Xây dựng mô hình xử lí nước thải công nghiệp (ngành cao su) phục vụ cho công tác giảng dạy

Đề tài nhằm đưa ra việc thiết kế mô hình xử lý nước thải công nghiệp ngành cao su phục vụ cho công tác giảng dạy cho sinh viên ngành môi trường tại trường Đại học Nguyễn Tất Thành nhằm m

Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH

Tên đề tài: Xây dựng mô hình xử lý nước thải công nghiệp (ngành cao su)

phục vụ cho công tác giảng dạy

Số hợp đồng: 2017.01.77/HĐ-KHCN

Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Thị Hồng Nhung

Đơn vị công tác: Khoa Công nghệ sinh học và môi trường, trường Đại học Nguyễn Tất Thành

Thời gian thực hiện: 07/2017 – 03/2018

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-

Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH DÀNH CHO CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN 2017

Tên đề tài: Xây dựng mô hình xử lý nước thải công nghiệp (ngành cao su) phục

vụ cho công tác giảng dạy

Số hợp đồng: 2017.01.77/HĐ-KHCN

Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Thị Hồng Nhung

Đơn vị công tác: Khoa Công nghệ sinh học và môi trường, trường Đại học Nguyễn Tất Thành Thời gian thực hiện: 07/2017 – 03/2018

Phòng Khoa học công nghệ, trường Đại học Nguyễn Tất Thành

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG i

DANH MỤC CÁC HÌNH i

TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU iv

TÓM TẮT (ABSTRACT) v

ABSTRACT vi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp chế biến cao su 1

1.1.1 Tổng quan về cây cao su 1

1.2.2 Tổng quan ngành chế biến mủ cao su 1

1.2 Tổng quan về nước thải cao su 4

1.2.1 Nước thải cao su 4

1.2.2 Công nghệ xử lý 5

1.3 Tổng quan về địa điểm lấy mẫu 6

1.3.1 Giới thiệu về nhà máy 6

1.3.2 Quy trình sản xuất 7

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cao su 15

2.2 Xây dựng quy trình công nghệ mô hình xử lý nước thải cao su công suất 24 lít/ ngày đêm 17

2.3 Cấu tạo và chức năng của từng bộ phận mô hình xử lý nước thải cao su 19

2.3.1 Bể thu gom nước thải 19

2.3.2 Cụm tách mủ 20

2.3.3 Bể điều hòa: 21

2.3.4 Bể phản ứng lắng 23

2.3.5 Bể chứa trung gian 24

2.3.6 Bể kỵ khí: 25

2.3.7 Bể hiếu khí 1 và 2 27

2.3.8 Bể anoxic 28

2.3.11 Thông số kỹ thuật của mô hình 31

2.4 Phương pháp nghiên cứu 32

2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu 32

2.4.2 Phương pháp khảo sát thực địa và lấy mẫu 33

2.4.3 Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm 36

2.4.4 Phương pháp so sánh 49

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 50

3.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 50

3.1.1 pH 50

3.1.2 BOD 51

3.1.3 COD 52

3.1.4 TSS 53

3.1.5 Tổng Nitơ 54

3.1.6 Amoni 55

3.2 KẾT QUẢ SO SÁNH VỚI QCVN 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 1 Thị trường xuất khẩu chính của cao su Việt Nam tháng 2 năm 2018 3

Bảng 1 2 Nguồn nhập khẩu chính của cao su Việt Nam tháng 2 năm 2018 4

Bảng 2 1 Kết quả so sánh nước thải đầu vào của mô hình với QCVN 16

Bảng 2 2 Bảng bố trí mặt bằng tổng thể của mô hình 19

Bảng 2 3 Thông số kỹ thuật chi tiết của mô hình 32

Bảng 2 4 Các thông số phân tích và các phương pháp phân tích 36

Bảng 2 5 Chọn thể tích mẫu chưng cất 48

Bảng 3 1 Kết quả đo pH trước và sau xử lý… 50

Bảng 3 2 Kết quả đo BOD trước và sau xử lý 51

Bảng 3 3 Kết quả đo COD trước và sau xử lý 52

Bảng 3 4 Kết quả đo TSS trước và sau xử lý 53

Bảng 3 5 Kết quả đo Tổng Nitơ trước và sau xử lý 54

Bảng 3 6 Kết quả đo Amoni trước và sau xử lý 55

Bảng 3 7 Kết quả so sánh nước thải đầu vào của mô hình với QCVN 56

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 1 Xưởng sản xuất Tấn Thành 7

Hình 1 2 Quy trình công nghệ sản xuất 8

Hình 1 3 Cao su mủ tạp và cao su chén được tập kết tại khu chứa nguyên liệu bên trong nhà xưởng 9

Hình 1 4 Máy cắt miếng 10

Hình 1 5 Quá trình rửa được tiến hành nhằm loại bỏ bụi bẩn và một phần tạp chất còn lại trong nguyên liệu 10

Hình 1 6 Cán tấm 1 nhằm loại bỏ chất bẩn, tạp chất trong cao su 11

Hình 1 7 Sau công đoạn rửa 2, cao su được tiếp tục đưa qua máy cán tấm 3, 4, 5 theo băng chuyền tự động 12

Hình 1 8 Sau công đoạn tách nước, cao su được tiếp tục đưa qua lò sấy theo băng chuyền tự động 13

Hình 1 9 Sau công đoạn làm nguội, cao su được tiếp tục đưa qua máy ép thành khối 13

Hình 1 10 Cao su thành phẩm SVR 10 14

Hình 2 1 Hố thu gom 20

Hình 2 2 Cụm bể tách mủ 21

Hình 2 3 Bể điều hòa lưu lượng chất lượng nước thải 23

Hình 2 4 Bể phản ứng lắng 24

Hình 2 5 Bể chứa trung gian 25

Hình 2 6 Bể kỵ khí 27

Hình 2 7 Bể hiếu khí 28

Hình 2 8 Bể Anoxic 29

Hình 2 9 Bể lắng 30

Hình 2 10 Thiết bị lọc áp lực 31

Hình 2 11 Nơi lấy nước thải sau sản xuất 34

Hình 2 12 Dùng xe ba gác di chuyển nước thải 35

Hình 2 13 Dụng cụ lấy mẫu 35

Hình 2 15 Bộ Đo BOD 06 Chỗ Aqualytic BD600 37

Hình 2 16 Lấy mẫu 37

Hình 2 17 Bỏ cá từ vào trong chai 38

Hình 2 18 Đặt sensor lên miệng chai và vặn chặt 39

Hình 2 19 Cài đặt máy 39

Hình 2 20 Cho mẫu nước thải và nước sau xử lý 40

Hình 2 21 Cho dd K2Cr2O7 vào ống COD 41

Hình 2 22 Đặp nắp và chú thích mẫu 41

Hình 2 23 Đổ vào bình erlen sau khi nung 42

Hình 2 24 Cho chất chỉ thị Ferroin 42

Hình 2 25 Chuẩn độ bằng dd FAS 43

Hình 2 26 Dung dịch đổi màu sau khi chuẩn độ 43

Hình 2 27 Đem giấy lọc sấy trong tủ nung 44

Hình 2 28 Lấy giấy lọc ra bình hút ẩm 44

Hình 2 29 Cân giấy lọc 45

Hình 2 30 Cho mẫu nước vào trong bình hút chân không qua phễu lọc 45

Hình 2 31 Mẫu giấy lọc sau khi nung 46

Hình 2 32 Cân mẫu giấy sau khi nung lần 2 46

Hình 2 33 Hình Máy chưng cất Kjeldahl 47

Hình 2 34 Chuẩn dộ bằng H2SO4 0,2N 48

Hình 3 1 Biểu đồ pH 50

Hình 3 2 Biểu đồ BOD mg/l 51

Hình 3 3 Biểu đồ COD mg/l 52

Hình 3 4 Biểu đồ TSS mg/l 53

Hình 3 5 Biểu đồ Tổng Nitơ mg/l 54

Hình 3 6 Biểu đồ Amoni (mg/l) 55

TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Mô hình học cụ hệ thống xử lí nước thải

công nghiệp (ngành cao su)

Mô hình học cụ hệ thống xử lí nước thải công nghiệp (ngành cao su)

2

Bản vẽ thiết kế thiết bị và mô hình học cụ

hệ thống xử lí nước thải công nghiệp (ngành

cao su)

Bản vẽ thiết kế thiết bị và mô hình học cụ hệ thống xử lí nước thải công nghiệp (ngành cao su)

3

Sổ tay hướng dẫn vận hành mô hình Sổ tay hướng dẫn vận hành mô hình

4 Hướng dẫn khóa luận tốt nghiệp 02 sinh

viên ngành Quản lý tài nguyên và môi

trường khóa 13DTP

Hướng dẫn 02 sinh viên đại học ngành Quản

lý tài nguyên và môi trường

Thời gian đăng ký: từ tháng 07/2107 đến tháng 03/2018

Thời gian nộp báo cáo: 07/2018

TÓM TẮT

Ngành công nghiệp cao su có tốc độ tăng trưởng khá cao trong những năm vừa qua

và đem lại nguồn lợi rất lớn cho nền kinh tế Việt Nam Bên cạnh việc đem lại lợi nhuận thì chi phí bỏ ra để xử lý nước thải cao su cũng không kém các ngành công nghiệp còn lại vì mức độ ô nhiễm cao, chủ yếu là tổng nitơ và các chất hữu cơ Vì vậy, xử lý nước thải cao su cũng được sự quan tâm tương đương với việc tập trung phát triển ngành công nghiệp này

Đề tài nhằm đưa ra việc thiết kế mô hình xử lý nước thải công nghiệp (ngành cao su) phục vụ cho công tác giảng dạy cho sinh viên ngành môi trường tại trường Đại học Nguyễn Tất Thành nhằm mục đích giúp cho các giảng viên có được một mô hình thực

tế để giảng dạy cho các sinh viên về công nghệ xử lý nước thải;

Để thực hiện mục đích đề ra, nội dung nghiên cứu gồm:

Phần 1: Khảo sát và đánh giá chất lượng nước thải cao su

Phần 2: Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải và xây dựng mô hình

Phần 3: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải cao su của mô hình và sổ tay vận hành Kết quả đề tài là đề xuất được quy trình công nghệ xử lý nước thải ngành công nghiệp (cao su) có thể được nhân rộng dùng để xử lý nước thải cao su tại các doanh nghiệp Ngoài ra, kết quả của đề tài tạo ra được mô hình xử lý nước thải giúp người học nắm được tổng thể các quá trình của hệ thống xử lý và nắm bắt hoặc nhận biết những biến chuyển, thay đổi của từng quá trình xử lý

ABSTRACT

The rubber industry has had a relatively high growth rate in the last few years and has brought a great benefit to the economy in Vietnam Besides bringing the profit to the company, the cost of treating rubber wastewater is no less than the rest of the industry because of the high levels of pollution, mainly nitrogen and organic matter Therefore, the rubber wastewater treatment is equally interested in focusing on the development of this industry

The topic is to design an industrial wastewater treatment model (rubber factor) for teaching the students in environmental major at Nguyen Tat Thanh University and create the practical model for lecturers about wastewater treatment technology For the purpose

of the study, the content of the study includes:

Part 1: Survey and evaluation of rubber wastewater quality

Part 2: Propose the technology and create model of the wastewater treatment

Part 3: Evaluation of rubber wastewater treatment efficiency of the model and operation manual

The result of this research is to propose industrial wastewater treatment technology (rubber factor) can be widely used to treat the rubber wastewater in enterprises In addition, the results of the research creates a wastewater treatment model that helps learners in understanding of the processes of the treatment system and capture or recognize the changes of each treatment process

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp chế biến cao su

1.1.1 Tổng quan về cây cao su

 Nguồn gốc

Cao su (Hevea brasiliensis) là loài bản địa ở lưu vực sông Amazon Các hạt giống mà hầu hết các vật liệu trồng hiện nay đều được thu thập bởi Henry Wickham năm 1876 từ một khu vực ở thượng nguồn Amazon [1] Cao su được biết đến và khai thác bởi nền văn minh

cổ đại Nam Mỹ Sau khi được người châu Âu ở châu Mỹ khám phá như một vật liệu mới

lạ, nó được giới thiệu đến Châu Âu vào năm 1744 bởi Charles Marie de la Condamine [2]

 Thành phần của mủ cao su

Cây cao su (Hevea brasiliensis) là cây công nghiệp nổi tiếng được trồng rộng rãi ở Đông Nam Á Cây cao su bao gồm hai thành phần chính: thân cao su và mủ cao su Mủ cao

su có thể được thu gom chỉ đơn giản bằng cách khắc hoặc khai thác vỏ cây Thành phần mủ cao su chứa polyisopren đó là một polymer tự nhiên quan trọng về mặt kinh tế [3]

Một trong những loại polyme quan trọng được sản xuất từ nguồn tài nguyên thiên nhiên

là chiết xuất từ cây cao su (Hevea brasiliensis) ở dạng mủ cao su Mủ cao su chứa nước, protein, lipid, phospholipid, carbohydrate và các hợp chất vô cơ và hữu cơ khác Cao su thiên nhiên có tính chất cơ học tốt hơn so với cao su tổng hợp bao gồm độ đàn hồi cao, độ bền kéo và khả năng chống rách [4] Hạt nano của cao su thiên nhiên bao gồm cấu trúc ba lớp gồm có cis-1, 4-polyisoprene làm lõi, lipid và protein như lớp bề mặt mỏng [5]

1.2.2 Tổng quan ngành chế biến mủ cao su

 Thế giới

Nhu cầu cao su thế giới tăng gấp đôi trong mười lăm năm qua do nhu cầu sản xuất lốp

xe ngày càng gia tăng Cao su có thể được sản xuất cả từ vật liệu tự nhiên và tổng hợp Do tính chất tốt hơn cao su thiên nhiên chiếm khoảng một nửa nguồn cung trên thế giới Các

dự báo trong tương lai cho thấy nhu cầu cao su toàn cầu sẽ tiếp tục phát triển do sự bùng

nổ của ngành công nghiệp ô tô ở các nước đang phát triển [6]

Thị trường cao su tự nhiên trên thế giới chủ yếu tập trung ở Trung Quốc, Châu Âu, Ấn

Độ, Mỹ, và Nhật Bản là những quốc gia tiêu thu lượng cao su lớn

Trung Quốc là nước tiêu thụ cao su tự nhiên lớn nhất thế giới, tiêu thụ 4.820 nghìn tấn vào năm 2015, tăng 1,26% so với năm trước, tạo ra tăng 39,03% tổng tiêu dùng thế giới, tăng 33,84% so với năm 2011 Tuy nhiên, điều kiện thời tiết là yếu tố chính ảnh hưởng đến đầu ra của thị trường cao su tự nhiên ở Trung Quốc khá thấp, chỉ đạt 794 nghìn tấn vào năm

2015, hay 6,47% tổng thị trường thế giới và tỷ lệ thay đổi là giảm 5,49% so với thời điểm trước đó [7]

Cao su là một trong những ngành công nghiệp chủ yếu dựa vào nông nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế Malaysia Hiện tại, Malaysia là nhà sản xuất cao su lớn thứ tư trên thế giới sau Thái Lan, Indonesia và Ấn Độ Có hai quy trình chế biến cao su tự nhiên và cao su tập trung Cao su tiêu chuẩn Malaysia (SMR) là số lượng lớn hiện nay của người Malaysia cao su được sản xuất dưới dạng kỹ thuật quy định mủ cao su Số lượng lớn nước thải được sản xuất từ chế biến cao su tự nhiên vì nó đòi hỏi số tiền rất lớn cho nó hoạt động Nước thải thường chứa một lượng nhỏ latex không đông kết, huyết thanh với số lượng đáng kể protein, carbohydrate, đường, lipid, carotenoid, cũng như muối vô cơ và hữu cơ và cũng bao gồm nước rửa từ các giai đoạn chế biến khác nhau Cả hai phương pháp sinh học

và hóa học được sử dụng để xử lý nước thải cao su Ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong nước thải công nghiệp thực tế đã được bắt đầu từ trước Khả năng ứng dụng hạt hiếu khí trong xử lý nhiều loại nước thải công nghiệp trong điều kiện quy mô phòng thí nghiệm [8]

Sản xuất cao su thiên nhiên ở Thái Lan chiếm 32% tổng sản lượng trên thế giới, trong khi đó FFB chiếm 5% Khoảng 69% tổng diện tích rừng trồng cao su và cơ sở sản xuất cao

su nằm ở phía Nam Thái Lan Quá trình sản xuất cao su gồm ba giai đoạn chính Giai đoạn đầu tiên là cao su canh tác Giai đoạn thứ hai là sản xuất các sản phẩm chủ yếu như lò hun khói tấm (RSS), cao su khối (cao su tiêu chuẩn Thái Lan, STR), và mủ cao su tập trung Giai đoạn cuối cùng là sản xuất các sản phẩm cao su như găng tay, bao cao su, thắt lưng,

đế, lốp xe và các bộ phận cao su công nghiệp Năm 2015, Thái Lan xuất khẩu 4,09 triệu tấn cao su thiên nhiên trị giá 5.662 triệu USD Cao su là ngành kinh tế quan trọng nhất ở Thái Lan [9]

 Trong nước

nghìn tấn với giá trị đạt 130 triệu USD Với ước tính này, khối lượng xuất khẩu cao su 3 tháng đầu năm 2018 của Việt Nam đạt 272 nghìn tấn và 403 triệu USD, tăng 8,9% về khối lượng nhưng giảm 20,9% về giá trị so với cùng kỳ năm 2017

Giá cao su xuất khẩu bình quân 2 tháng đầu năm 2018 đạt 1.471 USD/tấn, giảm 27,3%

Bảng 1 1 Thị trường xuất khẩu chính của cao su Việt Nam tháng 2 năm 2018

(Nguồn: Trung tâm Tin học và Thống kê Bộ NN & PTNT)

Ở chiều ngược lại, khối lượng nhập khẩu cao su trong tháng 3/2018 đạt 62 nghìn tấn với giá trị đạt 113 triệu USD, đưa tổng khối lượng và giá trị cao su nhập khẩu 3 tháng đầu năm đạt 157 nghìn tấn với giá trị 279 triệu USD, tăng 29,3% về khối lượng và tăng 5,6%

về giá trị so với cùng kỳ năm 2017

Bốn thị trường nhập khẩu cao su chủ yếu trong 2 tháng đầu năm 2018 là Hàn Quốc, Campuchia, Nhật Bản và Thái Lan chiếm 53,7% thị phần Trong 2 tháng đầu năm 2018, giá trị cao su ở một số thị trường nhập khẩu chính giảm Trong đó, thị trường có giá trị nhập khẩu giảm mạnh nhất là thị trường Nga với mức giảm là 38,4%, tiếp đến là thị trường Capuchia (-26,2%) và thị trường Nhật Bản (-20,8%) Ngược lại, một số thị trường có giá

trị nhập khẩu tăng Trong đó, thị trường có giá trị nhập khẩu trưởng mạnh nhất so với cùng

kỳ năm 2017 là Malaixia (gấp hơn 2 lần), Trung Quốc ( 52,3%) và Thái Lan ( 17%)[10]

Bảng 1 2 Nguồn nhập khẩu chính của cao su Việt Nam tháng 2 năm 2018

(Nguồn: Trung tâm Tin học và Thống kê Bộ NN & PTNT) Ngành cao su tự nhiên là một trong những ngành công nghiệp chủ yếu dựa vào nông nghiệp ở khu vực Đông Nam Á Việt Nam là một trong những nhà sản xuất cao su lớn nhất

và đứng thứ 5 về sản lượng và thứ 4 về xuất khẩu sản phẩm cao su tự nhiên [11]

1.2 Tổng quan về nước thải cao su

1.2.1 Nước thải cao su

Các chất có chứa trong nước thải bao gồm: chất hữu cơ, chất vô cơ và vi sinh vật Các chất vô cơ có trong nước thải chủ yếu là cát, đất, các axit, bazo vô cơ

Trong nước thải có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, vi rút, nấm… [12]

Nước thải chế biến cao su được hình thành chủ yếu từ các công đoạn khuấy trộn, làm đông, gia công cơ học và nước rửa máy móc, bồn chứa Đặc tính ô nhiễm của nước thải ngành sản xuất mủ cao su gồm các thành phần như: pH, BOD5, COD, SS, N –NH3

Nước thải chế biến cao su có pH thấp, trong khoảng 4.2 - 5.2 do việc sử dụng axit

để làm đông tụ mủ cao su Các hạt cao su tồn tại trong nước ở dạng huyền phù với nồng độ rất cao Các hạt huyền phù này là các hạt cao su đã đông tụ nhưng chưa kết lại thành mảng lớn, phát sinh trong giai đoạn đánh đông và cán crep Nếu lưu nước thải trong một thời gian

mảng lớn trên bề mặt nước Các hạt cao su tồn tại ở dạng nhũ tương và keo phát sinh trong quá trình rửa bồn chứa, rửa các chén ly tâm, nước tách từ mủ ly tâm và cả trong giai đoạn đánh đông Trong nước thải còn chứa một lượng lớn protein hoà tan, axit formic (dùng trong quá trình đánh đông), và N – NH3 (dùng trong quá trình kháng đông) Hàm lượng COD trong nước thải là khá cao, có thể lên đến 15000mg/l Tỷ lệ BOD/COD của nước thải

là 0.60-0.88 rất thích hợp cho quá trình xử lý sinh học [13]

1.2.2 Công nghệ xử lý

 Thế giới

Trong nghiên cứu này, mẫu nước thải và bùn được thu thập từ trạm xử lý nước thải nằm gần trung tâm thành phố Mikkeli, Phần Lan Xử lý nước thải xử lý xấp xỉ 10 000 m3 nước thải đô thị hàng ngày và các quá trình xử lý bao gồm sàng lọc, xử lý sinh học với kích hoạt bùn, lắng cặn và cuối cùng khử trùng Nhà máy thí điểm MBR bao gồm một hệ thống bể chứa kỵ khí, bể hiếu khí và bể lọc màng Kích thước lỗ rỗng của tấm phẳng ngập nước các đơn vị màng là 0,4mm (Tổng công ty KUBOTA, Nhật Bản) [14]

Ngành cao su là một trong những ngành công nghiệp quan trọng nhất ở miền Nam Thái Lan và thường tạo ra số lượng lớn nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, chất rắn lơ lửng

và nitơ [15] Một số các thông số được sử dụng rộng rãi và quan trọng nhất để ước tính chất lượng nước là nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) Các phương pháp BOD chuẩn (BOD5) là thước

đo lượng oxy hòa tan cần thiết cho oxi sinh hóa Để khắc phục vấn đề, việc xác định nhanh chóng BOD đạt được bằng cách áp dụng một phương pháp dựa trên cảm biến sinh học Hầu hết BOD các bộ cảm biến sinh học dựa vào phép đo hoạt động hô hấp của tế bào bởi một

bộ chuyển đổi phù hợp và đây là một chủ đề của một số đánh giá [16]

 Việt Nam

Việt Nam là một trong năm quốc gia có mức tăng trưởng lớn nhất khu vực và sản xuất

mủ tự nhiên của ngành cao su trên thế giới Ngành này tạo ra nước ô nhiễm nặng do lượng nước thải lớn chứa nhiều COD (3500 -14000 mg/l), SS (200 - 700 mg/l) và nitơ tổng (200

- 1800 mg/l) Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải hiện tại sử dụng phương pháp sinh học truyền thống các phương pháp xử lý như quá trình kỵ khí sau khi kích hoạt quy trình bùn (quy trình Anoxic-Oxic, SBR, và mương oxy hoá) hoặc bể hiếu khí tự nhiên loại bỏ chất hữu cơ và nitơ Những kỹ thuật này đòi hỏi không gian rộng, năng lượng khí cao, cung cấp

carbon hữu cơ bên ngoài và bùn với chi phí xử lý cao [17]

Theo báo cáo của ngành cao su năm 2010, Việt Nam là một trong những khu vực lớn nhất trên thế giới đang phát triển và năng suất của các sản phẩm cao su tự nhiên, sau Thái Lan, Indonesia, Malaysia và Ấn Độ (Lê, 2010) Ở Việt Nam, cây cao su đã được trồng chủ yếu ở miền Nam Đông như Bình Phước, Bình Dương, Tây Ninh, Tỉnh Đồng Nai Trung bình, sản xuất 1 tấn sản phẩm cao su bao gồm cao su đạt tiêu chuẩn Việt Nam (SVR) hoặc

mủ tờ xông khói (RSS) (trọng lượng khô) từ mủ tươi thải ra khoảng 25 m3 nước thải, trong khi đó từ cao su linh tinh khoảng 35 m3 Có rất nhiều công nghệ được áp dụng để xử lý nước thải mủ cao su tại nhiều nhà máy ở Đông Nam Bộ các công nghệ bao gồm UASB, bùn hoạt hóa, mương oxy hóa công nghệ bioreactor màng (MBR) có thể vượt qua những bất lợi của phương pháp sinh học Hiện nay, công nghệ này đã được nghiên cứu để xử lý chế biến mủ cao su nước thải Công nghệ này có nhiều lợi ích như yêu cầu không gian nhỏ, khả năng khử trùng cao và khả năng tải cao; loại bỏ chất rắn và hữu cơ cao các hợp chất có thể làm tăng sự phân hủy sinh học [18]

1.3 Tổng quan về địa điểm lấy mẫu

1.3.1 Giới thiệu về nhà máy

 Vị trí của nhà máy

Nhà máy được xây dựng trên khu đất với diện tích là 5,122 m2 nằm trong KCN Tân Phú Trung, Xã Tân Phú Trung, huyện Củ Chi, tại đường Tam Tân, xã Tân Phú Trung, huyện

Củ Chi, thành phố Hồ Chí Minh Trong đó bao gồm các hạn mục nhà xưởng, hệ thống xử

lý nước, hệ thống thoát nước Diện tích còn lại bao gồm bãi đậu xe, kho chứa hàng, sân trung chuyển

Hình 1 1 Xưởng sản xuất Tấn Thành

 Vài nét về công ty

- Tên Doanh nghiệp: HTX SẢN XUẤT THƯƠNG MẠI TẤN THÀNH

- Địa chỉ văn phòng: 96/1A Hòa Bình, phường Phú Trung, Q Tân Phú, TP.HCM

- Địa chỉ nhà máy : Ấp Trạm Bơm, Xã Tân Phú Trung, KCN Tân Phú Trung

- Điện thoại : (08) 39.120.508 Fax: (08) 39.732.376

- Người đại diện : TRƯƠNG QUỐC HÙNG Chức vụ: Tổng Giám đốc

- Nhà máy sản xuất liên tục 2 ca (8 giờ/ca), 300 ngày/năm, công suất thiết kế của nhà máy là 600 tấn cao su SVR 10, tuy nhiên, công suất thực tế của nhà máy chỉ đạt 500 tấn cao su SVR 10 [20]

- Quy trình công nghệ đang áp dụng (mô tả sơ đồ khối qui trình công nghệ):

Thuyết minh quy trình:

vào bãi chứa trong nhà xưởng.

Hình 1 3 Cao su mủ tạp và cao su chén được tập kết tại khu chứa nguyên liệu bên trong

nhà xưởng

Cắt miếng

Cao su mủ được mang từ kho chứa tới băng chuyền và đưa vào máy cắt miếng, tại đây với sự tham gia của nước, máy cắt sẽ cắt các chén cao su (hình khối không cân xứng, kích thước khoảng 30 – 60cm3) thành các miếng cao su nhỏ kích thước từ vài 2 cm tới vài 7

cm

Hình 1 4 Máy cắt miếng

Rửa lần 1

Cao su sau khi được máy cắt sẽ rơi xuống một bể chứa có gắn thiết bị khuấy, tại đây thiết

bị khuấy giữ vai trò trộn lẫn, xáo trộn tăng cường khả năng tiếp xúc của cao su với nước Quá trình rửa được tiến hành nhằm loại bỏ bụi bẩn và một phần tạp chất còn lại trong nguyên liệu

Hình 1 5 Quá trình rửa được tiến hành nhằm loại bỏ bụi bẩn và một phần tạp chất còn

lại trong nguyên liệu

Cán tấm 1 & 2

Sau khi rửa lần 1, nguyên liệu được đưa vào thiết bị xúc (bằng máy) và chuyển vào máy cán tấm Tại đây, nước đóng vai trò rửa loại tạp chất ngay khi cao su được cán thành các tấm mỏng Nước sẽ len lỏi đi vào trong các khe nhỏ để loại bỏ các chất bẩn, tạp chất trong cao su.

Hình 1 6 Cán tấm 1 nhằm loại bỏ chất bẩn, tạp chất trong cao su

Từ công đoạn cán tấm một qua cán tấm 2 được thực hiện thủ công, do công nhân trực tiếp lấy cao su trên máy cán 1 và đưa vào máy cán 2

Bằm cắt và Rửa lần 2

Từ máy cán tấm 2, cao su được đưa vào máy cắt, tại đây nước được xả trực tiếp vào thiết

bị cắt và thực hiện nhiệm vụ rửa loại một phần tạp chất còn lại trong cao su Tại đây, sau khi rửa máy xúc sẽ súc các cao su kích thước nhỏ hơn sau công đoạn cắt miếng vào máy cán 3

Cán tấm 3, 4, 5 và 6

Tại 3 công đoạn đầu (cán 3,4 và 5) cao su được đi theo băng chuyền tự động Riêng băng máy cán 6 thì được thực hiện thủ công (công nhân sẽ lấy cao su từ máy cán 5 và đưa vào máy cán 6)

Hình 1 7 Sau công đoạn rửa 2, cao su được tiếp tục đưa qua máy cán tấm 3, 4, 5 theo

băng chuyền tự động

Cắt nhuyễn

Sau khi qua máy cán 6, cao su được đưa vào thiết bị cắt nhuyễn, cao su sau cắt sẽ có kích thước khá nhỏ, nên thường gọi là cốm Qúa trình cắt có sự tham gia của nước, được phun trực tiếp trong thiết bị cắt và nước này thải bỏ trực tiếp ra bể rửa lần 3

Sau khi qua sàng tách nước, cao su được đưa vào máy sấy, tại đây cao su được sấy ở nhiệt độ lên tới 100oC.

Hình 1.8 Sau công đoạn tách nước, cao su được tiếp tục đưa qua lò sấy theo băng chuyền

Sau khi được làm nguội, cao su được đưa vào máy ép, chạy bằng điện, thông thường thì

cứ 2 miếng cao su đã tạo khuôn từ công đoạn tách nước sẽ được đưa vào máy ép nhằm giảm thể tích và tăng trọng lượng Sau ép, khối lượng của mỗi khối sản phẩm dao động trong khoảng 32-35 kg

Thành phẩm

Thành phẩm là cao su SVR 10

Hình 1 10 Cao su thành phẩm SVR 10

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cao su

Lựa chọn quy trình công nghệ là một bước hết sức quan trọng quyết định sự thành công hay thất bại, sự kinh tế, hợp lý của việc xử lý nước thải

Lựa chọn quy trình công nghệ có thể dựa vào các điều kiện sau:

- Dựa vào lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải

- Yêu cầu mức độ xử lý nước đạt tiêu chuẩn Việt Nam Đối với nước thải cao su theo QCVN 01- MT: 2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sơ chế cao

su thiên nhiên

- Các điều kiện tự nhiên, khí tượng và thủy văn tại khu vực

- Tình hình thực tế và khả năng tài chính

- Qui mô và xu hướng phát triển

- Khả năng đáp ứng thiết bị cho mô hình

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

- Tận dụng tối đa các công trình có sẵn

- Quỷ đất và diện tích mặt bằng sẵn có

Để lựa chọn qui trình công nghệ cho mô hình xử lý nước thải cao su qui mô phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã tiến hành lấy mẫu nước thải của Doanh nghiệp HTX sản xuất thương mại Tấn Thành để làm cơ sở cho thông số đầu vào của việc thiết kế mô hình xử lý Mẫu nước thải được phân tích tại lầu 3 Phòng phân tích môi trường thuộc trường ĐH Nguyễn Tất Thành cơ sở An Phú Đông Kết quả phân tích chất lượng nước thải được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2 1 Kết quả so sánh nước thải đầu vào của mô hình với QCVN

QCVN 01-MT : 2015/BTNMT

2.2 Xây dựng quy trình công nghệ mô hình xử lý nước thải cao su công suất 24 lít/

Bùn

tuần

hoàn

Phục vụ sản xuất

Tưới cây Bùn

Bể lắng

Bể chứa trung gian

Bơm Sân phơi

bùn

Thuyết minh sơ đồ qui trình công nghệ:

Nước thải phát sinh từ các hoạt động tại nhà máy chế biến cao su được thu gom qua

hệ thống thu gom nước thải của nhà máy được gom tâp trung về hô thu, tại hố thu chung này có lắp đặt song chắn rác nhằm loạt bỏ các thành phần lơ lửng có kích thước lớn, đồng thời những thành phần có trọng lượng nặng hơn nước (cát, đá…) cũng được lắng tại đây Sau đó nước thải sẽ chảy qua cụm tách mủ, cụm tách mủ được thiết kế nhiều ngăn và có lắp đặt thêm hệ thống phân phối khí ở đáy bể Không khí được cấp từ máy thổi khí sẽ làm cho nước ở trong cụm tách mở này được khuấy trộn liên tục sẽ làm tăng hiệu quả trong quá trình tách lượng mủ tinh còn chứa trong nước thải Nước thải sau khi qua quá trình này sẽ loại bỏ hầu như hoàn toàn lượng mủ tinh còn sót lại và tiếp tục chảy về bể điều hòa, lượng

mủ này sẽ nổi trên bề mặt và được thu gom để tái sử dụng

Bể điều hòa có lắp đặt hệ thống phân phối khí ở đáy bể để đảm bảo tính ổn định về nồng độ và tính chất nước thải Tại bể điều hòa có châm thêm hóa chất NaOH thông qua van điện từ để điều hòa độ pH của nước thải nhằm tạo điều kiện thuận lợi nhất cho các công đoạn xử lý tiếp theo Nước thải sau đó được bơm lên bể phán ứng lắng, đồng thời tăng cường thêm hóa chất PAC, Polyme thông qua các van điện từ Bể phản ứng lắng cólắp đặt thêm ống lắng trung tâm để lắng bùn và máng thu nước Sau khi qua bể phản ứng lắng này, phần nước trong sẽ được thu ở trên mặt và tiếp tục chảy qua bê chứa trung gian Phần bùn phát sinh từ ở đây sẽ được bơm về sân phơi bùn bằng khí cung cấp từ máy thổi khí

Bể chứa trung gian có chức năng như 1 bể điều hòa với mục đích chính là ổn định lưu lượng và nồng độ, sau đó nước thải tiếp tục được chảy về bể kỵ khí Tại đây, các vi sinh vật kỵ khí sẽ sinh trưởng và phát triển,các vi sinh vật này sẽ phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản hơn nhằm tạo thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo, quá trình này cũng làm giảm thiểu đáng kể mùi hôi và màu trong nước thải Tiếp đó, nước thải tiếp tục được chảy về bể bể hiếu khí câp 1, oxy hòa tan được cung cấp từ máy thổi khí qua hệ thống ống phân phối ở đáy bể Hiệu suất loại bỏ BOD, COD của aerotank khoảng

Tiếp đó nước thải tiếp tục chảy qua bể anoxic (bể thiếu khí), bể anoxic được lắp đặt thêm mô tơ và cánh khuấy nhằm sáo trôn dòng nước và bùn chứa trong bể nhằm tạo môi trường thuận lợi nhất cho các vi sinh vật thiếu khí sinh trưởng và phát triển, các vi sinh vật này sẽ xử lý đáng kể lượng nitơ, amoni, COD, BOD, khử màu, mùi… trong nước thải Sau quá trình xủ lý này, nước thải tiếp tục chảy về bể hiếu khí cấp 2 Bể hiếu khí cấp 2 có chức năng như bể hiếu khí cấp 1 sẽ tiếp tục loại bỏ COD, BOD còn chứa trong nước thải Sau khi qua quá trình này hầu như các thành phần ô nhiễm chứa trong nước thải đã được loại

bỏ hoàn toàn Sau đó nước thải tiếp tục chảy về bể lắng

Tại bể lắng phần bùn sẽ được lắng ở đáy bể và được bơm về sân phơi bùn, phần nước đã tách bùn được dẫn quay trở lại bể lọc cải tiến

Nước thải sau khi qua bể lọc tiến sẽ đảm bảo cho quá trình tái sản xuất và sử dụng tưới cây…

Bể hiếu khí 1

Bể thiếu khí

Bể hiếu khí 2

Bể chứa nước sau xử lý

Bể lọc

Bể lắng

Bể chứa bùn

2.3 Cấu tạo và chức năng của từng bộ phận mô hình xử lý nước thải cao su

2.3.1 Bể thu gom nước thải

 Chức năng

Nước thải từ quá trình sản xuất hằng ngày được dẫn về bể thu gom Bể thu gom là

là nơi tập chung của nước thải trung chuyển nước thải vào các công trình xử lý phía sau, được đặc sau song chắn rác thô và cụm tách mủ Bể thu gom có nhiệm vụ tiếp nhận, trung chuyển Nước thải từ bể thu gom sẽ được chảy tràn qua tách mũ Khi mực chất lỏng chảy đều qua các ngăn của bể tách mủ thì nước sẽ được chảy tràn qua bể điều hòa

 Cấu tạo

Làm bằng inox, Dài x Rộng x Cao = 0,2 x 0,2 x 0,3 m

- Chọn thời gian lưu là t = 12 (h)

- Thể tích bể thu gom:

V = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ * t = 1*12 = 12 (lít) = 0,012 (m3)

- Chọn chiều cao hữu ích của ngăn thu gom là h = 0,25 (m)

- Diện tích bề mặt bể thu gom: F = V/h = 0,012/0,25 = 0,048 (m2)

 Kích thước của bể thu gom :

 Cấu tạo:

Đầu ra nước thải

20cm

Hình 2 1 Hố thu gom

- Chọn thời gian lưu cho bể t = 48 (h)

- Thể tích bể thu gom:

V = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ * t = 1*48 = 48 (lít) = 0,048 (m3)

- Chọn chiều cao hữu ích của ngăn thu gom là h = 0,25 (m)

- Diện tích bề mặt bể thu gom: F = V/h = 0,048/0,25 = 0,192 (m2)

 Kích thước của bể thu gom :

Dòng nước thải

khí được cung cấp nhằm xáo trộn, tránh hiện tượng phân hủy kị khí tại bể này, đồng thời cân bằng ổn định nồng độ và tính chất nước thải, nhằm ổn định pH, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý hiếu khí

Nước thải qua cụm tách mủ chạy tới bể điều hòa lưu lượng và chất lượng tại đây nước thải được thêm NaOH để cân bằng Ph, được cung cấp sục khí để quá trình hòa trộn diễn ra nhanh Tại đây có 1 máy bơm điều khiển bởi phao cảm biến mức nước, hoạt động đồng loạt với van điện tử ( van xả hóa chất NaOH) Khi mực nước tới phao, phao cảm biến kích hoạt đồng loạt máy bơm, sục khí, van Dòng nước thải đã điều chỉnh pH được đưa tới bể lắng phản ứng

Cấu tạo:

Làm bằng inox, Dài x Rộng x Cao = 0,2 x 0,2 x 0,3 m

- Chọn thời gian lưu cho bể t = 12 (h)

- Thể tích bể thu gom:

V = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ * t = 1*12 = 12 (lít) = 0,012 (m3)

- Chọn chiều cao hữu ích của ngăn thu gom là h = 0,25 (m)

- Diện tích bề mặt bể thu gom: F = V/h = 0,012/0,25 = 0,048 (m2)

 Kích thước của bể thu gom :

2.3.4 Bể phản ứng lắng

 Chức năng:

Chức năng keo tụ tạo bông lắng tại đây dòng nước được thêm Polymer và Poly Aluminium Chloride (PAC) là chất trợ lắng, keo tụ trong xử lý cấp nước, nước thải Dòng nước thải từ bể điều hòa đã được điều chỉnh Ph được đưa vào ống phản ứng lắng trung tâm tại đây quá trình thêm hóa chất và sục khí được diễn ra hòa trộn hóa chất và phần nước thải được cấp vào Hệ thống sục khí, 2 van điện tử hoạt động đồng loạt và được kích hoạt bởi phao cảm biến ở bể đều hòa Khi quá trì hòa trộn hóa chất thì phần bùn được lắng xuống ở đáy có van xả bùn khi lượng bùn nhiều Nước thái tiếp tục chảy tràn qua bể chứa trung gian

 Cấu tạo:

Làm bằng inox, Dài x Rộng x Cao = 0,1 x 0,1 x 0,3 m

- Chọn thời gian lưu cho bể t = 3 (h)

- Thể tích bể thu gom:

V = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ * t = 1*3 = 3 (lít) = 0,003 (m3)

- Chọn chiều cao hữu ích của ngăn thu gom là h = 0,25 (m)

- Diện tích bề mặt bể thu gom: F = V/h = 0,003/0,25 = 0,012 (m2)

 Kích thước của bể thu gom :

Đầu vào nước thải

sẽ diễn ra

 Cấu tạo:

Làm bằng inox, Dài x Rộng x Cao = 0,1 x 0,1 x 0,3 m

- Chọn thời gian lưu cho bể t = 3 (h)

Đầu ra nước thải sau khi lắng

10cm

Van xã bùn

V = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ * t = 1*3 = 3 (lít) = 0,003 (m3)

- Chọn chiều cao hữu ích của ngăn thu gom là h = 0,25 (m)

- Diện tích bề mặt bể thu gom: F = V/h = 0,003/0,25 = 0,012 (m2)

 Kích thước của bể thu gom :

+ Giai đoạn 1: quá trình thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử Trong giai này các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, celluloses, lignin,… chúng bị thuỷ phân, sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân huỷ hơn Các phản ứng thuỷ phân sẽ chuyển hoá protein thành amino axit, carbohydrates thành đường đơn, và chất béo thành các axid béo

Đầu vào nước thải

10cm