phần nước thải sau hệ thống xử lý của nhà máy chế biến cao su Bến Súc 41

Bảng 2.3 Kết quả phân tích chất lượng nước mặt sông Sài Gòn 43

Bảng 2.4 Thành phần nước thải đầu vào của nhà máy chế biến cao su Long Hòa 47

Bảng 2.5 Thành phần nước thải đầu ra của nhà máy chế biến cao su Long Hòa 48

Bảng 2.6 Kết quả phân tích chất lượng nước mặt sông Thị Tính 50

Bảng 2.7 Thành phần nước thải đầu vào hệ thống xử lý của nhà máy chế biến cao su Phú Bình 1 57

Bảng 2.8 Thành phần nước thải đầu vào hệ thống xử lý của nhà máy chế biến cao su Phú Bình 2 58

Bảng 2.9 Thành phần nước thải đầu ra của nhà máy chế biến cao su Phú Bình 58

Bảng 2.10 Kết quả phân tích chất lượng nước mặt sông Thị Tính 62

BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT : Bộ Tài nguyên môi trường

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

TNHH MTV : Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

VSV : Vi sinh vật

XLNT : Xử lý nước thải

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, cây cao su đã trở thành một cây trồng thế mạnh, thu hút được nhiều người dân canh tác bởi giá trị kinh tế to lớn và ổn định Kéo theo đó ngành chế biến mủ cao su được xem là ngành công nghiệp quan trọng trong việc phát triển bề vững ngành cao su Việt Nam

Bình Dương là một trong những tỉnh đi đầu về ngành cao su của cả nước, chiếm sản lượng lớn về trồng, khai thác và chế biến mủ cao su Đóng góp một phần không nhỏ đó, huyện Dầu Tiếng được xem là huyện có diện tích trồng cao su lớn nhất tỉnh với 3 nhà máy chế biến mủ cao su trên địa bàn huyện

Với sự phát triển ngành kinh tế này, không chỉ giải quyết vấn đề việc làm, đem lại cuộc sống ấm no cho người lao động, và huyện Dầu Tiếng còn góp một phần nhỏ trong việc thúc đẩy nền kinh tế Việt Nam bước vào thời kì hội nhập kinh tế quốc tế - WTO

Song song đó thì vấn đề môi trường do hoạt động chế biến mủ cao su từ các nhà máy chế biến gây ra là một vấn đề đáng lo ngại Và nước thải là nguồn chất thải lớn trong việc sản xuất này, cần được chú trọng, giải quyết triệt để và hợp lý trước khi chúng trở thành mối nguy cho môi trường xung quanh nhà máy và cả toàn huyện Nhận thức được tầm quan trọng này trong việc phát triển bền vững kinh tế gắn với bảo vệ môi trường Bản thân tôi muốn nghiên cứu rõ hơn về thực trạng sản xuất, phương pháp xử lý, cũng như đánh giá mức độ ảnh hưởng của nguồn nước thải chế biến mủ cao su đối với môi trường và con người, từ đó đề xuất để tìm ra các phương pháp giải quyết tối ưu hơn Đó cũng chính là lý do tôi chọn đề tài: “Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải của một số nhà máy chế biến mủ cao su trên địa bàn huyện Dầu Tiếng và đề xuất các giải pháp cải thiện”

3 Nội dung nghiên cứu

Thu thập các tài liệu liên quan đến ngành chế biến mủ cao su và nước thải chế biến mủ cao su

Điều tra tình hình hoạt động của các nhà máy chế biến mủ cao su trên địa bàn huyện

Tìm hiểu các công nghệ xử lý nước, thu thập số liệu các chi tiêu của nước thải đầu vào và đầu ra chất lượng nước thải

Phân tích, so sánh và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải trước khi xả thải

Đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuật xử lý nước thải

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập thông tin

Thu thập các tài liệu, văn bản liên quan về ngành chế biến mủ cao su và ngành cao su

Các tư liệu, sách báo, báo cáo tổng hợp về ngành cao su

- Phương pháp khảo sát thực địa

Khảo sát thực tế tình hình hoạt động, công tác quản lý của các nhà máy chế biến cao su

Tìm hiểu các nguồn phát sinh nước thải trong quy trình sản xuất, các phương pháp xử lý nước thải hiện hữu

Ghi nhận hình ảnh về hiện trạng của các hoạt động

- Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu

Lấy mẫu nước thải đầu vào và đẩu ra để phân tích các chỉ tiêu: pH, BOD5, COD,

SS, N, P Phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm và đánh giá công nghệ xử lý của các nhà máy

- Phương pháp so sánh

So sánh các kết quả phân tích mẫu nước thải với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sơ chế cao su thiên nhiên (QCVN 01-MT: 2015/BTNMT)

- Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

Thống kê kết quả phân tích nước thải trong năm 2015 của các nhà máy, tiến hành tính toán đánh giá tác động và hiệu quả xử lý

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu

Nước thải của ngành chế biến mủ cao su

- Phạm vi nghiên cứu

Nước thải phát sinh trong các hoạt động từ các nhà máy chế biến mủ cao su trên địa bàn huyện Dầu Tiếng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CAO SU

1.1.1 Lịch sử phát triển cây cao su ở nước ta

Cây cao su có tên khoa học là Hevea brasiliensis thuộc họ Euphorbiaceae (họ thầu dầu) Cây cao su được đem trồng thử nghiệm tại nước ta từ năm 1897, do người Pháp tên là Edouard Raoul đem hột giống cao su từ Indonesia về trồng tại vùng Ông Yệm thuộc địa phận Bến Cát, Bình Dương và tại Suối Dầu, Nha Trang Sau đó, Belland lại đem hột giống từ các nước Trung Mỹ về ươm thử tại Thảo Cầm Viên Sài Gòn

Năm 1987 đã đánh dấu sự hiện diện của cây cao su ở Việt Nam Công ty cao su đầu tiên được thành lập là Suzannah (Dầu Giây, Long Khánh, Đồng Nai) năm 1907 Tiếp sau, hàng loạt đồn điền và công ty cao su ra đời, chủ yếu là của người Pháp và tập trung ở Đông Nam Bộ: SIPH, SPTR, CEXO, Michelin,…Một số đồn điền cao su

tư nhân Việt Nam cũng được thành lập

Đến năm 1920, miền Đông Nam Bộ có khoảng 7.000ha và sản lượng 3.000 tấn Cây cao su được trồng nhiều ở Tây Nguyên năm 1923 và phát triển mạnh trong giai đoạn 1960-1962, trên những vùng đất cao 400-600m, sau đó ngưng vì chiến tranh Đến năm 1976, Việt Nam còn khoảng 76.000ha, tập trung ở Đông Nam Bộ khoảng 69.500ha, Tây Nguyên khoảng 3.482ha, các tỉnh duyên hải miền Trung và khu

4 cũ khoảng 3.636ha

Sau năm 1975, cây cao su tiếp tục phát triển chủ yếu ở Đông Nam Bộ Từ năm

1977, Tây Nguyên bắt đầu lại chương trình trồng mới cao su, thoạt tiên do các nông trường quân đội, sau năm 1985 do các nông trường quốc doanh, từ năm 1992, cây cao

su phát triển ở Quảng Trị, Quảng Bình trong các công ty quốc doanh

Đến nay, theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tính đến cuối năm 2015, tổng diện tích quy hoạch để trồng cao su khoảng 1020 ha và cũng là cây công nghiệp có diện tích lớn nhất cả nước

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cao su Việt Nam và Thế giới

a Tình hình sản xuất

Thế giới:

Giai đoạn 2008 – 2013: sản lượng sản xuất cao su thiên nhiên tăng từ mức 10.1 triệu tấn năm 2008 lên mức 11.8 triệu tấn năm 2013 Đạt tốc độ tăng trưởng bình quân 3,1%/năm Năm 2010 ghi nhận tốc độ tăng trưởng cao 7,6%, nhưng tốc độ tăng trưởng thấp dần trong những năm sau đó, năm 2011 đạt 5,8%, năm 2012 đạt 3,2%, năm 2013

đạt 3,7%

Việt Nam:

Giai đoạn 2008 – 2013, tổng diện tích gieo trồng cao su trong nước tăng từ 631,5 nghìn ha năm 2008 lên mức 983,3 nghìn ha năm 2013, đạt tốc độ tăng trưởng bình quân 10%/năm

Phần lớn diện tích gieo trồng cao su tập trung nhiều nhất tại Đông Nam Bộ chiếm 45% diện tích, Tây Nguyên chiếm 30% diện tích, Bắc Trung Bộ chiếm 11% diện tích, Duyên Hải Nam Trung Bộ chiếm 8% diện tích và Tây Bắc chiếm 6% diện tích

Trong đó diện tích cho sản phẩm cao su hàng năm đạt tốc độ tăng trưởng bình quân là 6,1%/năm, cụ thể là từ mức 399,1 nghìn ha năm 2008 lên mức 538,7 nghìn ha năm 2013

b Tình hình tiêu thụ

Thế giới:

Sản lượng tiêu thụ cao su thiên nhiên năm 2008 đạt mức 10.2 triệu tấn, giảm xuống mức 9.3 triệu tấn năm 2009, và tăng mạnh trở lại trong các năm sau đó để đạt mức 11.8 triệu tấn năm 2012

Tính chung cả giai đoạn 2008 – 2013 sản lượng tiêu thụ cao su thiên nhiên đạt tốc độ tăng trưởng bình quân 2,8%/năm

Việt Nam:

Tổng sản lượng cao su khai thác trong nước phần lớn được sử dụng nhằm mục đích xuất khẩu và phần còn lại được cung cấp cho các nhu cầu tiêu thụ trong nước Giai đoạn 2009 – 2013: sản lượng khai thác tăng từ 711 nghìn tấn năm 2009 lên mức 915 nghìn tấn năm 2013, trong đó sản lượng xuất khẩu tăng từ 731 nghìn tấn lên mức 1.076 nghìn tấn năm 2013 Như vậy sản lượng sản xuất khẩu còn cao hơn sản lượng sản xuất cao su trong nước, đồng nghĩa với việc cần một phần sản lượng nhập khẩu qua công đoạn chế biến bai đầu để bù đắp sản lượng xuất khẩu

Sản lượng nhập khẩu cao su trong giai đoạn 2009 – 2013 tăng giảm thất thường năm 2010 nhập khẩu đạt 298,9 nghìn tấn, giảm 4,6% so với mức 313,3 nghìn tấn năm

2009 Nhập khẩu năm 2011 bất ngờ tăng mạnh 21,2% so với năm 2010 để đạt 362,1 nghìn tấn, tuy nhiên lại giảm mạnh 16,6% trong năm 2012 và tăng 3,6% năm 2013đạt

313 nghìn tấn Tính chung trong giai đoạn 2009 – 2013 thì sản lượng nhập khẩu cao su chỉ tăng 0,9%/năm

1.1.3 Đặc điểm tự nhiên của cây cao su

Cao su là cây công nghiệp dài ngày và là loại cây chủ lực của ngành trồng trọt Sau thời gian chăm sóc từ 5 đến 7 năm tính từ lúc mới trồng tùy điều kiện tự nhiên và chăm sóc sẽ cho thu hoạch Cây cao su thích nghi với khí hậu nóng ẩm hơn là vùng có khí hậu mát lạnh Cao su phát triển tốt nhất khi được trồng tại các nước ở gần vùng xích đạo, các nước có khí hậu nhiệt đới Tại Việt Nam, vùng đất trồng cao su thích hợp nhất là miền Đông Nam Bộ, vùng Tây Nguyên và nhiều tỉnh dọc duyên hải miền Trung

d Tác hại của gió

Tuy cây thuộc loài thân gỗ có to và có thể cao tới 30m nhưng lại giòn nên dễ gãy

do không chịu được gió Trồng vào vùng có gió thổi quanh năm suốt tháng rất tốt nhưng phải là gió nhẹ, gió phải dưới 3m/giây

Những vùng có gió lớn, bão tố không thể trồng cao su được Vì vậy, những vùng

có gió lớn thổi qua, ta nên trồng vành đai rừng chắn gió để cản bớt sức gió thổi vào lô cao su

1.1.4 Phương pháp trồng trọt, chăm sóc, thu hoạch mủ cao su

a Đất trồng cao su

Cây cao su thích hợp với đất đỏ badan, kế đến là đất xám Đất miền Đông Nam

Bộ và vùng Tây Nguyên có tầng đất mặt khá sâu nên trồng cao su vừa sinh trưởng mạnh vừa cho năng suất cao Do cây cao su không chịu được khí hậu gió lạnh nên nếu đem trồng cao su ở vùng đất quá cao so với mặt nước biển từ 500m trở lên thì kết quả

sẽ xấu đi

b Giống cao su:

Hiện nay, có nhiều giống được chuộng trồng, trong đó có:

RRIM 600: Cây có thân thẳng, tròn, có chân voi, vỏ dày, dễ cạo và sinh trưởng tốt Giống này có xuất xứ từ Malaysia

PB 235: Thường được gọi tắt là giống 235, có thân thẳng, tròn, vỏ dày trung bình, dễ cạo, sinh trưởng tốt, khai thác sớm Giống này có xuất xứ từ Malaysia

GTL: Cây có thân tròn và thẳng, có chân voi, vỏ dày, sinh trưởng tốt, dễ cạo Giống này có xuất xứ tại Indonesia

c Kỹ thuật trồng cao su:

Trồng cao su vào giữa mùa mưa, lúc này khí trời mát mẻ, đất ẩm ướt, cây bén rễ nhanh, chồi non phát triển mạnh Cụ thể, nên trồng từ tháng 6 đến tháng 9 dương lịch hàng năm

Cây con đem trồng phải cùng lứa tuổi, đồng đều nhau, thu hoạch cùng thời điểm với nhau, tiện cho việc quản lý và chăm sóc

Tiêu chuẩn cây tum 10 tháng tuổi:

 Đường kính của gốc đo từ mặt đất lên 10cm phải đạt 16mm trở lên

 Rễ cái mọc thẳng, độ dài rẽ phải từ 40 - 45cm

Cây tum bứng ra khỏi mương rãnh chưa thể trồng ngay được mà phải qua giai đoạn xử lý:

 Cắt hết rễ bàng, nhưng phải tránh làm tổn thương đến rễ cái

 Nhúng cây tum vào hỗn hợp bùn sền sệt gồm 2/3 đất bùn, 1/3 phân bò tươi và 4% phân lân

Kiểu hố trồng tốt nhất là kiểu hố vuông, kích thước là: 60cm x 60cm x 60cm Mật độ trồng tốt nhất là cây cách cây 3m, hàng cách hàng 6m

d Chăm sóc vườn cao su:

Trong một hai năm đầu mới trồng, có một số cây bị chết, do đó phải tiến hành trồng dặm Cây trồng dặm phải cùng lứa tuổi với nhau

Trong ba bốn năm đầu, cây còn nhỏ, tán cây ít, do đó phải trồng cây phủ đất để hạn chế cỏ dại và giữ độ ẩm cho đất vào những tháng khô hạn Hiện nay thường trồng

cỏ đậu là thích hợp và tốt cho cây cao su nhất

e Thu hoạch mủ

Thường thì vườn cao su hội đủ tiêu chuẩn đưa vào cạo mủ khi xét thấy trên 50%

số cây đạt tiêu chuẩn vành ở mức 50cm, ở vị trí cách chân voi 1m

Các loại mủ thu được gồm:

Mủ latex: Là mủ cao su nước do những mạch mủ chứa trong lớp da lụa chảy ra, trong đó chứa khoảng 40% chất cao su, phần còn lại là nước và các chất khác

Mủ chén: Là lượng mủ tiếp tục chảy vào chén sau khi đã trút mủ latex và được đông đặc lại

Mủ dây: Là mủ đóng thành sợi, đóng trên miệng cạo từ ngày hôm trước

Mủ đất: Là mủ chảy rơi rớt ra ngoài và đông đặc ở dưới đất

Đặc tính của mủ cao su – latex:

Latex hay Latex cao su là một chất lỏng phức hợp, có thành phần và tính chất khác biệt nhau tùy theo từng loại Theo nguyên tắc có thể nói đó là một dạng nhũ tương (thể sữa trắng đục) của các hạt phân tử cao su (pha phân tán) trong môi trường phân tán lỏng Ở Việt Nam, Latex còn được gọi là mủ cao su nước

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

CH2C = CHCH2 – CH2C = CHCH2 – CH2C = CHCH2

׀ ׀

׀

3HC 3HC

3HC

Latex khai thác từ cây Hevea brasiliensis có đặc tính sinh học phụ thuộc vào

giống cây, tuổi cây, thời vụ cạo và chế độ cạo mủ Các phân tích latex từ nhiều loại cây cao su khác nhau chỉ đưa ra những con số phỏng chừng về thành phần latex:

(Nguồn: Nguyễn Hữu Trí, Khoa học kỹ thuật công nghệ cao su thiên nhiên, 2004)

1.2 TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU

1.2.1 Công nghệ chế biến cao su khối

a Quy trình chế biến cao su khối từ mủ nước

Hình 1.1 Quy trình chế biến cao su khối từ mủ nước.

(Nguồn: Bộ môn chế biến, Nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy sơ chế cao su, Đề tài nghiên cứu khoa học, Viện nghiên cứu cao su Việt Nam, 2001)

Mủ nước

Ép bành, đóng gói

Đánh đông Pha loãng

Gia công cơ học

Gia công nhiệt

Tiếp nhận mủ nước và pha loãng:

Mủ nước từ vườn cây đưa về được cho vào bể chứa, trộn đều rồi pha loãng và để lắng trong một thời gian

Đánh đông mủ:

Mủ cao su đã pha loãng sau đó được chuyển sang các mương đánh đông bằng axit formic hoặc axit acetic để đông lại thành khối

Gia công cơ học:

Sau khi đông tụ, khối cao su được đưa vào công đoạn gia công cơ học bằng máy cán kéo, máy cán crepe và máy cán băm hoặc cắt thành các hạt cốm có kích thước từ 3- 5mm

Gia công nhiệt:

Các hạt cốm cao su được xếp vào hộc và đưa vào các máy sấy với nhiệt độ từ

100 - 115oC trong khoảng 2 giờ

Ép bành và đóng gói:

Cao su sau khi sấy, được ép bành và đóng gói bằng bao PE và đưa vào nhập kho, bảo quản ở nhiệt độ thích hợp

b Quy trình chế biến cao su khối từ mủ tạp

Hình 1.2 Quy trình chế biến cao su khối từ mủ tạp

(Nguồn: Bộ môn chế biến, Nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy sơ chế cao su, Đề tài nghiên cứu khoa học, Viện nghiên cứu cao su Việt Nam, 2001)

Tiếp nhận mủ tạp và ngâm rửa:

Mủ tạp từ vườn cây đưa về được phân loại sau đó cho vào hồ ngâm rửa để loại

Mủ tạp

Ép bành, đóng gói

Ngâm rửa Gia công cơ học

Gia công nhiệt

Luận văn tốt nghiệp Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải của một số nhà máy chế biến mủ cao su trên địa bàn Huyện Dầu Tiếng và

đề xuất các giải pháp cải thiện

bỏ các tạp chất Thời gian ngâm mủ tạp tối thiểu là 5 ngày

Gia công cơ học:

Gia công nhiệt:

Nhiệt độ sấy là 110oC trong thời gian khoảng 2,5 giờ Dùng quạt làm nguội 10 -

15 phút để khi mủ ra lò có nhiệt độ nhỏ hơn 60oC

Ép bành và đóng gói:

Mủ được ép thành bành 33,33kg cho vào bao PE hàn kín, nhập kho và bảo quản

1.2.2 Công nghệ chế biến cao su tờ

Hình 1.3 Quy trình chế biến cao su tờ

(Nguồn: Bộ môn chế biến, Nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy sơ chế cao su, Đề tài

nghiên cứu khoa học, Viện nghiên cứu cao su Việt Nam, 2001)

Mủ nước

Ép bành, đóng gói

Đánh đông Pha loãng

Gia công cơ học

Gia công nhiệt

Tiếp nhận mủ nước:

Để giữ cho mủ nước không đông tụ trước khi chế biến người ta cho thêm hóa chất chống đông là amôni (NH3) vào Amôni được dùng dưới dạng dung dịch khoảng 20%, nồng độ amôni tùy thuộc vào loại mủ, mùa khai thác, thời gian cần bảo quản và quy trình chế biến

Mủ nước từ vườn cây được đưa về nhà máy, sau đó cho mủ qua rây lọc để lọc rác, lá cây, vỏ cây Sau khi lọc xong đưa mủ vào hồ, lấy mẫu xác định hàm lượng cao su khô, xác định pH và tính lượng axit cần thiết để đánh đông

Pha loãng mủ:

Tiến hành pha loãng mủ bằng cách thêm nước vào Mục đích của việc pha loãng nhằm giảm khả năng tạo bọt của sản phẩm và tạo điều kiện loại bỏ tạp chất Tùy theo quy trình sản xuất mà người ta tiến hành pha loãng đến khi DRC còn khoảng 14 - 25% và pH giảm xuống còn 4,5 - 5,2 Mủ nước sau khi khuấy trộn để khoảng 20 - 30 phút cho các tạp chất lắng xuống đáy hồ chứa, sau đó xả mủ qua các mương đánh đông

Đánh đông mủ:

Hóa chất được dùng để đánh đông là CH3COOH với nồng độ 2% và HCOOH với nồng độ 1% Sau đó vớt bọt khí và hạ các tấm chắn xuống, để qua đêm cho mủ đông hoàn toàn

Gia công cơ học:

Mủ nước sau khi đã đông tụ hoàn toàn được gia công cơ học để tạo tờ Tờ mủ sau khi cán có độ dày khoảng 2,5 - 3mm và được rửa sạch bằng tia nước mạnh hoặc rửa trong hồ để tránh tạo mốc

Gia công nhiệt:

Tờ mủ sau khi cán được đem treo lên những thanh sào tre để ráo nước trong mát ít nhất là 2 giờ cho đến khi khô ráo nước Sau đó đem mủ vào lò xông, tờ mủ được sấy trong khoảng 3 ngày với nhiệt độ tăng dần từ 40 - 65oC

Ép bành và đóng gói:

Mủ sau khi đã sấy xong được phân loại từ RSS1 - RSS4, sau đó đóng thành bành 33,33kg cho vào bao PE hàn kín lại, nhập kho và bảo quản ở nhiệt độ khoảng

36oC

1.2.3 Công nghệ chế biến mủ cao su ly tâm

Hình 1.4 Quy trình chế biến mủ cao su ly tâm

(Nguồn: Bộ môn chế biến, Nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy sơ chế cao su, Đề tài nghiên cứu khoa học, Viện nghiên cứu cao su Việt Nam, 2001)

Xử lý mủ ngoài vườn cây:

Mủ nước dùng để sản xuất mủ ly tâm phải được xử lý amôni ngay ngoài vườn cây Amôni được dùng ở dạng dung dịch và không nhỏ hơn 10% Mủ được lọc qua lưới để loại bỏ tạp chất trước khi cho vào bồn các xe chở mủ

Tiếp nhận mủ tại nhà máy:

Bồn chứa mủ tại nhà máy càng lớn thì càng đảm bảo tính đồng đều và chất lượng của mủ ly tâm Trên bồn chứa mủ được trang bị máy khuấy đảo với vận tốc khoảng 20 vòng/phút để làm đồng đều mủ và hàm lượng amôni

Sau khi đã khuấy đảo mủ, tiến hành đo các chỉ tiêu hóa lý như: NH3, DRC Sau

đó thêm cho đủ amôni đến 0,3% tính theo trọng lượng mủ

Quá trình ly tâm:

Quá trình ly tâm sẽ tách nước, amôni cùng một số chất khác ra khỏi hỗn hợp latex để có hàm lượng cao su khô khoảng 60% Ở phần trên của máy ly tâm có hai dòng chảy: Một là mủ cô có hàm lượng cao su khô khoảng 60% và một dòng khác là serum chứa 6 - 7% cao su khô còn gọi là mủ skim

Xử lý và bảo quản mủ sau khi ly tâm:

Xử lý mủ ngoài vườn cây

Tiếp nhận mủ tại nhà máy

Ly tâm

Xử lý và bảo quản

mủ sau khi ly tâm

Mủ sau khi ly tâm còn gọi là mủ cream có hàm lượng amôni rất thấp nhỏ hơn 0,1% Với hàm lượng amôni trên không thể diệt khuẩn xâm nhập vào mủ ly tâm, do đó

ta thêm gas amôni vào đến khi hàm lượng amôni trong mủ ly tâm đạt khoảng 7 - 7,5%

Mủ skim được đưa qua tháp khử NH3, sau đó được cho vào các mương đánh đông Tại đây, thêm H2SO4 với liều lượng khoảng 250kg cho mỗi tấn cao su khô Sau

2 - 3 ngày mủ đông tụ hoàn toàn và được dùng để chế biến cao su khối với chất lượng

thấp

1.3 ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CAO SU

1.3.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm trong nước thải chế biến cao su

Nước thải chế biến mủ cao su hình thành chủ yếu từ các công đoạn khuấy trộn, làm đông, gia công cơ học:

 Nước thải từ bồn khuấy trộn là nước rửa bồn và dụng cụ, là loại nước thải chứa nồng độ chất ô nhiễm thấp với ít mủ cao su

 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 tự nhưng ở nồng độ thấp hơn, có nguồn gốc từ nước rửa được phun vào khối cao su trong quá trình gia công cơ học để loại bổ tiếp tục serum, axit và các chất bẩn

1.3.2 Thành phần nước thải chế biến cao su

Hai thành phần quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý: hàm lượng muối

SO42- và Ca2+ Khi hàm lượng hai thành phần này cao sẽ giảm hiệu quả xử lý Nguyên nhân là do:

Trong nước thải cao su khi qua giai đoạn phân hủy kỵ khí:

SO42-  H2SO3 + H2S Hàm lượng muối hòa tan Ca2+

cao sẽ tạo thành lớp màng chắn ngăn cản sự chất dinh dưỡng đến tế bào vi sinh vật

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của nước thải chế biến mủ cao su

Chỉ tiêu (mg/l)

Chủng loại sản phẩm Cao su khối từ

Bảng 1.3 Đặc tính ô nhiễm của nước thải chế biến mủ cao su

Chỉ tiêu

(mg/l)

Chủng loại sản phẩm Cao su khối từ

Nước thải chế biến mủ cao su có pH trong khoảng 4,2 – 5,9 do việc sử dụng axit

để làm đông tụ mủ cao su Đối với mủ skim đôi khi nước thải có pH thấp hơn nhiều (pH = 1), đối với cao su khối được chế biến từ nguyên liệu đông tụ tự nhiên thì nước thải có pH cao hơn (pH = 6) và tính axit của nó chủ yếu là do các axit béo bay hơi, kết quả của sự phân hủy sinh học các lipid và phospholipid xảy ra trong khi tồn trữ nguyên liệu

Hơn 90% chất rắn trong nước thải chế biến mủ cao su là chất rắn bay hơi Phần lớn chất rắn này ở dạng hòa tan, còn ở dạng lơ lửng chủ yếu chỉ có những hạt cao su còn sót lại

Hàm lượng nitơ hữu cơ thường không cao lắm và có nguồn gốc từ các protein trong mủ cao su, trong khi hàm lượng nitơ dạng amôni là rất cao do việc sử dụng amôni để chống đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ mủ cao su, khi có sự phân hủy yếm khí thì gây ra mùi hôi thối, làm tăng độ đục nguồn tiếp nhận Tóm lại, nước thải chế biến mủ cao su có tính chất gây ô nhiễm nặng Những

chất ô nhiễm mà nó chứa thuộc 2 loại: Chất ô nhiễm hữu cơ và chất dinh dưỡng

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CAO SU

1.4.1 Phương pháp cơ học

Phương pháp này nhằm loại bỏ tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn cho cả hệ thống

Nước thải chế biến mủ cao su thường có nhiều váng mủ đông tụ, rất dễ gây tắc nghẽn hệ thống, do đó cần phải xử lý sơ bộ trước

a Song chắn rác

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây, các thành phần có kích thước lớn (rác) như: giẻ, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilon,… được giữ lại Các tạp chất này có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống như làm tắc nghẽn đường ống hoặc kênh dẫn, bào mòn đường ống, thiết bị, tăng trở lượng dòng chảy nên làm tiêu hao năng lượng bơm

Song chắn rác làm bằng thép không gỉ, được đặt ở cửa vào kênh dẫn, sắp xếp cạnh nhau với khoảng cách 60 - 100mm để chắn vật thô và 10 - 25mm để chắn vật nhỏ hơn và được hàn cố định trên khung thép, đặt nghiên theo dòng chảy 1 góc 60 – 70O Vận tốc nước chảy qua song chắn giới hạn trong khoảng từ 0,6 – 1 m/s Vận tốc cực đại dao động trong khoảng 0,75 m/s – 1 m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song Vận tốc cực tiểu là 0,4 m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn

c Bể lắng cát

Dưới tác động của lực trọng trường, các phần tử rắn có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước sẽ được lắng xuống đáy trong quá trình nước thải chuyển động qua bể lắng cát

Hình 1.6 Sự lắng tự do theo trọng lực của hạt cặn

Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp và được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0,2 mm đến 2 mm như hạt cát, sạn nhỏ ra khỏi nước thải nhằm hạn chế sự bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các công trình sinh học phía sau Bể lắng cát có thể được phân thành 2 loại cơ bản: (1) bể lắng ngang và (2) bể lắng đứng Ngoài ra, để tăng hiệu quả lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi

Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt quá 0,3 m/s Vận tốc này cho phép các hạt cát, hạt sỏi và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở những công trình tiếp theo

Hình 1.7 Bể lắng ngang

Hình 1.8 Bể lắng đứng

d Bể điều hòa lưu lượng

Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý để hiệu quả cho các quy trình xử lý sinh học về sau, do nó hạn chế được hiện tượng

“shock” của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng các bể sinh học (do tính toán chính xác)

Cấu tạo bao gồm: bể chứa nước thải, hệ thống khuấy trộn, hệ thống sục khí và hệ thống bơm

 Sử dụng hệ thống khuấy trộn và sục khí để điều hòa nồng độ nước thải Hệ thống sục khí thường là các ống đục lỗ, được đặt ở đáy bể nhằm tăng hiệu quả sục khí

 Điều hòa pH, nồng độ các ion,…bằng cách dùng hóa chất

 Nhờ sục khí và khuấy trộn nên có khả năng xử lý một phần chất hữu cơ

 Dùng hệ thống bơm và van để điều chỉnh lưu lượng

Hình 1.9 Bể điều hòa

Nước thải chế biến mủ cao su có hàm lượng hữu cơ cao, do đó cần khuấy trộn trước khi đưa vào hệ thống xử lý nhằm hạn chế việc gây mùi, cân bằng nồng độ các chất bẩn và pha loãng các chất độc hại trong thành phần nước thải mủ cao su

e Bể lọc cơ học

Lọc được dùng trong nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà

bể lắng không làm được Để lọc nước thải, người ta có thể sử dụng nhiều loại bể lọc khác nhau Thiết bị lọc có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng

Trong các hệ thống xử lý nước thải công suất lớn không cần sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:

 Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học;

 Lắng trọng lực;

 Giữ hạt rắn theo quán tính;

 Hấp phụ hóa học;

 Hấp phụ vật lý;

 Quá trình dính bám;

 Quá trình lắng tạo bông

Chất bẩn và màng sinh học sẽ bám vào bề mặt vật liệu lọc dần dần bít các khe hở của lớp lọc làm cho dòng chảy bị chậm lại hoặc ngừng chảy, do đó phải tiến hành rửa lọc

Hình 1.10 Bể lọc cơ học

1.4.2 Phương pháp hóa lý

a Trung hòa nước thải

Nước thải có độ acid cao hay độ kiềm cao không được thải vào môi trường Trong các nhà máy chế biến mủ cao su, nước thải từ sản suất mủ ly tâm có độ pH dao động từ 5,5 - 6,5 nên cần thiết phải trung hòa để tạo pH tối ưu cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo

Nước thải chế biến mủ cao su có tính acid, do đó hóa chất để trung hòa là xút hoặc vôi Việc trung hòa nước thải chế biến mủ cao su có thể thực hiện bằng cách trộn lẫn chúng với nước thải chứa kiềm hoặc bổ sung các hóa chất kiềm

Trong quá trình trung hòa, một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải

b Keo tụ - tạo bông

Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước ≥ 10μm, những hạt có kích thước nhỏ hơn không nổi cũng không lắng được nên khó tách loại được Mục đích của quá trình này là tập hợp các cặn nhỏ thành các cặn lơn dễ tách và cuối cùng là loại bỏ cặn

Gồm 2 quá trình nhỏ: keo tụ phá vỡ trạng thái bền của hạt keo và tạo bông kết dính các hạt keo bị phá bền để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, tiếp đó các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống và được loại bỏ

Những chất keo tụ thường dùng phổ biến là muối sắt và muối nhôm như: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O

Để tăng hiệu quả của quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keo tụ Việc sử dụng các chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là: Tinh bột, dextrin, các este, xenlulozơ

Hình 1.11 Bể lắng và tạo bông vách nghiên

c Tuyển nổi

Là quá trình tách các hạt cao su lơ lửng có trọng lượng riêng nhỏ hơn nước bằng cách đưa các bọt khí vào nước Quá trình tuyển nổi là quá trình tách các hạt rắn (cặn lơ lửng) hoặc hạt chất lỏng (dầu, mỡ) ra khỏi pha lỏng (nước thải) Quá trình này được

thực hiện bằng cách đưa các hạt khí mịn vào pha lỏng Bọt khí mịn dính bám vào các hạt, và lực đẩy nổi đủ lớn đẩy các hạt bám dính bọt khí lên trên bề mặt

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống tuyển nổi

d Khử trùng nước thải

Sau xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải đều bị tiêu diệt Nhưng

để tiêu diệt toàn bộ các vi khuẩn gây bệnh, ta cần dùng thêm những biện pháp khử trùng: Clo hóa, ozon hóa, điện phân, tia cực tím

Hóa chất sử dụng để khử trùng nước thải phải đảm bảo có tính độc đối với các vi sinh vật trong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân hủy hoặc bay hơi, không còn dư lượng gây độc cho người và môi trường

Hình 1.13 Bể khử trùng nước thải nhà máy chế biến mủ cao su

Khử trùng nước thải được đặt ở cuối quá trình xử lý nước thải trước khi làm sạch nước triệt để xả vào môi trường hoặc bể chứa nước tái sử dụng (tưới cây, rửa đường, )

+ Hồ làm thoáng tự nhiên:

Oxy từ không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước phía trên và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển, quang hợp và thải ra oxy Để đảm bảo cho ánh sáng qua nước, chiều sâu của hồ phải nhỏ, thường là 30 - 40cm Do chiều sâu như vậy nên diện tích của hồ càng lớn càng tốt Tải của hồ (BOD) khoảng 250 - 300kg/ha.ngày Thời gian lưu của nước từ 3 - 12 ngày

Do hồ nông, diện tích lớn đảm bảo điều kiện hiếu khí cho toàn bộ nước trong ao (từ mặt nước đến đáy) Nước lưu trong hồ tương đối dài, hiệu quả làm sạch có thể tới

80 - 95% BOD, màu nước có thể chuyển sang màu xanh của tảo

Hình 1.14 Hồ hiếu khí tự làm thoáng và hồ hiếu khí có sục khí

Ao hồ hiếu khí là một trong số những loại hình công trình xử lý nước thải được

sử dụng rộng rãi, có thể kết hợp thả bèo, nuôi cá trong hồ Điều đó đem lại hiệu quả

kinh tế và tăng cường xử lý nước thải Nếu thả bèo trên mặt hồ sẽ tăng thêm nguồn ô

xy cho quá trình quang hợp, đồng thời rễ bèo có nhiều sinh vật sẽ thúc đẩy quá trình ô

xy hóa

Trong điều kiện nhân tạo:

 Bể phản ứng sinh học hiếu khí - Aerotank:

Bể phản ứng sinh học hiếu khí - aerotank là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình tròn Thông dụng nhất hiện nay là các aerotank hình bể khối chữ nhật Nước chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước

Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aerotank Các chất lơ lửng này là một số chất rắn

và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh trưởng và phát triển, dần thành các hạt bông cặn Các hạt bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính

Hình 1.15 Bể aerotank và đĩa thổi khí bên trong bể

Quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong aeroten qua ba giai đoạn: + Giai đoạn thứ nhất: Tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy Ở giai đoạn này, bùn hoạt tính hình thành và phát triển Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ càng tăng dần

+ Giai đoạn thứ hai: Vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ở mức gần như ít thay đổi Chính ở giai đoạn này, các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất

+ Giai đoạn thứ ba: Sau một thời gian khá dài, tốc độ oxy hóa cầm chừng và có hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxy tăng lên Đây là giai đoạn nitrat hóa các muối amoni

Kết thúc quá trình, cần phải tách bùn, nếu không kịp tách bùn nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp

Ưu điểm nổi bật của bể aerotank:

 Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%

 Loại bỏ được Nito trong nước thải

 Vận hành đơn giản, an toàn

 Thích hợp với nhiều loại nước thải

 Thuận lợi khi nâng cấp công suất đến 20% mà không phải gia tăng thể tích bể

Mương oxi hóa là một dạng cải tiến của aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính (sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật trong nước thải) chuyển động tuần hoàn trong mương Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000-5000mg/l có thể đưa vào xử lý bằng mương oxy hóa Một phần bùn được khoáng hóa ngay trong mương do đó số lượng bùn giảm 2,8 lần Thời gian xử lý hiếu khí là 1 - 3 ngày

Mương oxi hóa có dạng hình chữ nhật, hình tròn hay elip Gồm 2 vùng: vùng hiếu khí để khử BOD và oxy hóa NH4 thành NO3 Đáy và bờ có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc đắp đất có gia cố Chiều sâu từ 0,7 - 1m Tốc độ chuyển động nước trong mương ≥ 0,3 m/s, được khuấy đảo bằng thiết bị cơ học

Hình 1.16 Mương oxy hóa

Nước thải sau khi lưu tại mương oxy hóa khoảng 24h, hỗn hợp gồm nước thải và bùn hoạt tính – thường được gọi là chất lỏng hỗn hợp được chuyển tới bể lắng bậc hai

để phân tách khỏi nước thải đầu ra đã qua xử lý và bùn kết Một phần bùn thải này được tái tuần hoàn đến đầu dẫn nước thải vào bể mương oxy hóa và trở lại thành bùn hoạt tính, phá hủy thêm tải lượng BOD5 hữu cơ

Phần còn lại của bùn lắng này được thải ra một quy trình làm sánh rồi đến công đoạn tháo nước trong quá trình đưa bùn thải còn lại ra khỏi công trường nhà máy Điểm khác của quy trình xử lý oxy hóa là không đòi hỏi bể lắng bậc 1 Nước thải đầu vào có thể được dẫn thẳng đến các bể mương oxy hóa để xử lý

Ao hồ kỵ khí thường dùng để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy Loại ao hồ này có thể tiếp nhận loại nước thải có độ nhiễm bẩn lớn, tải BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo Nước thải lưu ở hồ kỵ khí thường sinh ra mùi hôi, do đó không nên bố trí ao hồ này ở khu vực gần khu dân cư

Để duy trì điều kiện khí và giữ ấm nước trong hồ trong những ngày mùa đông nhiệt độ thấp, chiều sâu hồ khá lớn (từ 2-6m, thông thường lấy ở khoảng 2,5 - 3,5m)

Hồ kị khí có thể khử BOD trong mùa hè lên tới 65 - 80%, và mùa đông có thể khử 45 - 65%

Cấu tạo của hồ nên có 2 ngăn: 1 ngăn làm việc và 1 ngăn dự phòng khi nạo vét bùn cặn Cửa dẫn nước vào hồ nên đặt chìm nhằm đảm bảo cho việc phân bố cẳn đồng đều trong hồ Cửa xả nước ra khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt

Trong điều kiện nhân tạo:

 Bể kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược - UASB:

Được xây dựng bằng gạch hoặc bê tông cốt thép, có nắp kín bằng nhựa, bê tông hoặc kim loại Bể gồm: hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách

pha Trong bể diễn ra 2 quá trình: Lọc trong nước thải qua tầng cặn lơ lửng và lên men lượng cặn giữ lại

Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện

kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách pha khí lỏng-rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5-10% Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo

Hiệu suất của bể UASB bị phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, pH, các chất độc hại trong nước thải Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6-0,9 m/h pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong khoảng 6,6-7,6 Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để bảo đảm pH của nước thải luôn luôn lớn hơn 6,2

UASB được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp Nồng độ COD đầu vào được giới hạn ở mức min là 100mg/l, nếu

SS>3000mg/l không thích hợp để xử lý bằng UASB

Ưu điểm nổi bật của bể UASB:

- Xử lý các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ rất cao, COD= 15000mg/l

- Hiệu suất xử lý COD có thể đến 80%

- Yêu cầu về dinh dưỡng (N, P) của hệ thống của công nghệ sinh học kỵ khí thấp hơn hệ thống xử lý hiếu khí do sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật kỵ khí thấp hơn vi sinh vật hiếu khí

- Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống

- Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành

c Phương pháp hiếu - kỵ khí kết hợp

Ao hồ hiếu - kỵ khí kết hợp:

Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế, kết hợp hai quá trình song song: Phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan có đều trong nước và phân hủy kỵ khí cặn lắng ở vùng đáy

Đặc điểm của ao hồ tùy nghi xét theo chiều sâu có 3 vùng: Lớp trên là vùng hiếu khí (vi sinh vật hiếu khí hoạt động), vùng giữa là vùng kỵ khí tùy tiện (vi sinh vật tùy nghi hoạt động), vùng ở đáy sâu là vùng kỵ khí (vi khuẩn lên men metan hoạt động) Trong hồ thường hình thành hai tầng phân cách nhiệt: Tầng nước phía trên có nhiệt độ cao hơn tầng dưới Tầng trên có tảo phát triển mạnh, tiêu thụ CO2 làm cho

pH chuyển sang kiềm Tảo phát triển mạnh thành lớp dày rồi chết và tự phân hủy làm cho nước thiếu oxi hòa tan, ảnh hưởng đến vi sinh vật hiếu khí, còn các vi sinh vật kỵ khí tùy tiện hoạt động mạnh, trong trường hợp này nên khuấy đảo nước hồ để tránh cho hồ bị quá tải chất hữu cơ

1.4.4 Công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su đang được áp dụng tại một

số nước

Một số nước như Malaysia, Indonesia, Thái Lan đã nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ trong xử lý nước thải chế biến mủ cao su Các công nghệ áp dụng này chủ yếu là công nghệ xử lý sinh học, bao gồm:

a Hệ thống các hồ kỵ khí - tùy nghi:

Công nghệ này thích hợp đối với các nhà máy sản xuất cao su tờ, có nồng độ BOD khoảng 1500 mg/l Các chất hữu cơ trong hồ kỵ khí phân hủy theo hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Là giai đoạn axit hóa, chuyển các chất hữu cơ thành axit và mạch ngắn

+ Giai đoạn 2: Là giai đoạn lên men mêtan, tạo thành CO2 và CH4

Hồ kỵ khí có chiều sâu từ 3,5 - 5m, tại trọng 0,15kg BOD/m3/ngày, thời gian lưu nước từ 13 - 15 ngày, hiệu suất xử lý BOD 80% Trên mặt hồ thường xuất hiện lớp váng cao su, do đó cần loại bỏ để tránh gây tắc nghẽn

Sau hồ kỵ khí, nồng độ BOD còn lại khoảng 300 mg/l, tiếp tục xử lý trong hồ tùy nghi Hồ tùy nghi có chiều sâu 1 - 2m thích hợp cho sự phát triển của tảo và vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ Hồ tùy nghi có tải trọng hữu cơ 0,03 kg/m3/ngày, thời gian lưu nước từ 20 - 25 ngày, hiệu suất xử lý BOD 45% Lớp váng cao su nổi trên bề mặt phải được loại bỏ thường xuyên để tạo điều kiện cho ánh sáng mặt trời xuyên qua, giúp tảo phát triển

Ưu điểm của hệ thống này là chịu được nồng độ chất hữu cơ gia tăng đột ngột, chi phí thấp Tuy nhiên, hệ thống hồ cần diện tích rộng và phát sinh mùi hôi

b Hệ thống các hồ kỵ khí - thoáng khí:

Công nghệ này áp dụng cho nước thải chế biến mủ tạp, có BOD khoảng 1500 mg/l Nhờ tăng cường oxi nên thời gian xử lý được rút ngắn còn khoảng 4 ngày Sau

hồ thoáng khí là các hồ lắng để lắng sinh khối với thời gian lưu nước khoảng 3 ngày

Ưu điểm của hệ thống này là hiệu quả xử lý BOD cao 95 - 98%, tuy nhiên chi phí vận hành cao hơn Hồ thoáng khí có độ sâu khoảng 3m, các chất hữu cơ trong hồ thoáng khí được phân hủy nhờ các hệ vi sinh vật như vi khuẩn, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh Sau hồ thoáng khí nồng độ SS > 900 mg/l, do đó cần có các hồ lắng để lắng sinh khối với thời gian lưu nước khoảng 3 ngày

c Hệ thống các hồ làm thoáng:

Hệ thống này có hiệu quả xử lý cao hơn hai hệ thống hồ nêu trên, đặc biệt là N tổng và N-NH3

d Mương oxi hóa:

Mương oxi hóa có quá trình làm thoáng kéo dài và cường độ sục khí cao hơn so với bể thoáng khí thông thường Trong mương oxi hóa có mật độ bùn cao, bùn được tuần hoàn để duy trì mật độ vi sinh vật trong mương oxi hóa, hiệu quả xử lý BOD đạt khoảng 90 - 96%

Ưu điểm của mương oxi hóa là hoạt động ổn định, ít mùi hôi, kích thước nhỏ hơn

hệ thống các hồ Tuy nhiên, khả năng chịu được nồng độ chất hữu cơ gia tăng đột ngột kém, tiêu hao nhiều năng lượng