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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  NGUYỄN THỊ DUNG ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH Ơ NHIỄM NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ CAO SU TRÊN ĐỊA BAN TỈNH THANH HÓA VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TIẾN HỆ THỐNG XỨ LÝ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.NGUYỄN LAN HƯƠNG HÀ NỘI - 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205325471000000 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B LỜI CẢM ƠN Tơi xin bầy tỏ lịng cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Nguyễn Lan Hương – Bộ môn Công nghệ sinh học Viện Công nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, nhiệt tình giúp đỡ, bảo tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Nhân dịp xin cám ơn thầy, cô thuộc Viện Công nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm, cán công tác Trung tâm nghiên cứu phát triển công nghệ sinh học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, giúp đỡ dạy bảo thời gian làm việc trung tâm Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tập thể cán công nhân nhà máy cao su đề tài khảo sát Các bạn, anh chị, nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi lúc cho tơi tham quan, lấy mẫu thí nghiệm giải thích cận kề cho tơi, từ tơi có bước để thực luận văn Bên cạnh gia đình bố mẹ bạn bè động lực, tạo điều kiện động viên tơi hồn thành luận văn! Hà nội, ngày 22 tháng 12 năm 2011 Nguyễn Thị Dung [1] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn………………………………………………………………………… Danh mục chữ viết tắt………………………………… ………………………… Danh mục bảng …………………………………………….………………… .6 Danh mục hình …………………………………………………………………… Danh mục sơ đồ…………………………………………………………………… Chương TỔNG QUAN……………………………………………………………… 10 T 04 T 04 1.1.GIỚI THIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP SƠ CHẾ MỦ CAO SU………… 10 T 04 T 04 1.1.1 Lịch sử cao su tình hình phát triển………………………………10 T 04 T 04 1.1.1.1 Giới thiệu…………………………………………………………………10 T 04 T 04 1.1.1.2 Trên giới……………………………………………………………….10 T 04 T 04 1.1.1.3 Việt Nam………………………………………………………………… 12 T 04 T 04 1.1.2 Đặc điểm nguyên liệu mủ cao su thiên nhiên ứng dụng 14 T 04 T 04 1.1.2.1 Thành phần cấu trúc mủ nước………………………………………….14 T 04 T 04 1.1.2.2 Phân biệt cao su thiên nhiên với cao su nhân tạo…………………………15 T 04 T 04 1.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cao su thiên nhiên……………………………16 T 04 T 04 1.1.2.4 Cơ chế chống đông đánh đông nguyên liệu mủ nước………………….17 T 04 T 04 1.1.2.5 Các sản phẩm sơ chế từ mủ cao su ứng dụng………………………….18 T 04 T 04 1.1.3 Công nghệ sơ chế mủ cao su thiên nhiên 20 T 04 T 04 1.1.3.1 Phân loại mủ………………………………………………………………20 T 04 T 04 1.1.3.2 Công nghệ sơ chế………………………………………………………….22 T 04 T 04 1.2 ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THẢI NGÀNH SƠ CHẾ MỦ CAO SU…………… 24 T 04 T 04 1.2.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải………………………………………….24 T 04 T 04 1.2.2 Đặc tính nước thải…………………………………………………… 24 T 04 T 04 1.3 CÔNG NGHỆ XỦ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SƠ CHẾ MỦ CAO SU… 26 T 04 T 04 1.3.1 Phương pháp xử lý nước thải ngành……………………………… 26 T 04 Nguyễn Thị Dung T 04 [2] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B 1.3.2 Các công nghệ xử lý nghiên cứu ứng dụng giới 28 T 04 T 04 1.3.3 Công nghệ xử lý nghiên cứu ứng dụng Việt Nam 32 T 04 T 04 1.4 TIÊU CHUẨN NƯỚC THẢI NGÀNH SƠ CHẾ MỦ CAO SU………… 40 T 04 T 04 Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………… 42 T 04 T 04 2.1 VẬT LIỆU………………………………………………………………… 42 T 04 T 04 2.1.1 Nguồn lấy mẫu nước thải đem phân tích 42 T 04 T 04 2.1.2 Hóa chất 42 T 04 T 04 2.1.3 Thiết bị 42 T 04 T 04 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………………… 43 T 04 T 04 2.2.1 Phương pháp xác định thông số nước thải 43 T 04 T 04 2.2.1.1 pH…………………………………………………………………………43 T 04 T 04 2.2.1.2 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)……………………………………………….43 T 04 T 04 2.2.1.3 Nitơ tổng số……………………………………………………………… 43 T 04 T 04 2.2.1.4 Nitơ amoni (N-NH3 )……………………………………………………….43 T 04 R R T 04 2.2.1.5 Nhu cầu oxy hóa học (COD)………………………………………………43 T 04 T 04 2.2.1.6 Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD)………………………………………….44 T 04 T 04 2.2.2 Các thơng số tính tốn sử dụng 45 T 04 T 04 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………………………46 T 04 T 04 3.1 SƠ LƯỢC NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ CAO SU CẨM THỦY 46 T 04 T 04 3.1.1 Giới thiệu chung nhà máy 46 T 04 T 04 3.1.2 T 04 T 04 Điều kiện khí hậu 46 T 04 T 04 3.1.3 Vị trí địa lý 49 T 04 T 04 3.1.4 Mặt xây dựng 49 T 04 T 04 3.1.5 Lực lượng lao động sản xuất 51 T 04 T 04 3.1.6 Máy móc thiết bị (Phụ lục 5) 52 T 04 T 04 3.1.7 Hạng mục cơng trình xây dựng (Phụ lục 6) 52 T 04 T 04 3.1.8 Nhu cầu sử dụng điện, nước 52 T 04 Nguyễn Thị Dung T 04 [3] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B 3.1.9 Quy trình cơng nghệ sản xuất………… ……………………………… 52 T 04 T 04 Quy trình sản xuất cao su khối SVR 3L, SVR5 từ mủ nước:……………………….54 T 04 T 04 Quy trình sản xuất cao su khối SVR 10, SVR20 từ mủ tạp:……………………… 55 T 04 T 04 3.1.10 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy 56 T 04 T 04 3.1.10.1 Nước thải sinh hoạt………………………………………………………56 T 04 T 04 3.1.10.2 Nước thải sản xuất……………………………………………………….56 T 04 T 04 3.2 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG Ô NHIỄM NƯỚC THẢI SẢN XUÂT NHÀ MÁY…………………………………………………………………………… 58 T 04 T 04 3.2.1 Nguồn gốc lưu lượng nước thải 58 T 04 T 04 3.2.2 Đặc điểm nước thải 59 T 04 T 04 3.2.3 Đánh giá hệ thống xử lý nước thải sản xuất nhà máy 62 T 04 T 04 3.3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TIẾN HỆ THỐNG XỬ LÝ………………….65 T 04 T 04 3.3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sản xuất 65 T 04 T 04 3.3.2 Đề xuất phương án cải tiến hệ thống xử lý nước thải sản xuất 67 T 04 T 04 3.3.3 Tính tốn cơng nghệ phương án đề xuất 71 T 04 T 04 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………………… 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………….81 PHỤ LỤC…………………………………………………………………………………81 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 Nguyễn Thị Dung [4] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B Danh mục chữ viết tắt BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học - Biochemical Oxygen Demand BTCT Bê Tông Cốt Thép COD Nhu cầu oxy hóa học - Chemical Oxygen Demand DRC Hàm lượng cao su khô mủ - Dried Rubber Concent HTR Thời gian lưu nước thải – Hydraulic Retention Time NM Nhà Máy SCR Song Chắn Rác TDS Tổng chất rắn hòa tan - Total Dissolved Solids TKN Total Kjeldahl Nitrogen TSS Tổng chất rắn lơ lửng - Total Suspended Solids TSC Hàm lượng chất khô - Total Solid Content QCVN Quy Chuẩn Việt Nam UASB Bể kỵ khí bùn chảy ngược - Upflow anaerobic slugde blanket WW Nước thải - Waste Water Nguyễn Thị Dung [5] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B Danh mục bảng Bảng 1.1: Diện tích, sản lượng, suất khu vực trồng cao su Việt Nam năm 2010 14 Bảng 1.2: Thành phần mủ nước 15 Bảng1.3: Bảng phân loại mủ nước 21 Bảng 1.4: Bảng phân loại mủ tạp 21 Bảng 1.5: Đặc tính nước thải ngành công nghiệp sơ chế mủ cao su 26 Bảng 1.6: Hiệu suất xử lý COD số nghiên cứu ứng dụng giới 29 Bảng 1.7: Kết xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cốm 30 Bảng 1.8: Kết xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ ly tâm 31 Bảng 1.9: Kết xử lý nước thải sản xuất mủ cốm Malaysia áp dụng muơng oxy hóa 32 Bảng 1.10: Hiệu xử lý q trình kỵ khí 34 Bảng 1.11: Hiệu xử lý giai đoạn quang hợp 34 Bảng 1.12: Những công trình xử lý nước thải áp dụng ngành sơ chế cao su Việt Nam 36 Bảng 1.13: Hiệu suất xử lý công nghệ xử lý ứng dụng 37 Bảng 1.14: Đánh giá hiệu công nghệ xử lý áp dụng số nhà máy sơ chế mủ cao su Việt Nam 38 Bảng 1.15: Hiệu xử lý nước thải năm 2008 nhà máy chế biến mủ cao su địa bàn tỉnh Đồng Nai 40 Bảng 1.16: Giá trị thơng số nhiễm làm sở tính toán giá trị tối đa cho phép nước thải chế biến cao su thiên nhiên Việt Nam 41 Bảng 2.1: Thể tích mẫu lựa chọn với khoảng giá trị BOD 45 Bảng 3.1: Đặc điểm khí hậu năm gần 49 Bảng 3.1: Các hóa chất sử dụng sản xuất nhà máy 55 Bảng 3.2: Lưu lượng nước thải ngày đêm nhà máy Cẩm Thủy 59 Bảng 3.3: Kết mẫu phân tích nước thải sản xuất từ mủ tạp nhà máy 60 Bảng 3.4: Đặc tính nước thải sản xuất từ mủ tạp chưa xử lý nhà máy 61 Bảng 3.5: Đặc điểm nước sau xử lý nhà máy 62 Bảng 3.6: Hiệu suất xử lý cơng trình xử lý nước thải sản xuất nhà máy 63 Bảng 3.7: Đặc trưng nước thải đầu vào nhà máy yêu cầu xử lý 66 Bảng3.8: Dự tính kích thước hiệu xử lý cơng trình phương án đề xuất 77 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 Nguyễn Thị Dung T 04 [6] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B Danh mục hình Hình 1.1: Biểu đồ diện tích trồng cao su nước thành viên ARNPC 12 Hình 1.2: Tỷ trọng sản lượng cao su từ nước giới năm 2010 12 Hình 1.3: Cơng thức cấu tạo cao su thiên nhiên 16 Hình 1.4: Các dạng sản phẩm cao su sơ chế ứng dụng 18 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 Danh mục sơ đồ Sơ đồ 1.1: Hệ thống xử lý nước thải sơ chế mủ cao su thiên nhiên 28 Sơ đồ 3.2: Sơ đồ tổ chức nhà máy chế biến mủ cao su Cẩm Thủy 51 Sơ đồ 3.3: Quy trình sản xuất cao su cốm từ mủ nước mủ tạp nhà máy 53 Sơ đồ 3.4: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Nhà máy 56 Sơ đồ 3.5: Sơ đồ công nghệ xử lý phương án đề xuất 69 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 T 04 Nguyễn Thị Dung T 04 [7] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B MỞ ĐẦU Cây cao su có mặt Việt Nam từ năm cuối kỷ 19, người Pháp lần đưa vào Từ đến hàng loạt đồn điền, cơng ty cao su đời với hoạt động nhà máy sơ chế mủ trở thành ngành có kim ngạch xuất lớn Việt Nam Liên tục năm từ 2006 đến xuất cao su thiên nhiên ngành đạt giá trị tỷ USD, chiếm trung bình khoảng 2-3% tổng kim ngạch xuất nước [1], đóng góp đáng kể cho ngân sách địa phương, cho quốc gia đồng thời tạo công ăn việc làm cho nhiều người lao động Tuy nhiên, tính đặc thù vật liệu cơng nghệ chế biến, nên nước thải nhà máy sơ chế thường có pH thấp, nitơ tổng, nitơ amoni (N-NH3 ) hàm R R lượng chất ô nhiễm hữu cao Nước thải cao su chứa lượng hạt cao su chưa kịp đông tụ trình đánh đơng, xuất hệ thống xả thải gây cản trở trình xử lý Nếu loại nước thải không xử lý triệt xả trực tiếp vào nguồn tiếp nhận sông, suối, ao, hồ đến tầng nước ngầm ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống nhân dân khu vực Sản xuất cao su thiên nhiên có từ lâu đời, khoảng 200 năm, nghiên cứu xử lý nước thải ngành bắt đầu giới vào năm 1957 Ở Việt Nam có nhiều nghiên cứu chưa có cơng nghệ tốt, ổn định mủ tách không hiệu làm ảnh hưởng đến trình xử lý tiếp theo, nồng độ nitơ tổng nitơ amoni cao so với tiêu chuẩn nước thải Việt Nam Công nghệ sơ chế mủ cao su nước lân cận cải tiến nên nồng độ hữu nước thải thấp dễ dàng xử lý, nước thải sơ chế mủ cao su Việt Nam lại thường cao, mà nồng độ sau xử lý cịn cao Do để giải vấn đề mơi trường nước thải cao su cần có nghiên cứu công nghệ phù hợp với điều kiện nước thải thực tế nước ta đáp ứng tiêu chuẩn nước thải Nguyễn Thị Dung [8] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CNSH 2010B Nhà máy chế biến mủ cao su Cẩm Thủy - nhà máy sản xuất cao su sơ chế trọng yếu tỉnh Thanh Hóa không nằm ngoại lệ Nhà máy vận hành chạy thử từ tháng 05/2006 thức đưa vào sản xuất với chủng loại sản phẩm cao su khối dạng cốm SVR3L, SVR5, SVR10, SVR20, đóng góp vào sản lượng cao su nước với công suẩt thiết kế 3000 tấn/năm Về hệ thống xử lý nước thải sản xuất nhà máy cịn thơ sơ, vận hành đơn giản, tồn tình trạng tải thiết kế xử lý, phát sinh mùi,… phần tác động đến mơi trường Vì vậy, chúng tơi định nghiên cứu đề tài: “Đánh giá tình hình nhiễm nước thải nhà máy chế biến mủ cao su địa bàn tỉnh Thanh Hóa đề xuất giải pháp cải tiến hệ thống xử lý” Việc thực đề tài dựa sở khảo sát thực tế nhà máy, thu thập số liệu điều kiện tự nhiên, thực trạng sản xuất, hệ thống xử lý nước thải nhà máy sở phương pháp phân tích thơng số nước thải pH, TSS, COD, BOD5 ,…đem so sánh với QCVN 01:2008/BTNMT Qua R R chúng tơi đánh giá sơ tình trạng nước thải đưa giải pháp công nghệ xử lý phù hợp khắc phục tác động tiêu cực đến môi trường nhà máy Giải pháp đưa có hiệu xử lý đạt với yêu cầu đề xuất nằm tiêu chuẩn loại B QCVN 01:2008/BTNMT Trong đề tài này, vấn đề cần giải bao gồm: Khảo sát điều kiện tự nhiên, quy trình cơng nghệ sản xuất, hệ thống xả thải nhà máy Thu thập mẫu nước thải thời gian từ 12/2010 đến 09/2011, xác định số thông số pH, TSS, COD, BOD5 ,… phịng thí nghiệm R R Phân tích thơng số, đưa giải pháp quy trình cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp cho nhà máy Nguyễn Thị Dung [9] Khảo sát nhà máy chế biến mủ cao su