Tính toán thiết kế hệ thống XLNT công ty TNHH cao su phú riềng tỉnh bình phước công suất 500m3ngày đêm

• Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong trạm xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý.. Trong quá trình chế biến mủ

LỜI CAM ĐOAN

Khóa luận tốt nghiệp:

Đề tài: “Tính toán, thiết kế hệ thống XLNT cho công ty TNHH Cao Su Phú Riềng, tỉnh Bình Phước, công suất 500m3/ngày.đêm ” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn, bổ sung của Thầy Tôn Thất Lãng Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu trong đề tài do tôi tự tìm hiểu và tham khảo tại các tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, không trùng với kết quả nghiên cứu của tác giả khác Nếu sai, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

TP.HCM, ngày 7 tháng 5 năm 2018 Sinh viên thực hiện

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập từ giảng đường đại học đến nay, nhờ

sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô, gia đình, bạn bè, chúng em đã được học rất nhiều kiến thức bổ ích Em xin gửi đến quý thầy cô ở Viên Khoa Học Ứng Dụng - Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình

để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường

Đặc biệt, em xin gửi đến thầy Tôn Thất Lãng, người đã tận tình hướng dẫn, giành thời gian giúp đỡ chúng em chỉnh sửa, bổ sung, giúp đỡ em hoàn thành đề tài

‘‘ Tính toán, thiết kế hệ thống XLNT cho công ty TNHH Cao Su Phú Riềng, tỉnh Bình Phước, công suất 500m3/ngày.đêm ’’

Em xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị Viện Khoa Học Ứng Dụng – HuTech Đồng thời, gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ trong thời gian hoàn thành khóa luận

Trong thời gian hoàn thành đề tầi, chúng em không tránh khỏi những thiếu sót

Vì vậy, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong

sự nghiệp cao quý

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1.Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Nội dung nghiên cứu 1

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Phạm vi nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN CAO SU 3

1.1Tổng quan về ngành công nghiệp chế biến mủ cao su ở Việt Nam 3

1.1.1Tổng quan ngành công nghiệp cao su 3

1.1.2Tổng quan ngành chế biến cao su ở Việt Nam 5

1.1.3Tổng quan về công ty cao su Phú Riềng 6

1.1.3.1 Giới thiệu 6

1.1.3.2 Chức năng và nhiệm vụ 7

1.1.3.3 Chất lượng – Dịch vụ - Sản phẩm 8

1.1.4Công nghệ sản xuất của ngành chế biến mủ cao su 9

1.1.4.1 Quy trình chế biến mủ cao su 9

1.1.4.2 Các sản phẩm chế biến 18

1.2 Thành phần và tính chất nước thải ngành chế biến cao su 20

1.2.1 Nguồn gốc, tính chất nước thải cao su 20

1.2.2 Thành phần nước thải cao su 22

1.2 Tác động đối với môi trường của các chất ô nhiễm trong ngành chế biến cao su 25

1.3.1 Các nguồn gây ô nhiễm từ nhà máy 25

1.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm của nhà máy chế biến cao su 26

1.4 Các phương pháp xử lý nước thải 27

1.4.1 Các phương pháp xử lý cơ học 27

1.4.1.1 Song chắn rác 27

1.4.1.2 Bể lắng 28

1.4.1.3 Bể lọc 29

1.4.1.5 Hấp phụ 30

1.4.2 Các phương pháp xử lý hóa học 31

1.4.2.1 Đông tụ 31

1.4.2.2 Khử trùng 33

1.4.2.3 Oxy hóa 34

1.4.3 Các phương pháp xử lý sinh học 34

1.4.3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên 35

1.4.3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo 36

1.4.3.3 Các công nghệ xử lí nước thải cao su trong và ngoài nước 39

1.5 Đề xuất sơ đồ công nghệ hệ thống xử lí nước thải và tiêu chuẩn xả thải 46

1.5.1 Tính chất nước thải đầu vào 46

1.5.2 Đề xuất sơ đồ công nghệ 48

1.5.3 Cơ sở lựa chọn sơ đồ công nghệ 52

1.5.4 So sánh các phương án và lựa chọn sơ đồ công nghệ 52

1.5.4.1 Hiệu quả xử lí của các phương án 52

1.5.4.2 Lựa chọn sơ đồ công nghệ 54

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 55

2.1 Lưu lượng và song chắn rác 55

2.2 Tính toán bể thu gom 58

2.3 Tính toán bể tách mủ 59

2.4 Tính toán bể điều hòa 61

2.5 Bể tuyển nổi (DAF) 64

2.6 Bể UASB 68

2.7 Bể Anoxic 76

2.8 Tính toán bể Aerotank 77

2.9 Tính toán bể lắng 2 83

2.10 Tính toán bể khử trùng 85

2.11 Tính toán bể chứa bùn 87

2.12 Tính toán sân phơi bùn 88

CHƯƠNG 3: DỰ TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ 90

3.1 Dự toán chi phí đầu tư 90

3.1.1 Dự toán chi phí xây dựng 90

3.1.2 Dự toán thiết bị 91

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 PHỤ LỤC 101

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ADS : Mủ tờ hong khói

BOD : Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hóa

COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

DO : Dissolved Oxygen - Oxi hòa tan

DRC : Hàm lượng cao su khô

MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Tổng lượng sinh khối

QCVN : Quy Chuẩn Việt Nam

TSS : Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng

RSS : Ribbed Smoked Sheet – Mủ tờ xong khói

UASB : Upflow Anearobic Sludge Blanket – Bể xử lí sinh học dòng chảy ngược

qua tầng bùn kỵ khí

IRC : Intial Concentration Rubber – Mủ đánh đông không pha loãng

VFA : Volatile Fatty Acids – Các acid béo bay hơi

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học của mủ cao su

Bảng 1.2: Thành phần hóa học và vật lý của cao su Việt Nam

Bảng 1.3: Mức tiêu thụ cao su thiên nhiên theo công dụng

Bảng 1.4: Nguồn gốc, tính chất nước thải chế biến mủ cao su

Bảng 1.5: Nguồn gốc, đặc điểm, tính chất nước thải trong chế biến cao su khô Bảng 1.6: Thành phần hóa học của nước thải ngành chế biến cao su (mg/l)

Bảng 1.7: Đặc tính ô nhiễm nước thải của nghành chế biến cao su

Bảng 1.8: Đặc tính nước thải chế biến mủ Latex

Bảng 1.9: Một số chất gây mùi hôi thường gặp trong nước thải

Bảng 1.10: Hệ thống xử lí nước thải cao su của một vài nhà máy tại Malaysia Bảng 1.11: Hệ thống xử lí nước thải cao su của một vài nhà máy tại Indonexia Bảng 1.12: Một số công nghệ xử lí của nhà máy cao su tại Việt Nam

Bảng 1.13: Nguồn nước thải kết hợp mủ và nước thải sinh hoạt

Bảng 1.14: Thành phần, tính chất nước thải đầu vào và sau xử lí

Bảng 1.15: Hiệu quả xử lí từ các công trình ở phương án 1

Bảng 1.16: Hiệu quả xử lí từ các công đoạn theo phương án 2

Bảng 1.17: So sánh giữa 2 phương án

Bảng 2.1: Tóm tắt thông số thiết kế mương và song chắn rác

Bảng 2.2: Các thông số đầu vào bể gạn mủ

Bảng 2.3: Tóm tắt các thông số thiết kế bể gạn mủ

Bảng 2.4: Các thông số đầu vào bể điều hòa

Bảng 2.5: Tóm tắt các thông số thiết kế bể điều hòa

Bảng 2.6: Các thông số đầu vào bể tuyển nổi

Bảng 2.7: Tóm tắt các thông số thiết kế bể tuyển nổi

Bảng 2.8: Các thông số đầu vào bể UASB

Bảng 2.9: Tóm tắt thông số thiết kế bể UASB

Bảng 2.10: Các thông số đầu vào bể Anoxic

Bảng 2.11: Tóm tắt các thông số thiết kế bể Anoxic

Bảng 2.12: Các thông số thiết kế bể Aerotank

Bảng 2.13: Các thông số đầu vào bể lắng 2

Bảng 3.1: Dự toán chi phí đầu tư xây dựng

Bảng 3.2: Dự toán chi phí đầu tư thiết bị

Bảng 3.3: Chi phí điện năng tiêu thụ

Bảng 3.4: Chi phí hóa chất trong 1 năm

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cây cao su

Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức của Công ty TNHH MTV Cao su Phú Riềng

Hình 1.3: Một số sản phẩm của công ty Cao su Phú Riềng

Hình 1.4: Sơ đồ chế biến mủ cao su ly tâm

Hình 1.5: Công nghệ sản xuất cao su cốm

Hình 1.6: Sơ đồ chế biến mủ cao su cốm

Hình 1.7: Công nghệ chế biến cao su tờ

MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề

Việt Nam là một trong những nước có tiềm năng phát triển ngành công nghiệp cao su rất lớn, góp phần tăng trưởng nền kinh tế và giải quyết vấn đề việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong các nhà máy và nông trường cao su

Tuy nhiên, song song với điều này chúng ta đang đứng trước thực trạng chất lượng môi trường bị suy thoái và ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng Nước thải từ các nhà máy chế biến mủ cao su chưa được xử lý triệt để là một trong những nguyên nhân hàng đầu làm cho môi trường bị ô nhiễm Không những gây ô nhiễm nguồn nước, ở những khu vực gần trạm chế biến còn bị ảnh hưởng bởi mùi hôi thối phát sinh ra từ các nguồn nước thải bị ứ đọng lâu ngày gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe dân cư, và làm mất mỹ quan khu vực

Vì vậy, đề tài ‘‘ Tính toán, thiết kế hệ thống XLNT cho công ty TNHH Cao Su Phú Riềng, tỉnh Bình Phước, công suất 500m3/ngày.đêm ’’ nhằm giải quyết vấn đề trên Đề tài cung cấp cho chúng ta nguồn gốc, thành phần nguồn thải, giải pháp xử

lý nước thải và tính toán thiết kế xây dựng các công trình xử lý cho công ty cao su Phú Riềng

2 Mục tiêu nghiên cứu

• Xác định thành phần tính chất nước thải cao su

• Nghiên cứu các nguồn phát sinh nước thải trong dây chuyền sản xuất

• Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp

3 Nội dung nghiên cứu

• Thu thập tài liệu, số liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất, khả

năng gây ô nhiễm môi trường và phương pháp xử lý

• Khảo sát phân tích số liệu thu thập

• Lựa chọn công nghệ, tính toán công trình, chi phí phù hợp với điều kiện nhà

4 Đối tượng nghiên cứu

• Nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Phú Riềng

5 Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát thực tế tại nhà máy làm cơ sở thiết

kế hệ thống

• Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về ngành công nghiệp

chế biến cao su, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải

• Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có

và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp

• Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong trạm xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm

xử lý

• Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm Autocad để mô tả kiến trúc các công

trình đơn vị trong trạm xử lý nước thải

6 Phạm vi nghiên cứu

• Địa điểm: Nhà máy chế biến mủ cao su Phú Riềng, tỉnh Bình Phước

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN CAO SU

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp chế biến mủ cao su ở Việt Nam

1.1.1 Tổng quan ngành công nghiệp cao su

a Nguồn gốc cây 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 19 Cây cao su được

trồng ở nhiều nước trên thế giới như:

Châu Á, Châu Phi và Nam Mỹ, khoảng

90% cao su tự nhiên được trồng ở Châu

Á Ở Việt Nam, cây cao su đầu tiên được

trồng vào năm 1887 Hình 1.1: Cây cao su

Trong khoảng thời gian từ năm 1900-1929 thực dân Pháp đã phát triển cây cao su

ở Việt Nam Cuối năm 1920 tổng diện tích cây cao su ở Việt Nam khoảng 7000ha

với sản lượng cao su 3000 tấn/năm

Hiện nay cây chứa mủ cao su có rất nhiều loại, chủ yếu ở các vùng nhiệt đới, có

cây thuộc giống to như: Hevea, Brasiliensis (Ficus), họ dây leo (Landophia),…

Sau gần một thế kỷ, nhờ hai cuộc phát minh là ‘‘nghiền hay cán hóa dẻo cao su’’

(Hancock) và ‘‘lưu hóa cao su’’ (Goodyear) mà kỹ nghệ cao su phát triển mạnh mẽ

Nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng cao dẫn đến việc phát minh ra cao su nhân tạo (cao

su tổng hợp)

b Thành phần, cấu tạo của mủ cao su

Cao su trong Latex hiện hữu dưới dạng hạt nhỏ hình cầu, hình quả tạ hay hình

trái lê Những tiểu cầu cao su này được một lớp mỏng Protein bao bọc bên ngoài,

đảm bảo được tính chất cơ lý của Latex hàm lượng cao su trong Latex thay đổi từ

30 – 60%

Mủ cao su là hỗn hợp các cấu tử cao su nằm lơ lửng trong dung dịch gọi là nhũ thanh 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 7,4.1012 hạt cao su, bao quanh các hạt này là các Protein giữ cho Latex ở trạng thái

Tùy theo trường hợp cao su có thể chứa:

• Ở dạng dung dịch: Nước, các muối khoáng, acid, các muối hữu cơ, glucid, hợp chất phenolic, alkaloid ở trạng thái tự do hay trạng thái dung dịch muối

• Ở dạng dung dịch giả: Các protein, phytosterol, chất màu, enzyme,

• Ở dạng nhũ tương: Các amidon, lipid, tinh dầu, nhựa, sáp, polyterpenic

Công thức hóa học của Latex

Phân tử cơ bản của cao su là Isoprene polymer (cis - 1,4-polyisoprene[C5H8]n) có khối lượng phân tử 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

(Cis - 1,4 - polyisoprene):

CH2C = CHCH2 – CH2C = CHCH2 = CH2C = CHCH2

CH3 CH3 CH3

Bảng 1.2: Thành phần hóa học và vật lý của cao su Việt Nam

1.1.2 Tổng quan ngành chế biến cao su ở Việt Nam

Do sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp, nhu cầu tiêu thụ cao su tự nhiên ngày càng tăng nên ngành cao su được nhà nước và các đối tác nước ngoài đầu tư ngày càng nhiều Đến năm 2015 diện tích cao su đã đạt 800.000ha với sản lượng 400.000 tấn Để chế biến hết số mủ cao su thu hoạch được cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy chế biến, điều này giải quyết được công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân, góp phần thúc đẩy nền kinh tế Việt Nam phát triển

Trong quá trình chế biến mủ cao su, nhất là khâu đánh đông mủ ( chế biển mủ nước) và khâu ly tâm mủ ( đối với quy trình chế biến mủ ly tâm ) các nhà máy chế biến mủ cao su đã thải ra mỗi ngày một lượng nước thải rất lớn khoảng từ 600 – 2000m3 cho mỗi nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20 – 30 m3/tấn Lượng nước thải có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như: Axit acetic, đường, Protein, chất béo….hàm lượng COD đạt từ 2.500 – 35.000 mg/l, BOD từ 1.500 – 12.000mg/l đã làm ô nhiễm hầu hết các nguồn nước Bên cạnh việc gây ô nhiễm nước, các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy kị khí tạo thành H2S và Mercaptan là những chất không những gây độc và ô nhiễm mà chúng còn là nguyên

1.1.3 Tổng quan về công ty cao su Phú Riềng

Tổng diện tích vườn cây: Trên 19.000ha, trong đó diện tích vườn cây kinh doanh trên 11.000ha Sản lượng bình quân hàng năm đạt trên 25.000 tấn Năng suất bình quân: Trên 2,2 tấn/ha; 10 năm liên tục nằm trong câu lạc bộ 2 tấn/ha của Tập đoàn Công ty có:

- 12 Nông trường, 01 Nông lâm trường, 02 nhà máy chế biến với trang thiết bị hiện đại, 01 Bệnh viện Đa khoa, 01 Trung tâm Văn hóa – Thể thao, 04 Công

ty con, 07 Công ty liên doanh liên kết

- Tổng số CB – CNVC: Trên 6.000 người bao gồm lực lượng công nhân có tay nghê giỏi và đội ngũ cán bộ quản lí được đào tạo và có kinh nghiệm

- Văn phòng đại diện tại Tp.HCM

Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức của Công ty TNHH MTV Cao su Phú Riềng

Nguồn: [6]

1.1.3.2 Chức năng và nhiệm vụ

- Trồng, chăm sóc, khai thác, chế biến và kinh doanh xuất nhập khẩu cao su

- Trồng rừng và chăm sóc rừng, khai thác, chế biến gỗ nguyên liệu, sản xuất các sản phẩm khác từ gỗ

- Xây dựng công trình, cơ sở hạ tầng, khu công nghiệp, khu dân cư và kinh doanh địa ốc

- Khai thác, xử lí và cung cấp nước sạch, sản xuất nước tinh khiết đóng chai

1.1.3.3 Chất lượng – Dịch vụ - Sản phẩm

a Chất lượng sản phẩm

- Sản xuất các loại sản phẩm cao su theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

3769:2016 và đáp ứng yêu cầu xuất khẩu

- Năm 2016, Công ty là 1 trong 6 doanh nghiệp đầu tiên được trao chứng nhận

nhãn hiệu Cao su Việt Nam từ Hiệp hội Cao su Việt Nam (VRA)

Chính sách Chất lượng và Môi trường của công ty là:

Sản lượng cao – Chất lượng tốt – Giá thành hạ

Môi trường thân thiện – Hướng tới khách hàng

Chính sách phát triển của công ty là:

Phát triển quy mô và nâng cao năng suất vườn cây

Phát triển sản xuất đa dạng hóa sản phẩm

Phát triển đa nghành nghề kinh doanh

Phát triển nâng cao chất lượng nguồn nhân lực

- Chất lượng sản phẩm là mối quan tâm hàng đầu của công ty Vì vậy, tất cả các quy trình sản xuất đều được kiểm soát chặt chẽ bởi hệ thống quản lí chất

lượng theo tiêu chuẩn ISO 9001:2015

- Các thiết bị sản xuất và đo lường được trang bị đầy đủ và hiện đại

b Dịch vụ và sản phẩm

- Đảm bảo cung cấp hàng hóa cao su cho khách hàng đúng tiêu chuẩn chất

lượng đã đăng kí, giá cả hợp lí, giao hàng đúng thời gian thỏa thuận

- Mọi yêu cầu của khách hàng liên quan đến sản phẩm mới, tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm, phương thức đóng gói,… Đều được chúng tôi thực hiện

nhanh chóng và chính xác

- Giữ liên lạc thường xuyên với khách hàng và thông báo kịp thời cho khách

hàng với thông tin liên quan đến lô hàng

- Gồm các loại sản phẩm cao su thiên nhiên: SVR CV50, SVR CV60, SVR L,

SVR 3L, SVR 5, SVR 10, SVR 20, Latex 60% DRC

- Chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cao, được khách hàng chấp

nhận và được cung cấp đến 40 quốc gia và vùng lãnh thổ

Hình 1.3: Một số sản phẩm của công ty Cao su Phú Riềng

Nguồn: [6]

1.1.4 Công nghệ sản xuất của ngành chế biến mủ cao su

1.1.4.1 Quy trình chế biến mủ cao su

a Phân loại và sơ chế mủ

Mủ cao su được chia làm nhiều loại: Mủ nước (Latex), mủ chén, mủ đất,…

Mủ nước là mủ tốt nhất, thu trực tiếp trên thân cây, mỗi ngày mủ nước được gom vào một giờ quy định

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 chảy vào chén hoặc mủ dính trên vỏ cây,…mủ tạp nói chung rất bẩn, lẫn nhiều đất, cát, các tạp chất 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 trắng, mủ bị sẫm màu do oxy hóa, mủ này cho cao su có chất lượng tốt ( tính năng

cơ lý cao), với điều kiện được chế biến cẩn thận, sạch sẽ ngay khi lấy mủ, chuyên chở, tồn trữ ở xí nghiệp

b Bảo quản mủ

Sau khi thu mủ từ vườn cây về, mủ phải được giữ hoàn toàn lỏng, để tránh bị đông trước khi đem về nhà máy, mủ được cho thêm chất chống đông như NH3 ngay trong thùng mủ, hàm lượng chất kháng đông cần thiết chứa NH3

( 0.003-0.1% ) tính trên cao su thô 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 giai đoạn kiểm tra sơ khởi việc tiếp nhận

Ở giai đoạn này, tiến hành đo trọng lượng mủ khô và thành phần NH3 còn lại trong

mủ Lượng kháng đông cần thiết đối với các loại mủ mà ta muốn sơ chế như sau:

• Mủ tờ xong khói RSS (Ribbed Smoked Sheet) là 0.6-1g/l mủ nước

• Mủ đánh đông không pha loãng hay mủ đánh đông ở nồng độ nguyên thủy IRC (Intial Concentration Rubber) là 0.3-0.6g/l mủ nước

• Mủ ly tâm (Latex Centrifuge) là 3g Amoniac/l mủ nước

Mủ tạp dễ bị oxy 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 riêng biệt để tránh bị oxy hoá và làm mất đi một phần chất bẩn Mủ tạp ngoài ngâm nước có thể ngâm trong dung dịch hóa chất (Acid clohydryc, axit oxalic, các

Các loại mủ dây, mủ đất được nhặt riêng trước khi tồn trữ được rửa sạch bằng cách cho qua giàn rửa có chứa dung dịch hóa học, thích hợp để tẩy các chất bẩn, loại bỏ tạp chất

c Quy trình công nghệ chế biến mủ

Ở Việt Nam hiện nay có 3 công nghệ chính đang được áp dụng: Công nghệ chế biến mủ ly tâm, công nghệ chế biến mủ cốm, 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 phần còn lại là các chất phi cao su Các phương pháp đã được triển khai để cô đặc mủ nước từ vườn cây là ly tâm, tạo kem và bốc hơi Trong công nghệ ly tâm do sự khác nhau về tỷ trọng giữa cao su và nước, các hạt cao su dưới dạng serium 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 các chất bảo quản phù hợp và đưa vào bồn lưu trữ để ổn định tối thiểu từ 20 - 25 ngày trước 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 tờ crep dày hay sử dụng để sản xuất cao su cốm dưới nhiều dạng khác nhau

Sơ đồ chế biến mủ cao su ly tâm:

Nước rửa

Nước thải

Nước thải chung

Công nghệ chế biến cao su cốm:

Trong công nghệ này, mủ nước từ vườn cây cao su sau khi được đánh đông bằng acid và mủ đông vườn cây được đưa vào dây chuyền máy sơ chế để đạt kết quả sau cùng là các hạt cao su có kích thước trung bình 3mm trước khi đưa vào lò sấy Cao

su sau khi sấy xong được đóng thành bánh có trọng lượng 33.3kg hay tùy theo yêu cầu của khách hàng

Hình 1.5 : Công nghệ sản xuất cao su cốm

Sau đó mủ được chế biến qua các công đoạn:

• Công đoạn 1: Xử lý nguyên liệu

Tiếp nhận mủ từ hồ quay, để lắng rồi dẫn đến mương đánh đông nhờ máng dẫn mủ, tại đây mủ được pha với acid loãng 1% Hàm lượng mủ khô (DRC) tại mương đánh đông là 25%, pH = 4 - 5

• Công đoạn 2: Gia công cơ học

Từ mương đánh đông sau 6 - 8h mủ trong mương được đông tụ, xả nước vào cho mủ nổi lên mặt mương Mủ được đưa qua máy cán crepper để cán mỏng, loại bỏ acid, serium trong mủ Mỗi máy có hệ thống phun nước ngay trên trục cán để làm sạch tờ mủ trong khi cán Tiếp theo tờ mủ được chuyển qua máy cán băm liên hợp tạo hạt Khi đó mủ được cán nhỏ thành hạt có đường kính khoảng 6mm, rồi cho vào hồ nước rửa Sau cùng bơm Vortex hút chuyển các hạt cốm lên sàn rung để tách nước sau đó đưa vào thùng sấy và đẩy vào lò sấy

• Công đoạn 3: Gia công nhiệt

Mủ cốm được đưa vào lò sấy từ 13 - 17 phút, nhiệt độ từ 100-1100C sau đó cho qua hệ thống hút làm nguội

• Công đoạn 4: Hoàn chỉnh sản phẩm

Phân loại sản phẩm, cân 33.3kg ép kiện, đóng gói PE, đóng Palette đưa vào kho thành phẩm rồi xuất xưởng

Sơ đồ chế biến mủ cốm

Acid Foocmic/Acetic Serium

Hình 1.6: Sơ đồ chế biến mủ cao su cốm

Mủ nước

Bồn nhận mủ

Mương đánh đông Bồn ngâm rửa

Máy băm búa

Cán crep số 1

Máy cán cắt Cán crep số 3 Cán crep số 2

Lò sấy

Đóng gói

Công nghệ chế biến mủ tờ:

Mủ nước 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%, pH giảm xuống còn 4.5 bằng cách sử dụng Acid Foocmic hay Acid Acetic và mủ nước thường để đông đặc qua đêm Sau khi hoàn toàn đông đặc, tấm mủ đông nổi lên trên serium và được đưa qua giàn cán mủ tờ Cặp trục đối của giàn cán có cắt rãnh để tạo lớp nhăn trên mủ Tờ mủ sau đó được đem phơi cho khô sau đó được đem vào lò xông để sản xuất mủ tờ xông khói (RSS)

Hình 1.7 : Công nghệ chế biến cao su tờ

Mủ tờ hong khói (ADS) là một dạng mủ tờ không xông khói có màu vàng lợt, việc chế biến mủ ADS hoàn toàn giống như chế biến mủ RSS ngoại trừ không xông

Quy trình sản xuất:

• Mủ đông:

Sau khi đánh đông mủ được đưa qua giàn máy cán để cán mỏng, loại bỏ acid, serium trong mủ Do yêu cầu và nhiệm vụ của từng loại máy nên mỗi máy có chiều sâu và số rãnh của trục khác nhau, khe hở giữa 2 trục giảm dần theo thứ tự, số lần cán tùy theo từng loại mủ, để cuối cùng cho ra tờ mủ mịn, đồng đều có độ dày 3-4mm Mỗi máy có hệ thống phun nước ngay trên trục cán để làm sạch tờ mủ trong khi cán Sau cùng tờ mủ được chuyển qua máy cán bơm liên hợp tạo hạt

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

Ra khỏi lò sấy, cân khối mủ và ép thành từng bánh ở nhiệt độ 400C, thời gian ép

1 phút Sau đó, chuyển qua máy kiểm tra kim loại Giai đoạn cuối cùng là lấy mẫu kiểm phẩm

• Đóng kiện:

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

Sản phẩm từ cao su thiên nhiên

Sản phẩm trong công nghiệp cao su xếp vị trí thứ 4 sau: Dầu mỏ, than đá và gang thép Sản phẩm từ cao su thiên nhiên đa dạng chia làm 5 nhóm chính:

• Cao su làm vỏ, ruột xe: Xe tải, xe hơi, xe máy, xe đạp, máy cày và các loại máy nông nghiệp…chiếm 70% lượng cao su thiên nhiên trên thế giới

• Cao su công nghiệp dùng làm các ống dẫn, băng chuyền, băng tải, cao su thắng, cao su chà gạo, đệm giảm sóc, khớp nối, đế đàn hồi, sản phẩm chống

ăn mòn Nhóm này chiếm 7% lượng cao su

• Các ứng dụng hằng ngày như: Giày dép, áo mưa, ủng, phao bơi lội, phao cứu nạn nhóm này chiếm 8% tổng lượng cao su

• Cao su dùng làm: Gối, đệm, thảm trải sàn,…nhóm này chiếm 5%

• Dụng cụ y tế, dụng cụ phẫu thuật, thể dục thể thao, dây thun, chất cách điện, dụng cụ nhà bếp, tiện nghi gia đình, keo dán,…chiếm khoảng 10%

Bảng 1.3: Mức tiêu thụ cao su thiên nhiên theo công dụng

1.2 Thành phần và tính chất nước thải ngành chế biến cao su

1.2.1 Nguồn gốc, tính chất nước thải cao su

Bảng 1.4: Nguồn gốc, tính chất nước thải chế biến mủ cao su

Dây

chuyền

Nguồn gốc phát sinh nước thải

Đặc điểm của quy trình

Tính chất nước thải

Chế biến

mủ ly tâm

Quá trình ly tâm mủ, rửa máy móc thiết bị

và vệ sinh nhà xưởng

- Do không thực hiện quy trình đánh đông nên không sử dụng acid mà sử dụng ammoniac

- Lượng ammoniac đưa vào khá lớn, khoảng 20kg NH3/tấn nguyên liệu

Loại nước thải này

có độ pH khá cao (9-11) và nồng độ BOD, COD, N là rất cao

Chế biến

mủ nước

- Khâu đánh đông, cán băm, cán tạo tờ, băm cốm

- Quá trình rửa máy móc và vệ sinh nhà xưởng

Sử dụng từ mủ nước vườn cây có bổ sung Amoniac và chất chống đông, sau đó đưa về nhà máy dùng acid để đánh đông

Nồng độ BOD, COD và SS rất cao,

độ pH thấp và nồng

độ N cao

Chế biến

mủ tạp

- Dây chuyền sản xuất

và tiêu hao nước nhiều nhất

- Quá trình ngâm, rửa

mủ tạp, cán băm, cán tạo tờ, băm cốm

- Rửa máy móc và vệ sinh nhà xưởng

Mủ tạp lẫn nhiều đất cát và các loại chất lơ lửng khác do đó trong quá trình ngâm rửa

mủ, nước thải chứa nhiều đất cát

- Nước thải có màu nâu đỏ, pH từ 5 - 6

- Nồng độ chất rắn

lơ lửng rất cao

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

Bảng 1.5: Nguồn gốc, đặc điểm, tính chất nước thải trong chế biến cao su khô

Quá trình

chế biến

mủ cao su

Nguồn gốc phát sinh

Đặc điểm nước thải Tính chất nước thải

Công đoạn khuấy trộn

Cần lượng lớn nước rửa

để làm hòa tan tạp chất trong cao su đồng thời làm sạch vật liệu, máy móc

- Hàm lượng nhỏ cao

su tan, một lượng lớn Protein, đường, Lipid, Carotenord, chất hữu cơ, vô cơ, đều bắt nguồn từ cao

su thiên nhiên Trong quá trình sản xuất có

sử dụng acid formic, acid phosphoric hay acid sunfuric nên nước thải chế biến cao su có pH khoảng 4.2 - 6.3

- BOD trong nhà máy chế biến cao su tinh khiết là 3600mg/l, nhà máy cao su tái chế là 750mg/l, cao

su tấm (RSS) khoảng 2600mg/l và cao su bánh khoảng

1750mg/l

Công đoạn đánh đông

Nước thải ra từ mương đông tụ là quan trọng nhất vì chứa phần lớn lượng serium được tách

ra khỏi mủ trong quá trình đông tụ

Công đoạn gia công cơ học

Nước thải chứa các hạt cao su, đây là nước rửa được phun vào các khối cao su trong quá trình gia công để tiếp tục loại

bỏ serium cũng như các chất bẩn

Nguồn: [7]

1.2.2 Thành phần nước thải cao su

Bảng 1.6: Thành phần hóa học của nước thải ngành chế biến cao su (mg/l)

Chỉ tiêu

Chủng loại sản phẩm Khối từ mủ tươi Khối từ mủ đông Cao su tờ Mủ ly tâm

Bảng 1.7: Đặc tính ô nhiễm nước thải của ngành chế biến cao su

Chỉ tiêu

Loại sản phẩm Khối từ mủ

tươi

Khối từ mủ đông

Bảng 1.8: Đặc tính nước thải chế biến mủ latex

Nước thải chế biến cao su có pH trong khoảng 4.2 – 6.2 do việc sử dụng acid để làm đông tụ mủ cao su Tính acid chủ yếu là do các acid béo bay hơi, kết quả của sự phân hủy sinh học các Lipid và Phospholipids xảy ra khi tồn trữ nguyên liệu

Hơn 90% chất rắn trong nước thải cao su là chất rắn bay hơi, chứng tỏ rằng nước thải cao su chứa hàm lượng chất hữu cơ cao Phần lớn chất rắn này ở dạng hòa tan, còn ở dạng lơ lửng chủ yếu là những hạt cao su còn sót lại

Hàm lượng Nitơ không cao và có nguồn gốc từ các Protein trong mủ cao su, trong khi hàm lượng Nito dạng Amoni rất cao do việc sử dụng Amoni làm chất kháng đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ mủ cao su

Mùi hôi trong nước thải cao su:

Cao su tự nhiên là các Polymer hữu cơ cao phân tử, với các Monomer là các chất dạng mạch thẳng như Etylen, Propilen, Butadiene,…do đó, quá trình phân hủy mủ cao su thực tế là quá trình oxy hóa các sản phẩm phân hủy trung gian hoặc các chất

vô cơ dạng khí như H2S, Mercaptal (RSH), Amoni, CO2 hoặc Monocarbonxylic (CO) hoặc các chất hữu cơ như Acid Carbonxylic (RCOOH), Xeton hữu cơ dễ bay hơi và tạo ra mùi hôi trong không khí

Mùi hôi trong nước thải thường gây ra bởi các khí sản sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ Mùi hôi đặc trưng và rõ rệt nhất trong nước thải bị phân hủy kị khí thường là H2S (Hydrogen Sulphide)

Các acid béo bay hơi (Volatile Fatty Acids - VFA) là sản phẩm của sự phân hủy

do vi sinh vật, chủ yếu là trong điều kiện kị khí, các Lipid và Phospholipids có

trong chất ô nhiễm hữu cơ

Bảng 1.9: Một số chất gây mùi hôi thường gặp trong nước thải

Diethyl Sulphide (C2H5)2S Tanh sốc

Các Acid béo bay hơi (VFA) là sản phẩm của sự phân hủy do vi sinh vật, chủ yếu là trong điều kiện kị khí, các Lipid và Phospholipid có trong chất ô nhiễm hữu cơ Đây là những Acid hữu cơ mạch thẳng chứa các nguyên tử Carbon và 1 nhóm Carbocyl Công thức tổng quát của các Acid này là CnH2n+1COOH với số nguyên tử C từ 6 trở xuống Các VAF có số nguyên tử

hữu cơ chứa lưu huỳnh như các Sunfua và Mercaptal cũng có mùi đặc biệt khó chịu thường gặp trong nước thải chứa chất ô nhiễm hữu cơ

• Khí thải từ bùn sấy: Do có sử dụng một lượng Acid trong quá trình đánh đông, hơn nữa lại được sấy ở nhiệt độ 110-11000C, một lượng hơi khí độc hại sẽ phát sinh trong quá trình này Thành phần chủ yếu là hơi Acid và các loại Hydrocarbon

• 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 như vậy các phương tiện vận tải với phương tiện tiêu thụ chủ yếu là xăng và dầu Diezel sẽ thải ra môi trường một lượng khói thải chứa các chất ô nhiễm không khí Thành phần khí thải chủ yếu là COx , NOx, SOx , Carbuahydro, Aldehyde, bụi và quan trọng hơn cả là chì 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 như: Thực phẩm, rau quả dư thừa, bọc nylong, giấy, lon, chai

• Chất thải rắn sinh ra do quá trình sản xuất bao gồm các loại mủ cao su phế thải, các loại bao bì chứa hóa chất, phụ gia Ngoài ra còn có các chất thải rắn

là cặn bùn đất được cô đặc lại ở các hố ga và từ hệ thống xử lý nước

1.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm của nhà máy chế biến cao su

Hiện nay, hiện trạng ô nhiễm môi trường tại các nhà máy sơ chế cao su đang là vấn đề cấp bách cần giải quyết kịp thời

• Nước thải sơ chế cao su, sau thời gian tồn trữ vào khoảng 2 - 3 ngày, xảy ra hiện tượng phân hủy, oxy hóa ảnh hưởng xấu đến môi trường

• Nước thải ra nguồn gây ô nhiễm trầm trọng đối với nguồn nước màu, nước đục, đen ngòm, nổi váng lợn cợn, bốc mùi hôi thối nồng nặc

• Hàm lượng chất hữu cơ khá cao, tiêu hủy dưỡng khí cho quá trình tự hủy,

đến hàm lượng DO rất bé, làm chết thủy sinh, 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 hôi lan tỏa khắp vùng, gây khó thở, mệt mỏi cho dân cư, nước nguồn bị nhiễm bẩn không thể sử dụng cho sinh hoạt

1.4 Các phương pháp xử lý nước thải

1.4.1 Các phương pháp xử lý cơ học

Trong nước thải thường chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng Để tách các chất này ra khỏi nước thải thường sử dụng các phương pháp cơ học như lọc qua song chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực ly tâm, lọc, Tùy theo tính chất

lý hóa, kích thước, nồng độ chất lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ cần làm

sạch mà lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp

1.4.1.1 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: Lá cây, bao nilong, rác,…được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống, kênh dẫn Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho cả hệ thống xử lý nước thải

Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng 1 góc 45

- 600 nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng 1 góc 75 - 850 nếu làm sạch bằng máy Vận tốc qua song chắn rác giới hạn trong khoảng 0.6 - 1m/s Vận tốc cực tiểu 0.4m/s, vận tốc cực đại dao động 0.75 - 1m/s

Hình 1.9: Song chắn rác 1.4.1.2 Bể lắng

Nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải hoặc cặn được tạo ra trong quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh học ( bể lắng 2 ) Các loại

bể lắng thường dùng là: Bể lắng cát, bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng ly tâm,…

• Bể lắng cát đứng chảy từ dưới lên trên

• Bể lắng cát chảy theo phương tiếp tuyến

• Bể lắng cát sục khí

Bể lắng ngang dễ thiết kế, thi công và vận hành đơn giản Áp dụng cho hệ thống chịu tải trọng lưu lượng lớn ( lớn hơn 15000m3 ) nhưng thời gian lưu dài và mặt bằng lưu nhỏ Chi phí xây dựng cao nên ít được ứng dụng trong xử lý nước thải cao

su

c Bể lắng ly tâm

Được sử dụng trong bể lắng đợt 1 và đợt 2 trong hệ thống xử lý nước thải

- Ưu điểm: Tiết kiệm diện tích, ứng dụng xử lý nước thải có hàm lượng cặn khác nhau, công suất lớn hơn 20000m3/ngày.đêm, hiệu suất xử lý nước thải cao và cặn có tỷ trọng nhỏ cũng có thể lắng được

- Khuyết điểm: Vận hành đòi hỏi kinh nghiệm, chi phí vận hành cao do sử dụng điện năng

d Bể lắng đứng

Được sử dụng trong bể lắng đợt 1 trong xử lý nước thải Sử dụng ít diện tích đất nhưng lại có hiệu suất lắng thấp và chỉ lắng được cặn có tỷ trọng lớn Vận tốc lắng không lớn nên ít được sử dụng trong xử lý nước thải cao su

1.4.1.3 Bể lọc

Áp dụng khử các hạt mịn vô cơ và hữu cơ khó lắng Dưới tác dụng của áp suất hay áp suất chân không các hạt sẽ được giữ lại trong lỗ xốp của vật liệu lọc và lớp màng hình thành sau đó Có các dạng lọc là: lọc áp suất, lọc trọng lực, lọc nhanh, lọc chậm, lọc xuôi và lọc ngược

Hình 1.10: Bể tuyển nổi

Bản chất của quá trình này ngược với quá trình lắng Các chất lơ lửng sẽ nổi lên

bề mặt và tạo thành lớp trên bề mặt dưới sức đẩy của các hạt khí Trong xử lý nước thải ngành chế biến cao su thiên nhiên thì bể tuyển nổi được áp dụng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay tách bùn lắng sau xử lý sinh học

1.4.1.5 Hấp phụ

Hấp phụ là quá trình chuyển nồng độ chất tan vào chất rắn, có 2 dạng hấp phụ là:

- Hấp phụ vật lý: Liên kết bề mặt là liên kết vật lý ( Tĩnh điện, Vandewall, phân tán ) năng lượng liên kết rất nhỏ

- Hấp phụ hóa học: Liên kết bề mặt là liên kết hóa học, năng lượng liên kết lớn

Các chất hấp phụ thường dùng như: Than hoạt tính, nhựa tổng hợp, tro, mạt cưa, Cilicagen, đất sét, Zeolite, keo nhôm,…

Hấp phụ được ứng dụng trong xử lý nước thải cao su là xử lý các chất có mùi, xử

lý tách các chất hòa tan trong nước thải Hiệu quả xử lý (80 - 95%) và phụ thuộc bản chất hóa học của chất hấp phụ, diện tích bề mặt chất hấp phụ, cấu trúc hóa học chất hấp phụ

- Phế thải chứa nhôm, sắt, xỉ

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ là: pH, nhiệt độ, liều lượng chất đông tụ, tính chất nước thải, điều kiện phối trộn

Chất keo tụ thường được sử dụng trong xử lý nước thải cao su là: muối nhôm, muối sắt và hỗn hợp của chúng

• Muối nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O

Các phản ứng tạo bông tương ứng: