Đánh giá tình hình ô nhiễm nướ thải ủa nhà máy chế biến mủ ao su trên địa bàn tỉnh thanh hóa và đề xuất giải pháp ải tiến hệ thống xử lý

Trang 6 Danh mụcchữ viết tắtBOD Nhu cầu oxy hóa sinh h c - ọ Biochemical Oxygen Demand BTCT Bê Tông Cốt ThépCOD Nhu c u oxy hóa h ầ ọc - Chemical Oxygen Demand DRC Hàm lượng cao su khô

TRƯỜ NG Đ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI Ọ

NGUY Ễ N THỊ DUNG

ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH Ô NHIỄ M NƯ Ớ C TH I CỦA NHÀ MÁY Ả CHẾ Ế BI N MỦ CAO SU TRÊN ĐỊA BAN TỈNH THANH HÓA VÀ ĐỀ

XU Ấ T GIẢI PHÁP CẢI TIẾN HỆ TH NG XỨ Ố LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS.NGUYỄN LAN HƯƠNG

HÀ NỘI - 2011

LỜI CẢM ƠN

40T1.3.2 Các công nghệ ử lý đượ x c nghiên cứu và ng d ng trên thứ ụ ế ớ gi i40T 28

Danh mục chữ viết tắt

TKN Total Kjeldahl Nitrogen

Bảng 1.14: Đánh giá hiệu quả các công nghệ ử lý đang áp dụ x ng t i m t s nhà máy sơ ch ạ ộ ố ế

m ủ cao su ở Việt Nam 4 38

40T

Bảng 1.15: Hiệu quả x ử lý nướ c thải năm 2008 tại các nhà máy chế ế bi n m cao su trên đ a ủ ị bàn t ỉnh Đồ ng Nai 40 40T 40T

Bảng 1.16: Giá tr ị các thông s ố ô nhi ễm làm cơ sở tính toán giá trị ối đa cho phép nướ t c thải chế ế bi n cao su thiên nhiên ở ệ Vi t Nam 40T 41

M Ở ĐẦ U

làm cho nhiều người lao động

Nhà máy chế ến mủ cao su Cẩm Thủ bi y - nhà máy sản xuất cao su sơ chế

“Đánh giá tình hình ô nhiễ m nư ớ c th i c a nhà máy chế ế ả ủ bi n mủ cao

su trên đị a bàn t nh Thanh ỉ Hóa và đề xu t gi i pháp c i ti n h th ng x lý” ấ ả ả ế ệ ố ử

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆ P SƠ CHẾ MỦ CAO SU

1.1.1 Lịch sử cây cao su và tình hình phát triển

1.1.1.1 Giới thiệu

Cây cao su có thể cao tới trên 30m Nhựa mủ màu trắng hay vàng có trong các mạch nhựa mủ ở vỏ cây Các mạch này tạo thành xoắn ốc theo thân cây theo

tổn hại cho sự phát triển của cây, và nhựa mủ được thu thập trong các thùng nhỏ Quá trình này gọi là cạo mủ cao su Các cây già hơn cho nhiều nhựa mủ hơn, nhưng

1.1.1.2 Trên thế giới

Cây cao su ban đầu chỉ mọc tại khu vực rừng mưa Amazon Cách đây gần 10

quần áo chống ẩm ướt, và tạo ra những quả bóng vui chơi trong dịp hội hè Họ gọi

(Cao là gỗ, Uchouk là chảy ra hay khóc).

Do nhu cầu tăng lên và sự phát minh ra công nghệ lưu hóa năm 1839 đã dẫn tới sự bùng nổ khai thác nguyên liệu trong khu vực này, làm giàu cho các thành phố

Cố gắng thử nghiệm đầu tiên trong việc trồng cây cao su ra ngoài phạm vi Brasil diễn ra vào năm 1873 Sau một vài nỗ lực, 12 hạt giống đã nảy mầm tại Vườn thực vật Hoàng gia Kew Những cây con này đã được gửi tới Ấn Độ để gieo trồng,

hạt giống đã được gửi tới Kew năm 1875 Khoảng 4% hạt giống đã nảy mầm, và

sự có mặt ở ngoài nơi bản địa của nó, cây cao su đã được nhân giống rộng khắp tại các thuộc địa của Anh Các cây cao su đã có mặt tại các vườn thực vật ở Buitenzorg, Malaysia năm 1883 Vào năm 1898, một đồn điền trồng cao su đã được

Hiện nay trên thế giới đang có hơn 7 triệu ha đất khai thác mủ cao su, trong

-đó đứng đầu là Thai Lan, kế tiếp Indonesia, Malaisia,…Tuy nhiên, dẫn đầu về năng suất khai thác là Ấn Độ với 1771 kg/ha, kế tiếp là Thái Lan ở mức 1717 kg/ha [1]

Hình 1.1: Biểu đồ diện tích trồng cây cao su của các nước thành viên ARNPC [1]

Với lợi thế là nước có diện tích trồng cao su lớn nhất (hình 1.1) và năng suất khai thác thuộc loại cao, Thái Lan luôn là nước dẫn đầu thế giới về nguồn cung cao

Hình 1.2: Tỷ trọng sản lượng cao su từ các nước trên thế giới năm 2010 [1] 1.1.1.3 Việt Nam

Cây cao su được người Pháp đưa vào Việt Nam lần đầu tiên tại vườn thực vật Sài Gòn năm 1878 nhưng không sống Đến năm 1892, 2000 hạt cao su từ

Indonesia được nhập vào Việt Nam Trong 1600 cây sống, 1000 cây được giao cho

su đầu tiên được thành lập là Suzannah (Dầu Giây, Long Khánh, Đồng Nai) năm

1907 Tiếp sau, hàng loạt đồn điền và công ty cao su ra đời, chủ yếu là của người

Trong thời kỳ trước 1975, để có nguồn nguyên liệu cho nền công nghiệp

giống từ Trung Quốc, diện tích đã lên đến khoảng 6.000 ha Đến 1976, Việt Nam còn khoảng 76.000 ha, tập trung ở Đông Nam Bộ khoảng 69.500 ha, Tây Nguyên

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

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

đã tham gia trồng cao su Ở miền Trung sau 1984, cây cao su được phát triển ở Quảng trị, Quảng Bình trong các công ty quốc doanh Đến năm 1999, diện tích cao

tích cao su cả nước là 454.000 ha, trong đó cao su tiểu điền chiếm 37% Năm 2005, diện tích cao su cả nước là 464.875 ha Năm 2007 diện tích Cao Su ở Đông Nam Bộ

là 339.000 ha, Tây Nguyên 113.000 ha Năm 2009 tổng diện tích cây cao su đạt 674.200 ha, tăng 42.700 ha (13,5%) so với năm 2008 trong đó diện tích cho khai

thác là 421.600 ha (chiếm 62,5% tổng diện tích) với sản lượng đạt 723.700 tấn, tăng

Năm 2010, Việt Nam được xếp là nước đứng thứ 5 thế giới về sản xuất cao

su thiên nhiên, sau Thái Lan, Indonesia, Malaysia và Ấn Độ Sản lượng cao su thiên

Bảng 1.1 : Diện tích, sản lượng, năng suất các khu vực trồng cao su ở Việt Nam

Năng suất (kg/ha)

Phần rắn bao gồm những hạt cao su nguyên chất, các hóa chất không tan trong nước cấu thành hạt huyền phù lơ lửng trong serum Các hạt huyền phù được

protid, lipid… làm cho các hạt này không dính vào nhau và lơ lửng trong serum

1.1.2.2 Phân biệt c ao su thiên nhiên với cao su nhân tạo

Hình 1 3: Công thức cấu tạo cao su thiên nhiên [9]

C ao su nhân tạ : o

chất có đặc trưng của cao su thiên nhiên như: cao su butadiene, cao su butyl, cao su

1.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cao su thiên nhiên

Phân hủy mủ cao su :

Như chúng ta đã biết cao su là một chất hóa học dễ bị tác động của môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, cơ học, sinh vật… làm cho phân tử cao su phân hủy Khi mủ vừa chảy ra khỏi cây do tác động của vi sinh vật các chất đường, đạm… bị phân hủy làm cho mủ bị chua, thối rửa do đó mủ để càng lâu thì chất lượng càng giảm Trong quá trình sơ chế nếu mủ bị cán nhiều lần cũng dẫn đến sự phân hủy cao

su dẫn đến chất lượng sản phẩm giảm Khi sấy trong lò nếu nhiệt độ quá cao, thời

Oxy hóa cao su:

phân t cao su làm cho cao su bử ị đứt m ch làm gi m khạ ả ả năng chống lão hóa của cao su [9]

Y ế u tố khách quan bên ngoài:

1.1.2.4 Cơ chế chống đông và đánh đông nguyên liệu mủ nước

Cơ chế ch ống đô ng:

Cơ chế đánh đông:

1.1.2.5 Các sản phẩm sơ chế từ mủ cao su và ứng dụng

S ả n phẩm công nghiệ p

( băng tả i, tr c lăn cao su) ụ Các sả n ph m tự độ ẩ ng (dây t i qu ả ạ t, ống tỏ a nhi ệ t)

Găng tay cao su, đồ chơi

Các sản phẩm vệ sinh

Hình 1.4: Các dạng sản phẩm cao su sơ chế và ứng dụng [14]

M t ủ ờ RSS ( Rubbed Smok ed Sheet )

M t ủ ờ ICR (Initial Conce ation Rubber) ntr

M ủ cô đặ c

M ủ skim

Là lo i cao su tạ ờ ố gi ng tờ RSS v ềqui trình s n xu t khác v i cao su tả ấ ớ ờRSS ở

M t Crepe ủ ờ

sản suất các sản phẩm cao su cao cấp

Crepe nâu (Brown Crepes)

Cao su đị nh chu n SVR c m , bún (Standard Vietnamese Rubber) ẩ ố

Là cao su đưới d ng kh i đư c ép l i t các h t cao su cạ ố ợ ạ ừ ạ ốm có kích thước

M ủ cô đặ c (Latex Concentrate)

1.1.3 Công nghệ sơ chế mủ cao su thiên nhiên

1.1.3.1 Phân loại mủ

Bảng1.3: Bảng phân loại mủ nước [9]

Bảng 1.4: Bảng phân loại mủ tạp [9]

1.1.3 Công nghệ sơ chế .2

Ch bi n m t ế ế ủ ờ

Ch bi ế ế n cao su C repe

Cao su Crepe được tạo ra t viừ ệc đông tụ m ủ nước Trong s n xu t cao su ả ấ

Ch bi ế ế n cao su cố m

Ch bi ế ế n mủ cô đặc

1 2 ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THẢI NGÀNH SƠ CHẾ MỦ CAO SU

1 2.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải

1.2 2 Đặc tính nước thải

Nồng độ COD, BOD , TSS cao

Nồng độ amoniac và hợp chất nitrogen cao

Nồng độ Sulfate cao

Môi trường thích hợp cho vi khuẩn độc hại phát triển

E.coli Hầu hết các thành phần trong nước thải có th coi là ể cơ chất cho s phát ự

Môi trường xung quanh có mùi ở mức cao

Bảng 1.5: Đặc tính nước thải ngành công nghiệp sơ chế mủ cao su [11]

1 CÔN 3 G NGHỆ XỦ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SƠ CHẾ MỦ CAO SU

1.3 P 1 hương pháp xử lý nước thải của ngành

Bước tiền xử lý: ử dụng ẫy cao su để loại các vật chất lơ lửng, có thời gian

Xử lý cấp 1: nước thải từ bể điều hòa cần được trung hòa bằng cách sử dụng vôi và loại các chất rắn lơ lửng bằng cách sử dụng các chất gây đông tụ Xử lý cấp 1 với các bể lắng/lọc nên chọn thời gian lưu thích hợp để loại được chất rắn lơ lửng Bùn cặn lấy ra từ cácc bể có thể đưa tới sân phơi bùn để loại nước Việc loại nước trong bùn bằng bể lọc cấp 1 thường thực hiện trên máy lọc dây ép đai hoặc lọc chân không làm tăng mật độ bùn từ 20 đến 40%

Xử lý cấp 2: nước thải nên được xử lý sinh học sau bước xử lý cấp 1 Nếu điều kiện đất đai hạn chế, nên xử lý sinh học kỵ khí trước sau đó mới đến hệ thống

hồ hiếu khí với kích thước hợp lý Khả năng giữ và lưu nước đối với hệ thống hồ kỵ

dựng hệ thống hồ cần xem xét nền đất tiếp xúc với nước thải và khả năng bao chắn

xử lý nước thải đối với đơn vị sơ chế cao su cốm

Tùy theo điều kiện của mỗi quốc gia và quá trình chế biến khác nhau, một số đơn vị công trình trong hệ thống xử lý có thể thay thế và sửa đổi để có hiệu quả xử

nước thải đã qua xử lý vẫn còn chứa lượng nitrogen cao, nếu thải ra khu vực gần sông hoặc hồ sẽ gây ra vấn đề ô nhiễm nước Do đó, hệ thống xử lý bằng đất đã

thành phần này thường là phương pháp hấp phụ cacbon, xử lý sinh khối và tách bọt

Sơ đồ 1.1: Hệ thống xử lý cơ bản nước thải sơ chế mủ cao su thiên nhiên [11]

1 3.2 Các công nghệ xử lý được nghiên cứu và ứng dụng rên thế giới t

Loại chất rắn

B ẫ y cao su Tuyển nổi bằng không khí Đông tụ hóa h c ọ

Điề u hòa/ Trung hòa

Khử ấ ch t lơ lử ng m n, kh ị ử

khuẩn

B l ng ể ắ

B ể clo hóa

1957 Các nghiên c u vứ ề các công nghệ ử lý nước thải cao su x có thể tóm tắt như

Mương oxi hóa

1 6,6

Malaysia là nướ đi đầc u trong nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ x lý ử

Mương oxi hóa

Bảng 1.7 : Kết quả xử lý đối với nước thải nhà máy chế biến mủ cốm [3]

Bảng 1.8: Kết quả xử lý đối với nước thải nhà máy chế biến mủ ly tâm [3]

nghi

hồ Tuy nhiên kh ảnăng chịu sốc tải kém, tiêu hao nhiều năng lượng Dưới đây là

Malaysia

Bảng 1.9 : Kết quả xử lý nước thải sản xuất mủ cốm tại Malaysia áp dụng muơng

1 3 .3 Công nghệ xử lý được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam

Bảng 1 10 : Hiệu quả xử lý của quá trình kỵ khí [2]

Bảng 1 11 : Hiệu quả xử lý của giai đoạn quang hợp [2]

có hi u quệ ả ử x lý ch t hấ ữu cơ và TSS cao 81,94% đố ới v i COD; 85,5% v i BOD và ớ

Bảng 1.12 : Những công trình xử lý nước thải đang áp dụng trong ngành sơ chế

cao su ở Việt Nam [2]

3

3 P

và đi ra khỏ ể ởi b bên trên b m t đ duy trì lớề ặ ể p bùn h t trạ ở ạng thái lơ lửng trong

Bảng 1.13 : Hiệu suất xử lý của các công nghệ xử lý đang được ứng dụng [2]

lý COD (%)

lý Nitơ (%)

So với tiêu chu n x th i, các công ngh ẩ ả ả ệ đã được áp dụng đều không đạt,

Bảng 1.14 : Đánh giá hiệu quả các công nghệ xử lý đang áp dụng tại một số nhà

máy sơ chế mủ cao su ở Việt Nam [2]

Suố ại r t l ng ắ

Bảng 1.15 : Hiệu quả xử lý nước thải năm 2008 tại các nhà máy chế biến mủ cao

su trên địa bàn tỉnh Đồng Nai [2]

528

37

227

45 Hàng Gòn Đầu vào

528

37

227

45 Xuân Lập

1 4 TIÊU CHUẨN NƯỚC THẢI NGÀNH SƠ CHẾ MỦ CAO SU

Bảng 1.16 : Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho

phép nước thải chế biến cao su thiên nhiên ở Việt Nam [11]

các nguồn nước được dùng cho mục đích khác

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2 1 VẬT LIỆU

2 1.1 Nguồn lấy mẫu nước thải đem phân tích

Thời gian lấy mẫu: 03/12/2010

09/02 /2011

13/06/2011

03/08/2011

04/09/2011

2 1.2 Hóa chất

2.1.3 Thiết bị

® P

reactor

- B ộ đo BOD (Lovibond – cĐứ ) gồm: 2 máy Lovibond Oxidirect, 2 bản cảm

o

2 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phương pháp xác định các thông số nước thải

2.2.1.5 Nhu cầu oxy hóa học (COD)

Nguyên tắc:

P

- Chuẩn bị ẫu: tùy thuộc vào nồng độ COD dự tính của mẫu nước thải, lựa m

2.2.1.6 Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD)

Nguyên tắ đo: c

23T

Tiến hành:

- Đặt chai vào vị trí trên bản cả ứng từ m

P

C, trong 5 ngày)

Bảng 2.1: Thể tích mẫu lựa chọn với khoảng giá trị BOD

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 SƠ LƯỢC NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ CAO SU CẨM THỦY

3.1.1 Giới thiệu chung về nhà máy

Thanh Hóa

3.1.2 Điều kiện khí hậu

Nhi ệt độ :

o P

C [6]

N ng: ắ

mùi khó chịu

Gió và hướ ng gió:

CNhìn chung ở ẩm Thủy sự hình thành của hướng gió trong mùa không rõ

Mùa đông hướng gió chính th nh hành là Tâyị -Bắc; Đông- Nam Mùa hè

Mưa

Độ ẩ m

Độ ốc hơi: b

Bảng 3.1: Đặc điểm khí hậu các năm gần đây [4, 6] 5,

Vườn cây cao su nông trườ ng Phúc Do

C ố ng thải nước sản xuất ố nước thải sinh hoạt Mương dẫ C ng n

Sơ đồ 3.1: M t b ng xây d ng nhà máy ặ ằ ự

3 1.5 Lực lượng lao động sản xuất

K ếtoán nhà máy 02 người

T ổ

cơ điệ n

T ổ cán kéo

T ổ bơm

c m ố

T ổ sấy ép

b ả o vệ

3 6 .1 Máy móc thiết bị (Phụ lục 5)

3.1.7 Hạng mục công trình xây dựng (Phụ lục 6)

3.1.8 Nhu cầu sử dụng điện, nước

Nhu c u s ầ ử ụng điệ d n

- Điện sản xuất : 300.000 Kwh/năm

- Điện cấp nước: 16.600 Kwh/năm

3.1.9 Quy trình công nghệ sản xuất

Acid acetic 3,3% Nướ c rử a

Na R 2 R S R 2 R O 5 R R 10%

Nướ ử c r a Nước rửa

Nướ ử c r a Nướ ử c r a Nướ ử c r a Nước rửa Nướ ử c r a

Nướ ử c r a

Nướ ử c r a

Nướ ử c r a

Nước thải vào c ng chung ố

Sơ đồ 3.3: Quy trình sản xuất cao su cốm từ mủ nước và mủ tạp của nhà máy

B nh ể ậ n mủ nướ c (Lọ c qua lư ớ i)

Xếp vào hộc

H ệthống lò sấy Cân điệ ử n t

Máy ép kiện

B c m ể ố Máy sàng rung

Máy cán số 2 Máy cán số 3

Mương đánh đông

Máy cán kéo Máy cán số 4 Máy cán số 5 Máy cán số 6 Máy cán tờ và tạo hạt

Máy cán số 1

ng m t p Máy cắt lát

B qu ể ậ y 1 Máy băm búa

B qu ể ậ y 2 Máy cán thô

Gói PE, dán nhãn

Thuyết minh quy trình:

Quy trình sản xuất cao su khối SVR 3L, SVR5 từ mủ nước:

o Đánh đông:

o Gia công cơ:

o

P

C

o Cân, ép bánh và bao bì:

Trước khi đem cân, kiểm tra vật lạ, chất bẩn Cân 33,33 kg cho mỗi bành

o P

C Cao su được ép thành bành

Bảng 3.1: Các hóa chất sử dụng trong sản xuất của nhà máy

Quy trình sản xuất cao su khối SVR 10, SVR20 từ mủ tạ p:

3.1.10 Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy

3.1.10.1 Nước thải sinh hoạt

3.1.10.2 Nước thải sản xuất

Sơ đồ 3.4 : Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy

Thuy ế t minh công nghệ :

Nu ớ c thải từ các khâu

s ả n xuấ t

Song chắn rác

B g ể ạ n mủ Cống thu gom NT

Mương dẫ n 300m

H ồ sinh học 1

H ồ sinh học 2

B c ể ố ng ngầ m

thừa trước khi vào hố ga và theo b cể ống ngầm đi ra ngoài nhà máy Nước th i ra ả

Mô t các công trình trong h ả ệ ố th ng:

P

- Kích thước mương đào: D x R x C = 300 x 0,6 x 0,5 m, →VR 1 R= 90 mP

3

3.2 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG Ô NHIỄM NƯỚC THẢI SẢN XUÂT NHÀ MÁY

3 .2 1 Nguồn gốc và lưu lượng nước thải

Bảng 3.2 : L ưu lượng nước thả trong một ngày đêm của nhà máy Cẩm Thủy i

3 P

P

3 2..2 Đặc điểm nước thải

Do tính chất thành phần nguyên liệu chứa các hợp chất hữu cơ như protein

Bảng 3.3: K ết quả mẫu phân tích nước thải sản xuất từ mủ tạp của nhà máy

M2 6.66 95,30 630 540 - - 48,4% 47% 36,5%

So sánh với nước thả ầi đ u vào của mộ ố t s nhà máy chế ế bi n m cao su trên ủ

tiêu cho phép trong QCVN 01:2008

3.2.3 Đánh giá hệ thống xử lý nước thải sản xuất hiện tại của nhà máy

Bảng 3.5 : Đặc điểm nước sau xử lý của nhà máy