Nghiên cứu tổng hợp đánh giá các công nghệ phổ biến biến xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên và đề xuất công nghệ phù hợp

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN DUNG QUỐC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ PHỔ BIẾN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU THIÊN NHIÊN VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ P.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN DUNG QUỐC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ PHỔ BIẾN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU THIÊN NHIÊN VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SỸ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Cơng nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Cán hướng dẫn khoa học: TS.Bùi Thị Kim Anh Cán h n iện 1: Cán h n iện 2: Luận văn thạc sĩ b o vệ ội đồng ch vệ uận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày tháng nă Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA BỘ CÔNG THƢƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Dung Quốc MSHV: 13105361 Ngày, tháng, năm sinh: 19/5/1975 Nơi sinh: Bình Dƣơng Chun ngành: Quản lý Tài ngun Mơi trƣờng Mã số: 60850101 I TÊN ĐỀ TÀI: “ Nghiên cứu tổng hợp đánh giá công nghệ phổ biến xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su thiên nhiên đề xuất công nghệ phù hợp” II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 2.1.Nhiệm vụ: Đề xuất quy trình xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su phù hợp nhằm phục vụ cho mục tiêu phát triển bền vững ngành công nghiệp chế biến mủ cao su thiên nhiên 2.2.Nội dung: Nội dung 1: Khảo sát quy trình sản xuất chế biến mủ cao su, đo đạc đánh giá lƣu lƣợng lấy mẫu phân tích chất nƣớc thải phát sinh trình chế biến mủ cao su thiên nhiên Nội dung 2: Đánh giá quy trình cơng nghệ xử lý nƣớc thải cao su theo tiêu chí đề xuất đề tài Nội dung 3: So sánh đề xuất quy trình xử lý nƣớc thải cao su phù hợp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 29 Tháng Năm 2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày Tháng Năm V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS.Bùi Thị Kim Anh GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN Bùi Thị Kim Anh TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS.Bùi Thị Kim Anh hướng dẫn tận tình trình nghiên cứu thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy Trường Đại học Cơng nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh nhiệt tình truyền đạt kiến thức kinh nghiệm suốt q trình học tập, nghiên cứu để hồn thành chương trình cao học thực luận văn tốt nghiệp Xin cảm ơn bạn học viên Cao học Mơi trường, Lớp CHMT3B niên khố 2013 - 2015, Trường Đại học Cơng nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh chia sẽ, trao đổi kinh nghiệm giúp đỡ việc góp ý, hiệu đính, in ấn hồn thành cuối Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Dung Quốc TÓM TẮT LUẬN VĂN CAO HỌC “Nghiên cứu tổng hợp đánh giá công nghệ phổ biến xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên đề xuất công nghệ phù hợp” vấn đề cấp thiết quản lý môi trường phục vụ mục tiêu phát triển bền vững ngành công nghiệp chế biến mủ cao su thiên nhiên địa bàn tỉnh Bình Dương Qua nghiên cứu thực tế quy trình cơng nghệ xử lí nước thải chế biến cao su thiên nhiên 15 nhà máy có cơng suất sản xuất lớn địa bàn tỉnh Bình Dương, đề tài đạt kết sau: Thành phần nước thải ngành chế biến mủ cao su thường không ổn định, có mức độ nhiễm cao, thay đổi tùy theo công nghệ sản xuất Công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su thường ứng dụng q trình gạn mủ, keo tụ/tuyển nổi, kị khí – thiếu khí hiếu khí kết hợp Tồn trạm xử lý có bể gạn mủ, tương ứng với xử lý bậc I nhằm loại bỏ SS cặn mủ Tuyển khí hịa tan áp dụng nhằm tăng cường hiệu loại bỏ cặn váng lại sau bể gạn mủ vi bọt kết hợp với chất keo tụ Do nồng độ bCOD (COD phân hủy sinh học) cao, hầu hết nhà máy áp dụng cơng nghệ kị khí (hồ kị khí, bể UASB), xử lý sơ COD, xử lý Nito thông qua bể Anoxic xử lý sinh học hiếu khí (hồ thổi khí bùn hoạt tính hay mương oxy hóa) nhằm loại bỏ bCOD cịn lại sau xử lý kị khí Các cơng đoạn xử lý quan trọng khơng thể thiếu quy trình xử lý nước thải cao su bao gồm: công đoạn xử lý học (gạn mủ, lắng cát), công đoạn xử lý kị khí(hố sâu,Biogas,UASB), cơng đoạn xử lý thiếu khí(Anoxic), cơng đoạn xử lý hiếu khí bùn hoạt tính mương ơxy hóa kết hợp lắng Cơng đoạn xử lý học (gạn mủ) kết hợp hóa lý keo tụ tạo lắng áp dụng trường hợp khơng đủ diện tích mặt cho xây dựng bể gạn mủ đủ lớn Cơng đoạn xử lý hóa lý keo tụ tạo kết hợp tuyển xử lý kị khí UASB cần thiết nước thải đầu vào có hàm lượng COD cao > 6000 mg/l Để đạt hiệu suất cao công đoạn xử lý hóa lý, sinh học việc kiểm sốt điều chỉnh độ pH nước cho phù hợp quan trọng Qua khảo sát thực tế cho thấy có doanh nghiệp áp dụng cơng đoạn biogas kết hợp UASB để xử lý nước thải thu hồi khí gas sử dụng cho sấy mủ, vấn đề mở hướng cho thấy nước thải chế biến mủ cao su nguồn tài nguyên cần nghiên cứu xử lý, thu hồi sản phẩm phát sinh khí gas, nước thải sau xử lý tưới tiêu cho trồng ABSTRACT "Research, assessment and synthesis about popular wastewater technologies treatment processing of natural rubber latex and propose appropriate technologies" is an urgency problem in environmental management and sustainable development, especially for The natural rubber latex industry in Binh Duong Province By studying actual processes of wastewater treatment technology of natural rubber processing factory in 15 rubber factories in Binh Duong Province, the project has achieved the following results: The Composition of rubber industry wastewater is often unstable, with high pollution levels, vary depending on the technology of factory The treatment technologies of rubber latex Wastewater latex often uses decanting pus, flocculation / flotation, anaerobic - anoxic and aerobic combined All of factory always has latex decant tank, corresponding to the first level treatment to remove SS and sludge floating latex Dissolved air flotation is applied to increase efficiency and eliminate scum floating residue remaining after decantation tanks pus with microbubbles combined with flocculants Because the concentration of bCOD (biodegradable COD) is high, so most of the factories applied anaerobic technology (anaerobic tank, an UASB), COD pretreatment, followed by processing through an anoxic nitrogen and treated aerobic biological treatment (activated sludge tank aerator or OD) to remove remaining bCOD after anaerobic treatment The important processing steps which can indispensable in the process of rubber wastewater treatment including mechanical treatment stage (decanting latex, sand deposition), anaerobic treatment stages (deep holes, Biogas, UASB ), anoxic treatment stage (anoxic), aerobic treatment stage activated sludge oxidation ditch combined or sedimentation The stage of mechanical treatment (decantation pus) combined physicochemical flocculation and sedimentation flocculation applied in the absence of sufficient surface area to build large enough pool of pus decanting Chemical and physical processing stages combined flocculation flotation treatment and anaerobic UASB is necessary for rubber wastewater with COD concentration over 6000 mg / l To achieve high performance in the processing stages, physical chemistry, biology treatment, The control and adjustment the pH in wastewater is very important The survey shows that some factories applied Biogas process combined with UASB tank in wastewater treatment and they can recover gas from this process, which can be used for drying the latex, this action opens a new way for us, now the latex rubber wastewater is a resource, and we can studied better treatment methods that can recovery gas from it, waste water after treated can be used to irrigate plants LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Học viên xin cam đoan kết đạt luận văn sản phẩm nghiên cứu, tìm hiểu riêng cá nhân học viên Trong toàn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân học viên tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Các tài liệu, số liệu trích dẫn thích rõ ràng, đáng tin cậy kết trình bày luận văn trung thực Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Dung Quốc i MỤC LỤC CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 Ý NGHĨA CỦA LUẬN VĂN 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.5.3 Tính CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 HIỆN TRẠNG NGÀNH CHẾ BIẾN MỦ CAO SU Ở VIỆT NAM 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Nguyên liệu, hóa chất sử dụng, loại sản phẩm chế biến thành phần tính chất đặc trƣng nƣớc thải 2.2 HIỆN TRẠNG CHẾ BIẾN MỦ CAO SU TẠI TỈNH BÌNH DƢƠNG 10 2.3 TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI 11 2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC 13 2.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 13 2.4.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 15 2.5 TỔNG QUAN CÁC VĂN BẢN QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG CỦA NGÀNH CAO SU 16 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 3.1 PHƢƠNG PHÁP LUẬN 17 3.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 17 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT 23 BOD (mg/l) 400-500 1500-5500 1500-5500 3500 – 4500 COD (mg/l) 520-620 2500-6000 3500 – 7000 4500 – 5500 SS (mg/l) 4000-8000 220-6000 150 – 200 4500 – 5500 Tổng Nito (mg/l) - - - 60 – 300 Tổng Phospho (mg/l) - - - 10 – 50 (Viện nghiên cứu Cao su Việt Nam, 2003) Bảng 2.3 Thành phần, tính chất nƣớc thải chế biến cao su theo chủng loại sản phẩm Chủng loại sản phẩm Chỉ Tiêu Mủ cốm tinh Mủ cốm thô Cao su tờ Mủ ly tâm COD (mg/l) 3540 2720 4350 6212 BOD5 ( mg/l) 2020 1594 2514 4010 TKN mg/l 95 48 150 565 N – ammonia, mg/l 75 40 110 426 N – hữu cơ, mg/l 20 40 139 TSS, mg/l 114 67 80 122 pH 5,2 5,9 5,1 4,2 P – PO43 – , mg/l 26,6 12,3 38 48 SO42 – , mg/l 22,1 10,3 24,2 35 Ca, mg/l 2,7 4,1 4,7 7,1 Fe, mg/l 2,3 2,3 2,6 3,6 K, mg/l 42,5 48 45 61 Mg, mg/l 11,7 8,8 15,1 25,9 (TCTCSĐN, 2003) 10 Từ bảng 2.2 bảng 2.3 thấy nƣớc thải chế biến mủ cao su nhìn chung có pH thấp, tính đặc thù vật liệu cơng nghệ chế biến (sử dụng acid làm đông tụ kết hợp với phân hủy sinh học lipids phospholipids tồn trữ nguyên liệu tạo thành acid b o bay hơi) Ngoài 90% chất rắn lơ lửng chủ yếu latex cịn sót lại nên nồng độ COD, BOD nƣớc thải cao Hàm lƣợng N –NH3 cao sử dụng ammonia để chống đông tụ Chất ô nhiễm hữu nƣớc thải chế biến mủ cao su chủ yếu dạng dễ phân hủy sinh học Vì vậy, thải mơi trƣờng, dƣới tác dụng vi sinh vật có sẵn tự nhiên, chúng bị phân hủy sinh học sinh mùi hôi thối, gây cạn kiệt oxy nguồn nƣớc tiếp nhận Đồng thời chúng gây tƣợng phú dƣỡng hóa nguồn nƣớc tiếp nhận chúng có chứa lƣợng nitơ lớn Đối với hạt cao su chƣa kịp đơng tụ q trình đánh đông (tồn trữ mủ), chúng xuất hệ thống xử lý nƣớc thải, gây cản trở cho trình xử lý 2.2 HIỆN TRẠNG CHẾ BIẾN MỦ CAO SU TẠI TỈNH BÌNH DƢƠNG Điều kiện khí hậu, thổ nhƣỡng Bình Dƣơng phù hợp cho việc phát triển công nghiệp đặc biệt cao su Hiện địa bàn tỉnh cao su lâu năm c diện tích trồng lớn c xu hƣớng tăng dần Diện tích đất dành cho cao su phân bố không đồng huyện khu vực có tốc độ thị hóa – cơng nghiệp hóa cao, diện tích cao su có xu hƣớng giảm dần, đặc biệt Thành phố Thủ Dầu Một, Thị xã Dĩ An thị xã Thuận An Tính đến nay, Bình Dƣơng c tổng diện tích cao su 134.244 ha, đ , diện tích cho khai thác gần 108.515 (Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh Bình Dương năm 2014) 11 Bảng 2.4 Thông tin ngành chế biến mủ cao su từ mủ cao su thiên nhiên địa bàn tỉnh Bình Dƣơng giai đoạn 2010 - 2013 Stt Thơng tin Đơn vị tính 2010 2011 2012 2013 Số lƣợng doanh nghiệp Cơ sở 191 209 225 230 Số lƣợng lao động Ngƣời 23.595 22.613 24.154 26.366 Sản lƣợng cao su Tấn 188.260 190.442 192.659 194.848 Giá trị tài sản cố định Tỷ đồng 10.147 18.894 19.972 23.055 Giá trị sản xuất công nghiệp Tỷ đồng 15.696 54.618 67.231 77.946 Thu nhập ngƣời lao động Tỷ đồng 995 1.218 1.577 1.937 (Nguồn: Niên giám thống kê Bình Dương 2014) 2.3 TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI 2.3.1 Tổng quan mức độ xử lý nƣớc thải Các phƣơng pháp xử lý ứng dụng chủ yếu lực vật lý gọi trình xử lý học(unit operations) Phƣơng pháp khử chất nhiễm phản ứng hóa học sinh học đƣợc gọi q trình hóa sinh (unit processes) Hiện nay, trình học trình h a sinh đƣợc kết hợp lại chia thành mức độ xử lý khác nhau: sơ bộ, bậc một, bậc tăng cƣờng, bậc hai bậc cao (hoặc bậc 3) Trong xử lý sơ bộ, chất rắn thơ nhƣ rác, bao bì cát đƣợc loại bỏ để tránh gây nguy hại cho thiết bị Các trình học, thƣờng trình lắng (bể lắng) đƣợc sử dụng giai đoạn xử lý bậc để loại bỏ chất lắng đƣợc Đối với xử lý bậc tăng cường, hóa chất đƣợc châm thêm vào nhằm gia tăng hiệu khử cặn lơ lửng phần chất rắn hịa tan Xử lý bậc làm giảm khoảng 60% cặn lơ lửng 35% BOD5 nƣớc thải đầu vào.Trong xử lý bậc hai, trình hóa sinh đƣợc ứng dụng nhằm lọai bỏ phần lớn chất hữu dể phân hủy sinh học Mặc dù q trình xử lý bậc loại bỏ đƣợc 85% BOD5 chất rắn 12 lơ lửng, khơng thể loại bỏ hồn tồn nitơ, photpho, kim loại nặng, vi khuẩn virus gây bệnh Xử lý bậc cao kết hợp q trình học hóa sinh nhằm tách chất rắn lơ lửng lại thành phần xử lý đƣợc nƣớc thải giai đoạn xử lý bậc hai Các trình học hóa sinh đƣợc thể bảng 2.5 [3] [6] Bảng 2.5 Mức độ xử lý nƣớc thải Mức độ xử lý Mô tả Sơ Khử thành phần nƣớc thải nhƣ: rác, nhánh cây, chất nổi, cát dầu mỡ gây ảnh hƣởng đến trình vận hành bảo trì thiết bị nhƣ hệ thống phụ trợ Bậc Khử phần chất rắn lơ lửng chất hữu nƣớc thải Bậc tăng cƣờng Tăng cƣờng hiệu khử chất rắn lơ lửng chất hữu cách châm hóa chất keo tụ – tạo bơng, tuyển lọc Bậc hai Khử chất hữu dễ phân hủy sinh học (dạng hòa tan lơ lửng) chất rắn lơ lửng Xử lý bậc hai truyền thống thƣờng bao gồm trình khử trùng Bậc ba bậc cao Khử chất dinh dƣỡng (N, P N P) riêng biệt kết hợp xử lý bậc hai; Khử chất rắn lơ lửng lại sau xử lý bậc hai, thƣờng lọc hạt Khử chất lơ lửng hòa tan lại sau q trình xử lý sinh học thơng thƣờng cần ứng dụng vào nhu cầu tái sử dụng cho đối tƣợng sử dụng nƣớc có chất lƣợng khơng cao (vệ sinh, tƣới tiêu, cứu hỏa,…) 2.3.2 Hiện trạng công nghệ xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su Việt Nam Hầu hết nhà máy chế biến mủ cao su thiên nhiên Việt Nam sử dụng phƣơng pháp sinh học kết hợp hóa lý với sinh học để xử lý nƣớc thải 13 Bảng 2.6 Công nghệ xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su Việt Nam Tên công nghệ áp dụng Hồ thổi khí (Aerated lagoon) Hồ ổn định (Stabilisation Pond) Bể tuyển (Dissolved Air Flotation) Bể kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Bể lọc sinh học (Trickling Filter) Mƣơng oxy h a (oxidation Ditch) Bể bùn hoạt tính (activated sludge) (VNCCSVN, 2006) Bảng 2.6 cho thấy công nghệ xử lý nƣớc thải đƣợc áp dụng cho nhà máy chế biến mủ cao su thiên nhiên thuộc Tập đoàn Cao su Việt Nam (VNC CSVN, 2006) [5] 2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC 2.4.1 Tình hình nghiên cứu giới Nghiên cứu công nghệ xử lý nƣớc thải (XLNT) ngành chế biến cao su đƣợc công bố năm 1957 (Molesworth, 1957), đ nƣớc thải mủ skim đƣợc xử lý bể lọc sinh học nhỏ giọt Muthurajah cộng (1973) khẳng định xử lý sinh học hệ hồ ổn định nƣớc thải (wastestabilization pond, WSP) gồm hồ sâu kỵ khí (anaerobic pond) hồ cạn hiếu khí (aerobic pond) có khả đạt hiệu suất COD lên 80% Hệ thống hồ kỵ khí, hồ tùy nghi tiếp tục đƣợc nghiên cứu John cộng (1974) với thời gian lƣu nƣớc 22 ngày loại bỏ 96% BOD, 96% COD, 58% tổng nitơ 70% chất rắn lơ lửng khỏi nƣớc thải chế biến cao su cốm Tiếp theo nghiên cứu khác đƣợc thực bơi Ponniah cộng (1975) với nƣớc thải chế biến cao su crepe Trong nghiên cứu này, hệ thống hồ kỵ khí, hồ tùy nghi loại đƣợc 90% BOD, 73% COD, 31% tổng nitơ với 14 thời gian lƣu nƣớc 20 ngày Đối với nƣớc thải chế biến mủ ly tâm, Ponniah cộng (1976) khẳng định khả xử lý hệ thống loại đƣợc 96% BOD, 89% COD, 66% TN, 71 % N – NH4 58% SS từ nƣớc thải chế biên mủ ly tâm với thời gian lƣu nƣớc trung bình 90 ngày Công nghệ WSP đƣợc tiếp tục phát triển Ibrahim cộng (1979) nhằm xác định khả xử lý nitơ cho nƣớc thải chế biến mủ cao su Trong nghiên cứu hiệu suất xử lý nitơ nƣớc thải ghi nhận đƣợc thấp hồ kỵ khí, có tăng nhẹ ammonia Trong đ , hiệu suất cao hồ tùy nghi Hong (1981) tiếp tục xác định khả công nghệ WSP xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su Tác giả cho để đạt yêu cầu xử lý, thời gian lƣu nƣớc trung bình 111 ngày cho nƣớc thải chế biến mủ ly tâm 33 ngày cho nƣớc thải nhà máy cao su cốm Nghiên cứu xử lý hồ sục khí với nƣớc thải chế biến mủ ly tâm đƣợc thực Isa cộng (1997) Cơng nghệ địi với thời gian lƣu nƣớc dài 32,5 ngày đạt hiệu xử lý thỏa quy chuẩn nƣớc thải Malaysia nƣớc thải chế biến mủ ly tâm (COD 400 mg/l, BOD 100mg/l, tổng Nitơ 300mg/l N – Amonia 300mg/l) (Bích, 2010) Hồ thổi khí địi hỏi diện tích mặt lớn, chi phí xây dựng cao, tiêu tốn nhiều lƣợng cho trình thổi khí bề mặt Tuy nhiên đạt hiệu cao so với hệ hồ sinh học tùy nghi, giảm thiểu mùi kiểm sốt đƣợc muỗi Q trình bùn hoạt tính bao gồm dạng mƣơng ơxy hóa (oxidation ditch), bể sục khí xáo trộn hồn tồn (completed mixing activated sludge) bể mẻ luân phiên (iequencing batch reactor) công nghệ đƣợc cho hiệu xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su Ponniah (1975) khẳng định chất ô nhiễm hữu nƣớc thải chế biến mủ ly tâm đƣợc xử lý đạt hiệu cao BOD đƣợc loại bỏ 85% với thời gian lƣu nƣớc 17,5 ngày lƣợng bùn hồi lƣu 75% Tƣơng tự, Ibrahim cộng (1979) cho mƣơng ơxy hóa xử lý nƣớc thải chế biến mủ ly tâm với thời gian lƣu nƣớc 22 ngày loại bỏ 96% BOD, 93% COD, nhiên hiệu xử lý nitơ thấp, đạt 46% TN 44% N – NH4 Kết xử lý 15 tƣơng tự ghi nhận John (1979) mƣơng ơxy hóa xử lý nƣớc thải chế biến cao su quy mô công nghiệp Ibrahim (1980) đề xuất lần khả sử dụng mƣơng ơxy hóa nhằm xử lý nitơ nƣớc thải chế biến cao su, hiệu xuất khử nitơ lên đến 93,5 – 99% tải trọng hữu thấp 0,11– 0,16 kg BOD/kg MLVSS/ngày Tác giả nhận định thời gian lƣu bùn c ảnh hƣởng đến tính lắng bùn Nordin (1990) tăng cƣờng khả mƣơng ơxy hóa xử lý nitơ cách đƣa thêm bể kỵ khí đầu vào mƣơng ôxy hóa thực hồi lƣu nƣớc thải sau bể lắng bể kỵ khí với tỷ lệ hồi lƣu trung bình 3,5 Với thời gian lƣu nƣớc trung bình ngày bể kỵ khí thời gian lƣu bùn mƣơng ơxy hóa 6,6 ngày, hệ thống loại đƣợc 99% BOD, 99% Nitơ dạng Amoni 86% tổng Nitơ từ nƣớc thải chế biến mủ ly tâm c hàm lƣợng COD trung bình 3.000 mg/l Theo kết khảo sát tập đoàn cao su Malaysia (Maheswaran John, 1991) cho thấy có 30% số lƣợng nhà máy Malaysia tuân thủ tiêu chuẩn BOD, 60% tuân thủ COD, 70% với chất rắn lơ lửng, 50% với tổng nitơ 40% với tiêu chuẩn Amonia Trong đ phần lớn nhà máy đạt yêu cầu nhờ áp dụng công nghệ mƣơng ôxy h a, tƣơng ứng với xử lý bậc II Tuy nhiên chi phí vận hành đầu tƣ mƣơng ôxy h a cao nhiều so với hồ sinh học [5] 2.4.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc Vấn đề xử lý nƣớc thải cao su đƣợc nhiều tác giả nƣớc nghiên cứu: Khảo sát đánh giá trạng xử lý nƣớc thải sơ chế mủ cao su đề xuất giải pháp nâng cao xử lý (Phạm Nguyên Bình, 2009) Sử dụng xơ dừa xử lý nƣớc thải cao su Sơ dừa dạng sợi đƣợc kết thành bàn chải dùng làm giá thể cho vi sinh vật phát triển, nhằm làm tăng số lƣợng vi sinh bể kỵ khí đ nâng cao hiệu suất xử lý nƣớc thải pH sau bể kị khí đạt trung tính thời gian lƣu nƣớc ngắn, hiệu suất xử lý chất hữu cao, 94% COD 95% BOD với thời gian lƣu nƣớc khoảng ngày Tuy nhiên hiệu suất xử lý Nitơ thấp 19,4%, hàm lƣợng 16 NH3-N tăng lên đáng kể TSS đầu thấp (Nguyễn Ngọc Bích, 2000) Cơng nghệ bùn hoạt tính đƣợc áp dụng nhà máy chế biến mủ cao su Bố Lá, Cua Paris, Lai Khê, Nhật Nam Phú Bình (VNCCSVN, 2010) Bể kỵ khí lớp bùn chảy ngƣợc (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB) xử lý nƣớc thải chế biến cao su đƣợc khẳng định qua nghiên cứu kéo dài từ năm 1991 đến năm 1995 quy mô phịng thí nghiệm, quy mơ pilot quy mơ cơng nghiệp (Việt, 1999) Hiệu xuất xử lý COD 80 – 88% với tải trọng hữu từ – 29 kg COD/m3/ngày Với nƣớc thải chế biến mủ ly tâm có hàm lƣợng COD đầu vào từ 3000 – 6000 mg/l, hiệu suất xử lý chất ô nhiễm hữu đạt đƣợc 89% – 98% COD với thời gian lƣu nƣớc tƣơng ứng ngày 26 ngày Hiệu suất xử lý trung bình 85% COD với tải trọng hữu mức 3,0 kg COD/m3/ngày Khi tăng thêm tải trọng hữu hàm lƣợng COD đầu tăng lên đáng kể, nhƣng bể vận hành ổn định với tải trọng hữu lên đến 8kg COD/m3/ngày Bể kị khí UASB đƣợc áp dụng Bố Lá, Lai Khê Cua Paris [5] 2.5 TỔNG QUAN CÁC VĂN BẢN QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG CỦA NGÀNH CAO SU Năm 2015, QCVN 01-MT:2015/BTNMT Tổ soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải sơ chế cao su thiên nhiên biên soạn, sửa đổi QCVN 01:2008/BTNMT, Tổng cục Môi trƣờng, Vụ Khoa học Cơng nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt đƣợc ban hành theo Thông tƣ số 11/2015/TTBTNMT ngày 31 tháng năm 2015 Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, QCVN 01-MT:2015/BTNMT quy định giá trị tối đa cho ph p thông số ô nhiễm nƣớc thải sơ chế cao su thiên nhiên xả nguồn tiếp nhận nƣớc thải (Nội dung chi tiết đính kèm Phụ lục 1) 17 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 PHƢƠNG PHÁP LUẬN Phƣơng pháp luận để thực “Nghiên cứu tổng hợp đánh giá công nghệ phổ biến xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su thiên nhiên đề xuất công nghệ phù hợp” dựa vào phƣơng pháp sau: 3.1.1 Xác định đặc điểm số lƣợng nƣớc thải: Tiến hành đo đạc hàng ngày theo ca sản xuất Xác định lƣu lƣợng nƣớc thải ngày đêm theo ca Xác định chế độ thải nƣớc Xác định lƣu lƣợng đơn vị nƣớc thải đơn vị sản phẩm nguyên liệu 3.1.2 Đặc điểm chất lƣợng nƣớc thải: - Lấy mẫu theo tỷ lệ trung bình mẫu trung bình Phân tích hóa lý xác định nồng độ chất bẩn độc hại Xác định biến đổi thành phần tính chất nƣớc thải lắng theo thời gian - Lấy mẫu để xác định đặc trƣng động học nƣớc thải Xác định dao động nồng độ chất bẩn đặc trƣng [6], [7] 3.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Trong trình triển khai thực đề tài, phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc sử dụng nhƣ sau: 3.2.1 Phƣơng pháp thu thập thông tin, số liệu: - Thu thập thông tin thành phần, số lƣợng hố chất sử dụng q trình chế biến mủ cao su - Cơng nghệ, số lƣợng, loại hố chất sử dụng q trình xử lí nƣớc thải chi phí vận hành để làm sở liệu cho đề tài 3.2.2 Phƣơng pháp kế thừa: kế thừa kết nghiên cứu đề tài, dự án, nhiệm vụ đƣợc công bố để tham khảo số liệu, phƣơng pháp tính tốn,… 3.2.3 Phƣơng pháp đo lƣu lƣợng, lấy mẫu phân tích mẫu: 18 Tiến hành đo lƣu lƣợng nƣớc thải, lấy mẫu phân tích chất lƣợng nƣớc đầu vào, đầu công đoạn xử lý công nghệ khác để đánh giá hiệu xử lý a Phƣơng pháp đo đạc lƣu lƣợng nƣớc thải: Tùy theo tính chất dịng thải hình dạng mƣơng mà tiến hành lắp đặt thiết bị đo tƣơng ứng Phƣơng pháp đo cách thức lắp đặt tuân thủ theo hƣớng dẫn “Douglas M.Grant&Brian D.Dawson, Isco Open Flow Measurement Hanbook, fifth Edition, 501 pages,ISCO Inc, Lincoln, NE,USA” với cách thức thực nhƣ sau: Đối với mƣơng thải c lƣu lƣợng nhỏ sử dụng máng đo Wear: Hình 3.1 Máng Weir đo lƣu lƣợng nƣớc thải Sau chọn máng lắp đặt xong, kết đo lƣu lƣợng đƣợc đọc trực tiếp máng WEIR, Ngoài số máng WEIR c đơn vị Galon cần đƣợc quy đổi đơn vị m3 nhƣ sau: Galon = 3,785 lít = 0,003785 m3 19 - Đối với mƣơng thải c lƣu lƣợng lớn 60 m3/h sử dụng máng đo Pashall đập chắn chữ nhật khơng thu dịng sau: Hình 3.2 Máng Parshall đo lƣu lƣợng nƣớc thải Bƣớc 1: Đo khoảng cách A (m) (Xem vị trí cần đo A hình) Bƣớc 2: Xác định vị trí đặt thƣớc đo mực nƣớc điểm hA (hA = 2/3A, vị trí chấm đen hình) đo chiều cao mực nƣớc điểm hA Bƣớc Xác định loại máng, ví dụ máng Inches Inches cơng thức tính lƣu lƣợng tƣơng ứng - Đối với máng Inches: Q = 635,5 H1,547 (m3/h) Trong đ : H chiều cao mực nƣớc đo đƣợc vị trí đo (m) - Đối với máng Inches: Q = 1372 * H1,58 (m3/h) Trong đ : H chiều cao mực nƣớc đo đƣợc vị trí đo (m) - Đập chắn chữ nhật khơng thu dịng 20 Hình 3.3 Đập tràn đo lƣu lƣợng nƣớc thải Bƣớc 1: Đo chiều ngang máng (m) Bƣớc 2: Đo chiều cao lớp nƣớc phía đập chắn (Hmax) cách - Đo chiều cao từ đỉnh đập chắn đến đáy kênh (H1, m) - Đo chiều cao từ mặt nƣớc đến đáy kênh (H2, m) - Xác định Hmax = H2 – H1 (m), sau c Hmax xác định vị trí cần đặt thƣớc đo cách đập chắn từ đến lần Hmax Bƣớc 3: Đo chiều ngang L máng (m) Bƣớc 4: Áp dụng cơng thức, tính tốn lƣu lƣợng, ghi nhận lại kết Q = 6.618 x L x Hmax 1,5 (m3/giờ) Trong đ : H chiều cao mực nƣớc đo đƣợc vị trí đo (m) L chiều ngang cống đo đƣợc vị trí đo (m) Thời gian đo đạc đƣợc xác định theo thời gian sản xuất doanh nghiệp kéo dài từ đến 24 Thời gian đọc ghi nhận số liệu tùy thuộc vào mức độ ổn định dòng thải tối thiểu 15 phút/1 lần đọc nguồn thải c lƣu lƣợng không ổn định tối đa nguồn thải c lƣu lƣợng ổn định b Lấy mẫu, bảo quản phân tích mẫu Số lƣợng mẫu: nhà máy lấy mẫu để đánh giá với số lƣợng loại mẫu bao gồm: 21 - Mẫu hỗn hợp trung bình theo ca sản xuất: mẫu nƣớc đầu vào + mẫu nƣớc sau xử lý công đoạn trung gian(phân tích phần nƣớc sau lắng) + mẫu nƣớc thải đầu sau xử lý Mỗi lấy mẫu, cuối ca sản xuất trộn mẫu lại lấy mẫu trung bình [7] - Mẫu đơn: mẫu nƣớc thải đầu sau xử lý hai thời điểm khác [7] - Các tiêu phân tích theo QCVN 01-MT:2015/BTNMT, bao gồm: pH, SS, COD, BOD5, Tổng Nito, NH4+ Bảng 3.1 Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích mẫu TT Thơng số Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích mẫu - TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) - Chất lƣợng nƣớc - Phần 1: Hƣớng dẫn lập chƣơng trình lấy mẫu kỹ thuật lấy mẫu; Lấy mẫu - TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3: 2003) - Chất lƣợng nƣớc - Lấy mẫu Hƣớng dẫn bảo quản xử lý mẫu; - TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10: 1992) - Chất lƣợng nƣớc - Lấy mẫu Hƣớng dẫn lấy mẫu nƣớc thải pH BOD5 (20°C) COD Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) - TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) Chất lƣợng nƣớc - Xác định pH - TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003), Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) - Phần 1: Phƣơng pháp pha lỗng cấy có bổ sung allylthiourea; - TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003), Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) - Phần 2: Phƣơng pháp dùng cho mẫu không pha loãng - TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD) - TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) Chất lƣợng nƣớc - Xác định chất rắn lơ lửng cách lọc qua lọc sợi thủy tinh Tổng nitơ (N) - TCVN 6638:2000 Chất lƣợng nƣớc - Xác định nitơ - Vô h a xúc tác sau khử hợp kim Devarda Amoni (NH4+) - TCVN 5988 : 1995 (ISO 5664 : 1984) Chất lƣợng nƣớc - Xác định amoni Phƣơng pháp chƣng cất chuẩn độ 22 3.2.4 Phƣơng pháp so sánh: - So sánh loại công nghệ với - So sánh kết phân tích chất lƣợng nƣớc thải - So sánh chi phí vận hành nhà máy với 3.2.5 Phƣơng pháp chuyên gia: Theo sát dẫn giáo viên hƣớng dẫn, tham khảo ý kiến chuyên gia mơi trƣờng q trình thực luận văn 23 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHẾ BIẾN MỦ CAO SU, ĐÁNH GIÁ LƢU LƢỢNG VÀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC THẢI 4.1.1 Kết khảo sát quy trình sản xuất chế biến mủ cao su: Qua khảo sát nghiên cứu thực tế chia cơng ty nghiên cứu thành bốn nhóm theo sản phẩm chế biến: Nhóm nhà máy chế biến mủ ly tâm, mủ Skimblock, mủ cốm bao gồm: công ty TNHH MTV cao su Dầu Tiếng - Nhà máy chế biến cao su Bến Súc, công ty cổ phần cao su Phƣớc Hòa - Nhà máy chế biến mủ cao su Bố Lá, cơng ty TNHH Mardec-Saigon Nhóm nhà máy chế biến mủ cốm(mủ nƣớc) mủ cốm thô(mủ đông tạp): công ty TNHH TM-DV Hiệp Thành, Doanh nghiệp tƣ nhân TMDV-XD Tân Thành, công ty TNHH SX-TM-DV Thiện Hƣng, cơng ty cổ phần cao su Phƣớc Hịa-Nhà máy chế biến mủ cao su Cua Paris Nhóm nhà máy chế biến mủ cốm (mủ nƣớc) bao gồm: công ty TNHH MTV cao su Dầu Tiếng - Nhà máy chế biến cao su Long Hịa, Phú Bình 2, công ty TNHH Mai Thảo, Viện nghiên cứu cao su - Nhà máy chế mủ cao su Visorutex, công ty TNHH SX-TM Nhật Nam Nhóm nhà máy chế biến mủ cốm thô (mủ đông tạp): công ty TNHH MTV cao su Dầu Tiếng - Nhà máy chế biến cao su Phú Bình 1, cơng ty TNHH giấy An Lộc Quy trình sản xuất chế biến loại sản phẩm mủ nhà máy nhƣ sau: ... phù hợp với chất nƣớc thải chế biến mủ cao su thiên nhiên Từ thực tế cho thấy? ?Nghiên cứu tổng hợp đánh giá công nghệ phổ biến xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên đề xuất công nghệ phù. .. Quốc TÓM TẮT LUẬN VĂN CAO HỌC ? ?Nghiên cứu tổng hợp đánh giá công nghệ phổ biến xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên đề xuất công nghệ phù hợp? ?? vấn đề cấp thiết quản lý môi trường phục... ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trƣờng Mã số: 60850101 I TÊN ĐỀ TÀI: “ Nghiên cứu tổng hợp đánh giá công nghệ phổ biến xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su thiên nhiên đề xuất công nghệ phù hợp? ?? II NHIỆM