Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su

Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được bàn luận một cách sâu sắc trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới.

Mở đầu

1.Đặt vấn đề

Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được bàn luận một cách sâu sắc trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới Trái đất – ngôi nhà chung của chúng ta- đang bị đe dọa bởi sự suy thoái và cạn kiệt dần nguồn tài nguyên Nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường trên thế giới ngày nay là do các hoạt động kinh tế – xã hội Các hoạt động này, một mặt đã cải thiện chất lượng cuộc sống con người và môi trường, mặt khác lại mang lại hàng loạt các vấn đề như: khan hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm và suy thái chất lượng môi trường khắp nơi trên thế giới

Ngành công nghiệp chế biến mủ cao su là một trong những ngành công nghiệp hàng đầu của nước ta và tiềm năng phát triển của ngành này vô cùng to lớn Theo xu hướng phát triển chung của thế giới thì nhu cầu tiêu thụ cao su ngày càng tăng Cao su được sử dụng hầu hết trong các lĩnh vực từ nhu cầu sinh hoạt hằng ngày đến nhu cầu nhiên liệu công nghiệp và xuất khẩu Ngoài tiềm năng công nghiệp, cây cao su còn có tác dụng phủ xanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi, xói mòn, tạo môi trường không khí trong lành Tính đến năm 1997 diện tích cây cao su ở nước ta đạt gần 300.000 ha, sản lượng 185.000 tấn Theo quy hoạch tổng thể với nguồn vốn vay ngân hàng thế giới đến năm 2010 diện tích cây cao su sẽ đạt tới 700.000 ha, sản lượng khoảng 300.000 tấn Hiện nay để chế biến hết lượng cao su thu hoạch từ vườn cây thì đã có hơn 24 nhà máy với công suất từ 500 – 12.000 tấn/năm đã được nâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía nam, nhưng được tập trung nhiều ở các tỉnh miền đông như: Đồng Nai, Bình Phước, Bình Dương Hiện nay nước ta là nước xuất khuẩu cao su đứng thứ 6 trên thế giới và cao su trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược mang lại hàng triệu USD cho đất nước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc cho nhà máy và hàng ngàn công nhân làm việc trong các nông trường cao su Tuy nhiên tăng trưởng kinh tế chỉ là điều kiện cần và sẽ không bền vững nếu không kết hợp yếu tố môi trường – xã hội Ở nước ta, ước tính hàng năm

ngành chế biến mủ cao su thải ra khoảng 5 triệu m3 nước thải Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như acid acetic, đường, protein, chất béo… Hàm lượng COD đạt đến 2.500 – 35.000 mg/L, BOD từ 1.500 – 12.000 mg/L được xả ra nguồn tiếp nhận mà chưa được xử lý hoàn toàn ảnh hưởng trầm trọng đến thủy sinh vật trong nước Ngoài ra vấn đề mùi hôi phát sinh do các chất hữu cơ bị phân hủy kỵ khí tạo thành mercaptan và H2S ảnh hưởng môi trường không khí khu vực xung quanh Do đó vấn đề đánh giá và đưa ra phương án khả thi cho việc xử lý lượng nước thải chế biến mủ cao su được nhà nước và chính quyền địa phương quan tâm một cách đầy đủ

Trong phạm vi hẹp về thời gian và kiến thức về luận văn em chọn đề tài ” Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú- Công ty cao su Đồng Phú, tỉnh Bình Phước”

2.Mục tiêu của luận văn

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú với yêu cầu đặt ra nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải (TCVN 5945-1995) cho nước thải loại B

và TCVN 6584 -2001

3.Nội dung của luận văn

• Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất, khả năng gây ô nhiễm môi trường và phương pháp xử lý nước thải trong ngành

chế biến mủ cao su

• Khảo sát, phân tích, thu thập số liệu về nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú

• Lựa chọn công nghệ, tính toán chi tiết chi phí nhằm tiết kiệm kinh phí phù hợp với điều kiện của nhà máy

• Lập kế hoạch thi công

• Xây dựng kế hoạch quản lý và vận hành công ty xử lý nước thải

4.Phương pháp thực hiện

+ Điều tra khảo sát, thu thập số liệu, tài liệu liên quan, quan sát trực tiếp, phân

tích các chỉ tiêu chất lượng nước

+ Phương pháp lựa chọn:

• Dựa trên cơ sở động học của các quá trình xử lý cơ bản

• Tổng hợp số liệu

• Phân tích khả thi

• Tính toán kinh tế

Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHIỆP CAO SU VÀ CÁC

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU

1.1.Tổng quan công nghiệp cao su

1.1.1.Tình hình xuất khẩu

Theo số liệu tổng cục hải quan, được thông báo bởi trung tâm thông tin thương mại (Bộ thương mại): Năm 2001 cao su Việt Nam xuất khẩu 308.073 tấn Trị giá 165.972.032 USD Năm 2002 xuất khẩu 448.000 tấn trị giá 267 triệu USD Dự kiến

2003 xuất khẩu đạt 470.000 tấn với trị giá 350 triệu USD Nếu tính số liệu trên cùng với số liệu tiêu thụ trong nước 40.000 -50.000 tấn/năm Trừ hàng tạm nhập tái xuất hàng năm khoảng 10.000 tấn, thì tổng số lượng cao su Việt Nam năm 2001 : khoảng

340.000 tấn, năm 2002 : 480.000 tấn, dự kiến 2003 : 510.000 tấn

Bộ thương mại tổng kết : 6 tháng đầu năm 2003 cả nước xuất khẩu đạt 168.000 tấn cao su trị giá khoảng 134 triệu USD Trong đó Trung Quốc tiếp tục là nước nhập khẩu nhiều nhất cao su Việt Nam với 73.000 tấn trị giá khoảng 55 triệu USD chiếm 40% tổng kim ngạch xuất khẩu Tiếp theo :

• Singapore : 14.000 tấn trị giá 12 triệu USD

• Hàn Quốc : 9.000 tấn trị giá 9 triệu USD

• Đài Loan : 7.000 tấn trị giá 7 triệu USD

• Tiếp theo là Nhật Bản, Mỹ, Malaysia, Nga

Ước tính đầu năm đến nay cả nước xuất khẩu đạt 193.000 tấn trị giá khoảng 155 triệu USD, tăng 33% so với cùng kỳ năm ngoái

1.1.2 Sản phẩm từ cao su thiên nhiên

Trong các nguyên liệu chủ chốt của ngành công nghiệp, cao su xếp vị trí thứ tư 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 gắn máy, xe đạp, máy cày và các loại máy nông nghiệp, máy bay… chiếm 70 % tổng lượng cao su thiên nhiên trên thế giới

+ Cao su công nghiệp dùng làm các băng chuyền tải, đệm, đế giảm sóc, khớp nối, lớp cách nhiệt, chống ăn mòn trong các bể phản ứng ở nhiệt độ cao… chiếm 7% tổng lượng cao su

+ Các ứng dụng hàng ngày rất quan trọng như : ao mưa, giày dép, mủ, ủng, phao bơi lội, phao cứu nạn… nhóm này chiếm 8% tổng lượng cao su

+ Cao su xốp dùng làm gối, đệm, thảm trải sàn … nhóm này chiếm 5%

+ Một số sản phẩm: dụng cụ y tế, dụng cụ phẫu thuật, thể dục thể giao, dây thun, chất cách điện, dụng cụ nhà bếp, tiện nghi gia đình, keo dán… nhóm này chiếm khoảng 10%

1.1.3 Tổng quan về cây cao su

a.> Nguồn gốc

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 thứ 19 (Websre and Baulkwill,

1989) Ơû Việt Nam, cây cao su (Hevea brasiliensis) đầu tiên được trồng vào năm 1887.

b.>Mủ cao su

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 ổn định

 Thành phần hoá 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

carbohydrate Cấu trúc hoá học của cao su tự nhiên (cis-1,4-polyisoprene):

CH2C = CHCH2 – CH2C = CHCH2 = CH2C = CHCH2

CH3 CH3 CH3

Bảng 1.1: Thành phần hóa học và vật lý của cao su Việt Nam

Tất cả các thông số được biểu diễn bằng tỷ lệ phần trăm trọng lượng ướt Trọng lượng riêng tấn/m3

 Cấu trúc tính chất của thể giao trạng:

Tổng quát, latex được tạo bỡi những phần tử phân tán cao su (pha bị phân tán) nằm lơ lững trong chất lỏng (pha phân tán) gọi là serum.Tính phân tán ổn định này có được là do các protein bị những phần tử phân tán cao su trong latex hút lấy, ion cùng điện tích sẽ phát sinh lực này giữa các hạt tử cao su

+Pha phân tán- Serum:

Serum có chứa một phần là những chất hợp thành trong thể giao trạng, chủ yếu là protein, phospholipit, một phần là những hợp chất tạo thành dung dịch thật như: muối khoáng, heterosid với methyl-1 inositol hoặc quebrachitol và các acid amin với tỉ lệ thấp hơn

Trong serum hàm lượng thể khô chiếm 8- 10% Nó cho hiệu ứng Tyndall mãnh liệt nhờ chứa nhiều chất hữu cơ hợp thành trong dung dịch thể giao trạng Như vậy serum của latex là một di chất nhưng nó có độ phân tán mạnh hơn nhiều so với độ phân tán của các hạt tử cao su nên có thể coi nó như một pha phân tán duy nhất

+Pha bị phân tán- hạt tử cao su:

Tỉ lệ pha phân tán hay hàm lượng cao su khô trong latex do cây cao su tiết ra cao nhất đạt tới 53% và thấp nhất là 18%( phân tích của Viện khảo cứu cao su Đông Dương trước nay) Hầu hết các hạt tử cao su có hình cầu, kích thước không đồng nhất: ở giữa đường kính 0,6 micron và số hạt 2x108 cho mỗi cm3 latex, 90% trong số này có đường kính dưới 0,5 micron

Hạt tử cao su trong latex không chỉ chuyển động Brown mà còn chuyển động Crémage( kem hoá) Đó là chuyển động của các hạt tử cao su nổi lên trên mặt chất lỏng do chúng nhẹ hơn Sự chuyển động này rất chậm theo định luật Stocke :

V =

µ9

)(

r d d

• V: vận tốc kem hóa

• µ: độ nhớt chất lỏng

• d: tỉ trọng serum

• d’: tỉ trọng hạt tử cao su

• r: bán kính hạt tử cao su

• g : gia tốc trọng trường

Với các hạt tử có bán kính 1 micron, độ nhớt là 2cP ta sẽ thấy các phần tử cao su latex phải mất hơn một tháng để tự nổi lên 1 cm Để tăng vận tốc nổi của các hạt cao

su ta có thể giảm độ nhớt của latex hay tăng độ lớn của các phần tử cao su

Các hạt tử cao su được bao bọc bởi một lớp protit Lớp này xác định tính ổn định và sự kết hợp thể giao trạng của latex Độ đẳng điện của protit latex là tương đương pH= 4,7 và các hạt tử không mang điện Với pH cao hơn 4,7 các hạt tử mang điện tích âm Với pH thấp hơn 4,7 các hạt tử mang điện tích dương

Các hạt tử cao su của latex tươi mà pH tương đương 7 điều mang điện âm Chính điện tích này tạo ra lực đẩy giữa các hạt cao su với nhau, đảm bảo sự phân tán của chúng trong serum Mặt khác, protit có tính hút nước mạnh giúp cho các phần tử cao su được bao bọc xung quanh một vỏ phân tử nước chống lại sự va chạm giữa các hạt tử làm tăng sự ổn định của latex

1.2.C ông nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su

1.2.1 Đặc điểm, tính chất của nước thải chế biến mủ cao su

a.> Khái quát :

Trong những năm gần đây, do sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp, nhu cầu tiêu thụ cao su tự nhiên trên thế giới ngày càng tăng, cùng với sự gia tăng tiêu thụ, giá bán cao su đã chế biến cũng tăng Tại Việt Nam, ngành cao su cũng được nhà nước và các đối tác nước ngoài quan tâm đầu tư bằng vốn tự có và vốn nước ngoài Đến năm

1997, diện tích trồng cây cao su ở nước ta đạt gần 300.000 ha, với sản lượng khoảng 185.000 tấn Theo quy hoạch tổng thể, với nguồn vốn vay của ngân hàng thế giới, đến năm 2010 diện tích cây cao su sẽ đạt tới 700.000 ha và sản lượng cao su sẽ khoảng 300.000 tấn Hiện nay để chế biến hết số mủ cao su thu hoạch được, hơn 24 nhà máy chế biến mủ cao su với công suất từ 500 đến 12.000 tấn/năm đã đuợc nâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía Nam, chủ yếu là tập trung ở các tỉnh miền Đông Nam bộ như Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước Bên cạnh đó, một số nhà máy chế biến mủ cao su cũng đã và đang được hình thành bằng nguồn vốn vay của ngân hàng thế giới Những năm gần đây, cao su trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược mang lại hàng trăm triệu USD cho đất nước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong nhà máy và hàng trăm ngàn công nhân làm việc trong các nông trường cao su

Trong quá trình chế biến mủ cao su, nhất là khâu đánh đông mủ (đối với quy trình chế biến mủ nước) và khâu ly tâm mủ (đối với quy trình sản xuất mủ ly tâm) các nhà máy chế biến mủ cao su đã thải ra hàng ngày một lượng lớn nước thải khoảng từ 600-1.800 m3 cho mỗi nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20 -30 m3/tấn DRC Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như acid acetic, đường, protein, chất béo, Hàm lượng COD đạt đến 2.500-35.000 mg/l, BOD từ 1.500-12.000 mg/l đã làm ô nhiễm hầu hết các nguồn nước, tuy thực vật có thể phát triển, nhưng hầu hết các loại động vật nước đều không thể tồn tại Bên cạnh việc gây ô nhiễm các nguồn nước (nước ngầm và nước mặt), các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy kị khí tạo thành H2S và mercaptan là những hợp chất không những gây độc và ô nhiễm môi trường mà chúng còn là nguyên nhân gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường và dân cư khu vực

b.> Nguồn gốc, lưu lượng và tính chất nước thải

 Nguồn gốc và lưu lượng nước thải

Trong quá trình chế biến mủ cao su, nước thải phát sinh chủ yếu từ các công đoạn sản xuất sau :

* Dây chuyền chế biến mủ ly tâm

Nước thải phát sinh từ quá trình ly tâm mủ, rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng

* Dây chuyền chế biến mủ nước

Nước thải phát sinh từ khâu đánh đông, từ quá trình cán băm, cán tạo tờ, băm cốm Ngoài ra nước thải còn phát sinh do quá trình rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng

* Dây chuyền chế biến mủ tạp

Đây là dây chuyền sản xuất tiêu hao nước nhiều nhất trong các dây chuyền chế biến mủ Nước thải phát sinh từ quá trình ngâm, rửa mủ tạp, từ quá trình cán băm, cán tạo tờ, băm cốm, rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng,

Ngoài ra nước thải còn phát sinh do rửa xe chở mủ và sinh hoạt

 Tính chất nước thải:

* Dây chuyền sản xuất mủ ly tâm

Dây chuyền sản xuất này không thực hiện quy trình đánh đông cho nên hoàn toàn không sử dụng acid mà chỉ sử dụng amoniac, lượng amoniac đưa vào khá lớn khoảng 20kgNH3/tấn DRC nguyên liệu Do đó đặc điểm chính của loại nước thải này là :

- Độ pH khá cao, pH 9-11

- Nồng độ BOD, COD, N rất cao

* Dây chuyền chế biến mủ nước

Đặc điểm của quy trình công nghệ này là sử dụng từ mủ nước vườn cây có bổ sung amoniac làm chất chống đông Sau đó, đưa về nhà máy dùng acid để đánh đông,

do đó, ngoài tính chất chung là nồng độ BOD, COD và SS rất cao, nước thải từ dây chuyền này còn có độ pH thấp và nồng độ N cao

* Dây chuyền chế biến mủ tạp

Mủ tạp lẫn khá nhiều đất cát và các loại chất lơ lửng khác Do đó, trong quá trình ngâm, rửa mủ, nước thải chứa rất nhiều đất, cát, màu nước thải thường có màu nâu, đỏ

- pH từ 5,0 - 6,0

- Nồng độ chất rắn lơ lửng rất cao

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

1.2.2.Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su

a.> Các công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su ở nước ngoài

Trên thế giới, châu Á là khu vực đứng thứ nhất về sản xuất cao su tự nhiên, chiếm 92%, kế đến là châu Phi 7% và châu Mỹ La tinh 1% Hầu hết các nước đều quan tâm đến việc xử lý ô nhiễm môi trường do chế biến mủ gây ra Nước thải chế biến mủ cao

su chứa nồng độ các chất ô nhiễm rất lớn, đòi hỏi công nghệ xử lý qua nhiều bậc Việc áp dụng các công nghệ xử lý ở các nước đều dựa trên đặc điểm, tính chất nước thải, hiệu quả kinh tế, nhu cầu đất đai và năng lượng, kỹ thuật vận hành, bảo trì, sử dụng các nguyên liệu có sẵn trong nước, tiềm năng hoàn bồi, hiệu quả xử lý, điều kiện tự nhiên và kinh tế

Các hệ thống xử lý nước thải được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải nhà máy cao su ở Malaysia, Indonexia:

Bảng 1.2 : Hệ thống xử lý nước thải của các nước Đông Nam Á

STT Tên Nhà máy Chủng loại sơ

chế

Công suất (tấn/ ngày)

Hệ thống xử lý nước thải

A Malaysia

1 Mardec Mendakale Mủ ly tâm 12.000 Kỵ khí- sục khí dùng biotin

2.Tropical prodce Mủ ly tâm 12.000 Sục khí bằng máy thổi khí

ngầm qua các vòi thổi khí

3.Lee Rubber Mủ khối tạp 13.000 Hồ kỵ khí –Hồ sục khí

4.Chip Lam seng Mủ ly tâm 36.000 Kỵ khí – UASB

5.Kotatrading Mủ ly tâm/skim 24.000 Mương oxi hoá

6 Titilex Mủ ly tâm 12.000 Hồ sục khí- hồ tự chọn

7.Membang Muda Mủ ly tâm 12.000 Hồ sục khí –Hồ tự chọn

Mủ khối 12.000 Mương oxi hoá

8 Gunung Para Mủ tờ và mủ khối 25.000 Hồ kỵ khí – Hồ sục khí

9.Rambiman Mủ khối, ly tâm 12.000 Hồ sục khí và hồ tùy chọn

Từ những năm cuối thập kỷ 70 và đầu 80, Malaysia đã đi đầu trong nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ xử lý nước thải vào thực tế sản xuất Kết quả hiện nay các công nghệ xử lý nước thải do Malaysia đưa ra được coi là phù hợp và được áp dụng tại nhiều nhà máy sơ chế cao su như ở Malaysia, Indonesia, Thái Lan Công nghệ xử lý nước thải được nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất ở Malaysia chủ yếu tập trung vào xử lý sinh học như :

1- Hệ thống hồ kị khí - hồ tùy nghi

2- Hệ thống hồ kị khí - hồ làm thoáng

3- Hệ thống hồ làm thoáng

4- Hệ thống mương oxy hóa

Sơ đồ các công nghệ xử lý nước thải hiện đang áp dụng tại Malaysia, Indonesia và Thái Lan được trình bày trong hình 1.1

XỬ LÝ CƠ HỌC

BỂ CÂN BẰNG

HÓA

HỒ LÀM THOÁNG

 Hệ thống hồ kị khí - hồ tùy nghi

Công nghệ này được áp dụng xử lý loại nước thải có nồng độ BOD khoảng

3.000mg/l, thích hợp cho nhà máy sản xuất cao su tờ Phản ứng phân hủy các chất hữu

cơ trong hồ kị khí xảy ra qua hai giai đoạn :

- Giai đoạn 1 (giai đoạn axít hóa): vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành axít và các chất hữu cơ mạch ngắn

- Giai đoạn 2 : Các sản phẩm chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản tiếp tục được các

vi khuẩn metan phân hủy thành cacbon dioxit và metan

Các hồ kị khí thường có độ sâu từ 3,5m đến 5m, tùy thuộc vào các điều kiện đất

đai và chiều sâu của mạch nước ngầm Tải trọng hữu cơ tối đa là 0,15 kg

BOD/m 3 /ngày, thể tích trung bình của hồ khoảng 15.000 m3 Thời gian lưu nước trong

hồ từ 13 đến 15 ngày Hiệu quả xử lý BOD đạt 80%

Lớp váng tạo trên mặt không ảnh hưởng nhiều đến các hoạt động phân hủy xảy ra trong hồ Phải vớt bỏ định kỳ tránh trường hợp gây tắc nghẽn đường ống và lắng đọng bùn mất thể tích của hồ

Sau hồ kị khí, nước thải có nồng độ BOD khoảng 600 - 800mg/l, được tiếp tục dẫn đến hồ tùy nghi, tại đây cơ chế xử lý chất thải diễn ra bao gồm cả hai quá trình hiếu khí và kị khí Hồ có chiều sâu từ 1-2m, thích hợp cho việc phát triển của tảo và các quá trình phân hủy của sinh vật tùy nghi Ban ngày, quá trình phân hủy các chất hữu cơ xảy ra ở phần trên mặt hồ là hiếu khí, phần dưới đáy là kị khí Ban đêm, quá trình phân hủy các chất hữu cơ chính xảy ra trong hồ là kị khí Trong hồ vi khuẩn và rong, tảo sống cộng sinh với nhau Vi khuẩn sử dụng oxy để thực hiện quá trình phân hủy chất hữu cơ tạo thành khí CO2 Tảo sử dụng CO2 thực hiện quá trình quang hợp tạo oxy

Trong các loài tảo thì chlorella chiếm ưu thế

Tải trọng hữu cơ tối ưu đối với hồ tùy nghi là 0,03 kg BOD/m 3 /ngày Thời gian

lưu nước từ 20 đến 25 ngày Thể tích trung bình của hồ khoảng 1.000m3 Hiệu quả xử

lý BOD của hồ đạt 45% Nồng độ oxy hòa tan trong nước quyết định hiệu xuất xử lý

của hồ Trường hợp có lớp váng trên bề mặt, ta phải vớt thường xuyên để cho ánh sáng mặt trời thâm nhập vào lớp nước nhiều nhất, tạo điều kiện cho tảo phát triển làm tăng nồng độ oxy hòa tan trong nước

Tóm lại hệ thống hồ kị khí - hồ tùy nghi có khả năng làm giảm khoảng 98% nồng

độ BOD trong nước thải cao su Ưu điểm của hệ thống này là có khả năng chịu được

khi nồng độ chất hữu cơ tăng đột ngột Không tốn chi phí bảo dưỡng

Nhược điểm là đòi hỏi phải có diện tích rộng Phát sinh khí mêtan, H2S, mùi hôi,

ảnh hưởng tới môi trường xung quanh

Hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải hồ kị khí - hồ tùy nghi ở Malaysia

được trình bày trong bảng 2.2, 2.3

Bảng 1.3 : Hiệu quả xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ cốm (Malaysia)

qua hệ thống hồ kị khí - hồ tùy nghi

trước xử lý

Nước thải Sau xử lý

Hiệu quả xử lý (%)

Bảng 1.4 : Hiệu quả xử lý nước thải nhà máy chế biến mủ ly tâm(Malaysia)

qua hệ thống hồ kị khí - hồ tùy nghi

trước xử lý

Nước thải sau xử lý

Hiệu suất (%)

Hệ thống hồ kị khí - hồ làm thoáng

Công nghệ xử lý theo hệ thống này thường được áp dụng với loại nước thải có nồng độ BOD khoảng 2.000 mg/l, thích hợp cho nhà máy chế biến mủ nước.Về cơ bản hoạt động của hệ thống này tương tự như hồ kị khí - hồ tùy nghi, nhưng ưu việt hơn là hồ tùy nghi được thay thế bằng hồ làm thoáng Oxy được cung cấp vào hệ thống bằng các phương tiện cơ giới như thiết bị làm thoáng bề mặt Sự tăng cường oxy, nâng cao hiệu quả xử lý dẫn đến rút ngắn thời gian lưu trong hồ Kết quả là kích thước hồ làm thoáng nhỏ hơn hồ tùy nghi Thời gian lưu nước lý tưởng cho hồ làm thoáng là 4 ngày Sau hồ làm thoáng thường bố trí thêm các hồ lắng, nhằm tạo điều kiện cho chất rắn lắng tụ và quá trình tạo sinh khối Thời gian lưu nước trong hồ lắng khoảng 3 ngày

Ưu điểm của hệ thống là hiệu quả xử lý BOD rất cao từ 95% đến 98%, cần ít diện tích đất xử lý so với hệ thống hồ kị khí - hồ tùy nghi Nhược điểm là chi phí vận hành lớn hơn so với hệ thống hồ kị khí - hồ tùy nghi do sử dụng thiết bị làm thoáng tiêu tốn năng lượng

 Hệ thống hồ làm thoáng

Hệ thống này thích hợp cho xử lý nước thải có nồng độ COD nhỏ hơn 1.000 mg/l Đặc điểm của hồ có độ sâu khoảng 3 m Tỷ lệ chiều dài/chiều rộng tối thiểu là 2 : 1 Thời gian lưu nước trong hồ là 4 ngày Hồ được cung cấp oxy nhờ các thiết bị làm thoáng bề mặt Chất thải hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật có mặt trong bùn Bùn chứa hệ vi sinh vật phức tạp bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm, động vật nguyên sinh, vi tảo Vai trò cơ bản của các vi sinh vật là làm sạch nước Quá trình sinh học diễn ra trong môi trường hiếu khí là chất hữu cơ hòa tan trong nước thải được các loại

vi sinh vật oxy hóa theo phản ứng như sau :

CxHyOzN + (x+y/4-z/3-3/4)O2 -> xCO2 + (y-3)/2 H2O + NO3 + ∆H VSV

CxHyOzN + O2 + NH3 -> VSV C5H7NO2 + H2O + CO2 + ∆H

C5H7NO2 + 5 O2 -> VSV CO2 + NH3 + 2H2O + ∆H

hồ khoảng 3500 m3 Hiệu quả xử lý loại BOD khoảng 50%, SS 80% Chất lượng nước

thải sau khi xử lý đạt cao hơn hệ thống hồ làm thoáng ở trên

 Hệ thống mương oxy hóa

Công nghệ này thường áp dụng cho nước thải có nồng độ BOD khoảng 1.500mg/l Đặc điểm của hệ thống mương oxy hóa là có quá trình làm thoáng kéo dài và cường độ cao hơn so với bể làm thoáng thông thường Hệ thống hoạt động theo nguyên lý làm thoáng mở rộng, sử dụng các thiết bị làm thoáng đặt nằm ngang Nước thải lưu thông trong hồ hình bầu dục ở tốc độ 30 cm/s Thiết bị làm thoáng cung cấp oxy để thực hiện quá trình phân hủy hiếu khí Trong một số trường hợp người ta sục khí nén trực tiếp vào nước thải thay thiết bị làm thoáng Nguyên tắc xử lý là phản ứng phân hủy hiếu khí được thực hiện bởi các vi sinh vật chứa trong bùn hoạt tính Quá trình phân hủy được thực hiện giống như hồ làm thoáng Sự khác biệt là bùn hoạt tính có số lượng và mật độ lớn hơn, nồng độ MLSS lên đến 4.000 mg/l Tỷ lệ F/M dao động trong khoảng 0,05 đến 0,1 Các chất hữu cơ được phân hủy nhanh và cho hiệu suất xử lý cao, chỉ trong một vài giờ tải lượng ô nhiễm hữu cơ có thể giảm xuống từ 60% đến 80% Quá trình vận hành có sự tuần hoàn bùn để duy trì ổn định nồng độ MLSS.Hiệu quả quá trình xử lý BOD đạt đến 90% - 96% Bùn thu được sẽ được ép hết nước và sử dụng làm phân bón

Ưu điểm của hệ thống là làm việc ổn định Khi vận hành ít mùi hôi Kích thước công trình xử lý nhỏ thích hợp đối với nhà máy gần khu vực thành phố hoặc đông dân

cư, những nơi có sự hạn chế về đất đai Nhược điểm là khả năng chịu sự biến đổi đột ngột tải trọng kém và tiêu tốn nhiều năng lượng Chi phí vận hành và bảo trì lớn

Bảng 1.5 : Hiệu quả xử lý nước thải bằng hệ thống mương oxy hóa ở nhà máy

sản xuất mủ cốm (Malaysia)

trước xử lý

Nước thải sau xử lý

Hiệu quả xử lý (%)

Trên thế giới hiện nay, Việt Nam đứng hàng thứ 6 về sản xuất cao su Trước

1994, vấn đề xử lý nước thải cho các nhà máy chế biến mủ cao su chưa được chú ý Sau

khi Nhà nước ban hành Tiêu chuẩn môi trường đối với các loại nước thải công nghiệp

(TCVN 5945-1995), cùng với sự phát triển nhanh về kinh tế và xã hội, yêu cầu xử lý

nước thải ngày càng trở nên cấp bách Trước tình hình này, Tổng Công ty Cao su Việt

Nam mời Công ty tư vấn hàng đầu ở Malaysia là Mott Mac Donald Ltd, thực hiện việc

điều tra, nghiên cứu các nhu cầu kiểm soát ô nhiễm cho các nhà máy chế biến mủ cao

su trực thuộc Kết quả Mac Donald.Ltd., đã đưa ra khuyến cáo có thể áp dụng một

trong bốn công nghệ của Malaysia vào các nhà máy chế biến mủ cao su tại Việt Nam

Tuy nhiên, khuyến cáo này chưa có tính khả quan vì :

- Ở Malaysia các nhà máy chế biến mủ cao su thường không nằm trong khu vực

dân cư, ngược lại tại Việt Nam, có nhà máy sẽ có dân cư sống ở xung quanh Do

đó, không thể áp dụng công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su dạng hồ xử

lý sinh học liên hoàn (kị khí, tùy nghi, ) được Việc áp dụng công nghệ xử lý này

sẽ không khỏi gây ô nhiễm mùi hôi ảnh hưởng đến khu dân cư sống ở xung quanh

và nước ngầm do thấm

- Điều kiện tự nhiên, địa lý, kinh tế và xã hội hai nước khác nhau

- Đặc điểm, tính chất nước thải từ các công nghệ chế biến mủ cao su khác nhau

- Yêu cầu tiêu chuẩn, chất lượng nước thải ra ngoài môi trường hai nước cũng khác nhau Một số chỉ tiêu nước thải sau xử lý ở Malaysia cũng không đạt tiêu chuẩn thải loại A và B (TCVN 5945- 1995) của Việt Nam

Hiện nay, trong số 10 nhà máy chế biến mủ cao su có hệ thống xử lý nước thải thì

6 nhà máy áp dụng công nghệ theo công nghệ của Malaysia Còn lại 4 nhà máy áp dụng các công nghệ dạng bể như : UASB ở Nhà máy Long Thành (Đồng Nai), bể sinh học kị khí ở Nhà máy cao su Ven Ven (Tây Ninh), DAF nhà máy Hòa Bình (Vũng Tàu) và Tân Biên (Tây Ninh) Nhìn chung các nhà máy xử lý nước thải hoạt động chưa có hiệu quả Mặc dù hệ thống xử lý UASB, bể sinh học kị khí đều có hiệu quả xử lý cao hơn so với dạng hồ nhưng nước thải ra khỏi hệ thống xử lý vẫn chưa đạt tiêu chuẩn môi trường

Tình trạng kỹ thuật tại hệ thống xử lý nước thải ngành cao su

* Không đủ công xuất xử lý: Hầu hết các hệ thống bị quá tải từ tháng giữa năm

đến cuối năm do được thiết kế không đủ công xuất Cụ thể

- Tất cả bể gạn mủ không đạt hiệu quả, mủ cao su còn nhiều trong nước thải ở quá trình xử lý tiếp theo

- Thời gian lưu nước tại các hệ thống áp dụng công nghệ hồ được khảo sát thường trong 20 -30 ngày Trong khi với hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao của nước thải chế biến mủ cao su Thời gian lưu cần thiết là 60 ngày

- Tải trọng hữu cơ khảo sát gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn kỹ thuật

- Thiết bị sục khí thường có công suất thấp hơn nhiều so với công suất thiết kế và không làm việc 24/24 giờ

- Chất lượng nước tại đầu ra của hệ thống chưa đạt tiêu chuẩn yêu cầu kỹ thuật

* Chưa phù hợp:

Đặc điểm này thể hiện hệ thống công nghệ không bao gồm công đoạn xử lý kỵ khí đối với chất thải ô nhiễm chất hữu cơ cao như nước thải cao su Nếu xử lý sinh học hoàn toàn hiếu khí đòi hỏi công xuất thiết bị và tiêu hao điện năng rất lớn Sự không đồng bộ giữa thiết kế công nghệ

Các hệ thống xử lý nước thải hiện trạng:

Với nhận thức sâu sắc đẩy mạnh hoạt động quản lý và bảo vệ môi trường trong sạch để phát triển kinh tế xã hội một cách ổn định Tổng công ty cao su Việt Nam đã chỉ đạo xây dựng hệ thống xử lý nước thải của nhà máy Hiện nay xây dựng được 22 hệ thống/ 33 nhà máy, xưởng chế biến cao su thuộc Tổng công ty Cao Su

Thống kê hệ thống xử lý nước thải các nhà máy chế biến mủ cao su thuộc Tổng công ty Cao Su Việt Nam

Bảng 1.6: Công nghệ xử lý nước thải hiện có tại các nhà máy cao su thuộc

Tổng công ty Cao Su Việt Nam

STT Tên Công Ty Tên Nhà

máy

Công xuất

Loại hệ thống xử lý nước thải

Ghi chú

A MIỀN ĐÔNG

1.CTCS Đồng nai 1 Hàng Gòn 9.000 Ao kỵ khí-Ao tùy chọn

2 Cẩm Mỹ 14.500 Bể điều hòa-Aerotank-bể lắng

3 An Lộc 8.000 Bẫy cao su

4 Long Thành 15.000 Hệ thống UASB- Ao sục khí

5 Dầu Giây 6.000 Bẫy cao su

2 CTCS Bà Rịa 6â.Hoà Bình 6.000 Hệ thống DAI bùn hoạt tính

7 Xà Bang 19.500 Hồ điều hòa-Aeroten- Bể lắng

3 CTCS Dầu Tiếng 8 Dầu Tiếng 12.000 Hệ thống ao xục khí

9 Long Hòa 12.000 HT ao kỵ khí- Ao tùy chọn

10 Bến Súc 6.000 Hệ thống DAF- ao xục khí

11 PHú Bình 6.000 Ao kỵ khí –Ao tùy chọn

4 CTCS Bình Long 12 Quảng Lợi 13.000 Bẫy cao su

13 30/4 7.500 Ao kỵ khí –Ao tùy chọn 5.CTCS Phú Riềng 14 Phước Bình 16.000 Ao kỵ khí –Ao tùy chọn

15 Suối Rạt 9.000 Ao kỵ khí –Ao tùy chọn

6 CTCS Phước Hoà 16 Bờ Lá 9.000 Tuyển nối –bể vi sinh bám dính

17 Cua PaRi 15.000 HT Hồ kỵ khí – Hồ sục khí

7 CTCS Đồng Phú 18 Thuận Phú 7.500 Ao kỵ khí- Ao tùy chọn

8 CTCS Lộc Ninh 19 Trung Tâm 7.500 Ao kỵ khí –Ao tùy chọn

9 Viện NCCS 20 Lai Khê 500 Phản ứng UASB

23 Bến Củi 3.000 HT Ao kỵ khí – Ao tùy chọn

12 CTCS Tân Biên 24 Trung Tâm 6.000 HT DAF ao sục khí

16.CTCS ChuSê 28 ChuSê 3.000 HT UASB –ao tùy chọn

17.CTCS Chư Pảh 29 Chu Pảh 2.000

18.CTCS Chư Prông 30 Trung Tâm 3.000 bẫy cao su

!9.CTCS MangYang 31.Mang Yang 1.000

20.CTCS Kom Tum 32.Kom Tum 500

21 CTCS Quảng Trị 33.Quảng Trị 3.000

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ

CAO SU THUẬN PHÚ

2.1 Vài nét về nhà máy

Tên nhà máy : NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ CAO SU THUẬN PHÚ

CÔNG TY CAO SU ĐỒNG PHÚ

Địa chỉ : Huyện Đồng Phú, Tỉnh Bình Phước

Điện thoại : (0651.819901) Fax : (0651.819620)

Công ty cao su Đồng Phú thuộc Tổng Công Ty Cao Su Việt Nam nằm ở tỉnh Bình Phước Hiện nay, Công ty có hơn 8.555 ha cao su đứng, khoảng 4.969 ha cao su đang khai thác và số còn lại là 3.586 ha cao su kiến thiết cơ bản

Nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú thuộc Công ty cao su Đồng Phú hiện tại có tất cả 3 dây chuyền sản xuất gồm :

- Dây chuyền chế biến mủ nước

- Dây chuyền chế biến mủ tạp

- Dây chuyền chế biến mủ ly tâm

Sản phẩm của nhà máy gồm các loại mủ cốm SVR3L, SVR10, SVR20 và mủ latex chất lượng cao Hiện nay, nhà máy có các khách hàng lớn từ thị trường Âu Mỹ

2.2 Tổng quan về sản xuất của nhà máy

 Dây chuyền chế biến mủ nước thành mủ cốm SVR 3L

MỦ NƯỚC VƯỜN CÂY

BỂ NHẬN MỦ

MƯƠNG ĐÁNH ĐÔNG

MÁY CÁN KÉO

MÁY BĂM CỐM

HỒ BƠM CỐM

BƠM CHUYỀN CỐM

SÀNG RUNG

LÒ SẤY

ĐÓNG GÓI ÉP KIỆN

THÀNH PHẨM

* Mô tả quy trình công nghệ chế biến mủ nước thành mủ cốm :

Mủ cao su từ vườn cây sau khi thu hoạch ở dạng lỏng (latex) được thu gom và đưa về nhà máy bằng các xe bồn Công đoạn này được thực hiện càng nhanh càng tốt để tránh hiện tượng mủ đông sẽ gia tăng tỷ lệ mủ kém chất lượng Thường khi thu hoạch, người ta sử dụng chất kìm hãm đông tụ là dung dịch NH3 với liều lượng khoảng từ 0,5-1kg cho một tấn mủ cao su vào mùa khô hoặc từ 1-1,5 kg cho một tấn mủ cao su vào

mùa mưa Mủ tươi đưa về nhà máy thường có thành phần DRC trung bình khoảng 30%

sẽ được đưa qua lọc và được pha loãng thành DRC 20% tại bể nhận mủ trước khi đưa vào hệ thống mương đánh đông Tại mương đánh đông, người ta cho axit acetic 5% vào để hạ pH xuống còn 5 - 5,5, dung dịch trên còn gọi là serum

Serum được bơm từ bể khuấy qua máng inox xuống mương đánh đông và để từ

6-8 giờ Sau khi mủ đông, người ta xả nước vào để khối cao su nổi lên mặt mương thuận tiện cho các khâu xử lý tiếp theo Tiếp tục, khối mủ đông sẽ được đưa qua máy cán kéo

di động để loại bớt nước và tạo độ dày thích hợp cho tấm cao su trước khi qua các máy cán creper Các máy cán creper sẽ ép các tấm cao su thành các tờ mủ có độ dày nhất định từ 6 - 10mm và các tờ mủ này được đưa qua máy cán băm để tạo hạt cốm Các máy nối với nhau bằng các băng chuyền tải Bơm chuyền cốm sẽ đưa các hạt mủ lên sàng rung để tách nước chuẩn bị cho khâu sấy Công nghệ sấy mủ cao su là dạng sấy hầm, thời gian sấy khoảng 9 phút, nhiệt độ sấy khoảng 1200C ± 40C đầu vào và ≤

1100C ở đầu ra, sau đó khối mủ được quạt nguội trước khi ra khỏi lò Mủ sau khi sấy xong sẽ được đưa qua cân và ép thành từng bánh có khối lượng, kích thước theo quy

định TCVN 3769-83 (trọng lượng mỗi bánh là 33,3 kg) Các bánh cao su được bọc bằng bao PE, đóng pallet và đưa vào kho thành phẩm để xuất xưởng

 Dây chuyền chế biến mủ tạp thành mủ cốm SVR 10, 20

HỒ BƠM RỬA 2,3

Xen kẽ

Xen kẽ

BĂNG TẢI GÀU 4,5

MÁY CÁN CREPPER 1,2,3

MÁY BĂM BÚA HỒ BƠM RỬA 4,5 MÁY ĐÙN

MÁY CÁN CẮT THÔ

HỒ BƠM RỬA 6

BĂNG TẢI GÀU 6

Xen kẽ MÁY CÁN CREPPER 4,5,6,7,8

BĂNG TẢI CAO SU 3,4,5,6

HỒ BƠM CỐM MÁY BĂM CỐM

BƠM CHUYỀN CỐM

SÀNG RUNG

LÒ SẤY

ÉP KIỆN

ĐÓNG GÓI

THÀNH PHẨM

* Mô tả quy trình công nghệ chế biến mủ tạp thành mủ cốm :

Mủ tạp là loại mủ thu gom, tận dụng từ những phần cao su vụn rơi vãi, mủ đất, mủ chén, mủ dây, lượng mủ này có thành phần tạp chất rất cao Sau khi xử lý và

ngâm ở hồ ngâm để cao su trương nở và loại bớt đất cát, mủ được vớt lên và đưa qua

máy cắt miếng để làm giảm kích thước khối mủ Mủ cắt miếng cho rơi vào các hồ có bơm nước để trộn rửa (3 hồ) Tiếp tục, băng tải gàu lại đưa mủ qua máy đùn Sau lần này, mủ tạp có kích thước nhỏ hơn và lại được làm sạch ở hồ bơm rửa số 4 Băng tải gàu sẽ đưa mủ từ hồ này qua máy băm búa xong tiếp tục qua hồ bơm rửa số 5 và băng tải gàu 5 trước khi đưa qua hệ thống 8 máy cán crepper và các băng tải cao su để tạo thành các tờ mủ có chiều dày nhất định Sau khi qua máy cán, mủ được đưa vào máy băm cốm Từ đây các công đoạn kế tiếp được thực hiện hoàn toàn tương tự như các công đoạn chế biến mủ nước Quá trình sấy ở đây khoảng 20 ± 2phút, nhiệt độ sấy khoảng 1120C ± 40C ở cả 2 đầu lò

 Dây chuyền chế biến mủ latex

MỦ NƯỚC VƯỜN CÂY

FEED TANK

MÁY LY TÂM

BỒN TRUNG CHUYỂN

BỒN LỌC MỦ LY TÂM

BỒN TỒN TRỮ THÀNH PHẨM

BỂ TIẾP NHẬN

THÁP KHỬ MÙI BỂ TRUNG CHUYỂN

MƯƠNG ĐÁNH ĐÔNG

MỦ SKIM

BÁN

* Mô tả quy trình công nghệ chế biến mủ latex :

Mủ nước từ vườn cao su được chở về cho vào bồn tiếp nhận, từ đây chúng được dẫn qua máy ly tâm mủ để tách hai thành phần là mủ ly tâm và mủ skim Phần mủ ly

tâm có hàm lượng DRC khoảng 60% được tiếp tục châm thêm amoniac chống đông và

các chất bảo quản khác để tồn trữ trong bồn chứa khoảng 20 ngày trước khi xuất bán Mủ skim là phần mủ chứa nhiều tạp chất được tách ra và thông thường được đưa vào chế biến tiếp như dây chuyền chế biến mủ nước, nhưng ở nhà máy Thuận Phú - Công

ty cao su Đồng Phú, mủ skim chỉ cho qua khâu đánh đông xong đem bán cho cơ sở sản xuất khác Ở đây hóa chất sử dụng để đánh đông là axit sulfuaric

2.3 Tổng hợp bảng giá nguyên liệu đầu vào

 Đối với dây chuyền chế biến mủ nước:

Bảng 2.1: Chí phí cho 1 tấn sản phẩm dây chuyền chế biếm mủ nước

Tên nguyên nhiên liệu,

hóa chất, năng lượng

Đơn giá Lượng tiêu

thụ/tấn SP

Giá 1 tấn SP (đồng)

Mủ nước nguyên liệu 2.200 đồng/kg 1,15 tấn 2.530 đồng

Axit acetic 10.400 đồng/kg 3,2 kg 33.280 đồng

Dầu cao su 9.000 đồng/lít 0,655 lít 5.859 đồng

PE 14.500 đồng/kg 3,2 kg 46.400 đồng

Nước 2.000 đồng/m 3 33 m 3 66.000 đồng

Dầu DO 4.097 đồng/lít 32 lít 131.104 đồng

Điện 900 đồng/Kw 100 Kw 90.000 đồng

 Đối với dây chuyền chế biến mủ tạp:

Bảng 2.2 : Chí phi cho 1 tấn sản phẩm dây chuyền chế biến mủ tạp.

Tên nguyên nhiên liệu,

hóa chất, năng lượng

thụ/tấn SP

Giá 1 tấn SP (đồng)

Mủ tạp nguyên liệu 3.600 đồng/kg 1,02 3.672 đồng

Dầu cao su 9.000 đồng/lít 0,655 lít 5.895 đồng

Nước 2.000 đồng/m 3 41 m 3 82.000 đồng

Dầu DO 4.097 đồng/lít 72 lít 294.984 đồng

Điện 900 đồng/Kw 274,6 Kw 247.500 đồng

Tổng cộng: 634.051 đồng

 Đối với dây chuyền chế biến mủ ly tâm:

Bảng 2.3 : Chi phí cho 1 tấn sản phẩm dây chuyển chế biến mủ ly tâm.

Tên nguyên nhiên liệu,

hóa chất, năng lượng

thụ/tấn SP

Giá 1 tấn SP (đồng)

Mủ nước nguyên liệu 2.200 đồng/kg 1,058 tấn 2.330 đồng

Amoniac 11.025 đồng/kg 28,93 kg 318.953 đồng

Axit lauric 18.700 đồng/kg 0,25 kg 4.675 đồng

DAP 12.900 đồng/kg 4,254 kg 54.876,6 đồng

Nước 2.000 đồng/m 3 15,91 m 3 31.820 đồng

Ghi chú :

- Giá 1 tấn SP chỉ tính toán dựa vào định mức tiêu thụ nguyên nhiên liệu thực tế của nhà máy, chưa tính chi phí nhân công

- Đối với phân xưởng chế biến mủ ly tâm mới đi vào hoạt động chưa có điện kế

riêng do đó chưa tính được định mức tiêu thụ điện của phân xưởng này

2.4 Ô nhiễm môi trường nhà máy chế biến mủ cao su

Qua cơ sở phân tích quy trình công nghệ sản xuất của từng loại mủ, các loại nguyên vật liệu cũng như máy móc thiết bị sử dụng trong sản xuất, có thể thấy các yếu tố sau đây có khả năng gây ô nhiễm cho môi trường tại các nhà máy chế biến mủ cao

su và khu vực dân cư xung quanh Sự ô nhiễm được thống kế như sau:

a.>Ô nhiễm không khí:

- Khí thải đốt dầu từ quá trình vận hành lò xông mủ

- Hơi amoniac từ quá trình chống đông mủ

- Hơi axit từ quá trình đánh đông mủ

- Mùi hôi tự nhiên của cao su

- Các nguồn ô nhiễm khác : bụi, khí thải, tiếng ồn từ các xe chở mủ nguyên liệu từ vườn cây về nhà máy và xe chở mủ thành phẩm ra khỏi nhà máy

b.> Ô nhiễm môi trường vi khí hậu:

- Tiếng ồn do hoạt động của các máy móc thiết bị

- Nhiệt thừa từ lò xông (sấy) mủ

c.> Ô nhiễm môi trường nước:

- Nước thải sinh hoạt của các bộ công nhân viên nhà máy

- Nước thải nhiễm dầu do quá trình xuất nhập dầu

- Nước mưa chảy tràn

- Nước thải công nghệ

Trong 4 loại nước thải kể trên thì nước thải công nghệ ảnh hưởng lớn nhất đến môi trường xung quanh Đây là nguồn ô nhiễm đặc trưng của các nhà máy chế biến mủ cao su, lưu lượng nước thải tương đối lớn và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải cũng rất cao Lưu lượng nước thải ở từng nhà máy cũng rất khác nhau, chúng phụ thuộc vào công nghệ sản xuất và tập quán của công nhân tại vùng đó Tại nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú - Công ty cao su Đồng Phú, qua kiểm toán cho thấy lượng nước thải ở dây chuyền chế biến mủ tạp lên tới 64 m3/tấn DRC Theo định mức sử dụng nước của các nhà máy chế biến mủ cao su do Tổng Công ty cao su Việt Nam đưa ra, có thể ước tính lượng nước thải trung bình đối với từng loại dây chuyền sản xuất như sau :

+ Lưu lượng nước thải :

Mủ ly tâm : 15-20 m3/tấn DRC

Mủ nước : 25-30 m3/tấn DRC

Mủ tạp : 35-40 m3/tấn DRC

+ Tính chất nước thải :

Trên cơ sở lấy mẫu phân tích chất lượng nước thải công nghệ tại một số nhà máy chế biến mủ cao su, kết quả được ghi nhận như sau :

Bảng 2.4 : Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải chế biến

mủ cao su ở các dây chuyền sản xuất

Lưu lượng (m3/tấn

DRC)

BOD (mg/l) 1.500 - 12.000 1.500 - 5.500 400 – 500 2.500 - 4.000 COD (mg/l) 3.500 - 35.000 2.500 - 6.000 520 – 650 3.500 - 5.000

SS (mg/l) 400 - 6.000 220 - 6.000 4.000–8.000 500 - 5.000

Nguồn : Thống kê từ Trung tâm công nghệ môi trường- ECO

d.> Chất thải rắn sinh hoạt và công nghệ :

+Chất thải rắn sinh hoạt:

- Chất thải sinh hoạt phát sinh do hoạt động của cán bộ công nhân viên nhà máy, khối lượng chất thải này tương đối ít (khoảng 300 g/người/ngày)

- Ngoài ra, chất thải răn sinh hoạt còn có thể kể đến rác thải từ văn phòng như giấy, thùng carton, bao nylon

+Chất thải rắn công nghệ :

9 Trong quy trình chế biến mủ cao su, chất thải rắn công nghệ chủ yếu là các mảnh cao su vụn, lượng chất thải này phát sinh do rơi vãi trong quá trình sản xuất và hầu hết được tái sử dụng

9 Bùn, cặn hoặc các mảnh cao su nhỏ phát sinh từ quá trình xử lý nước thải công nghệ

3.1.Cơ sở lựa chọn công nghệ

3.1.1.Kết quả phân tích nước

Nước thải cống chung của nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú bao gồm các chỉ tiêu chính sau

• COD ≤ 100 mg/l

• BOD5 50 mg/l ≤

• SS 100 mg/l ≤

• pH 5,5 9 ÷

3.1.2.Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su

Trong thành phần nước thải cao su đa số là các hợp chất hữu cơ, bao gồm : Proteins :2-2,7%, đường glucose 1,5-2% Cả hai loại này đều phân hủy sinh học tốt Các sản phẩm quá trình lên men phần lớn là acetate và propionate Ngoài ra còn có 1 lượng fomate và butyrate nhưng rất nhỏ Đường, protein và lipit chứa trong nước thải cao su được chuyển hóa thành CH4 Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su hơn 95%

3.1.3 Yêu cầu công nghệ

Yêu cầu công nghệ xử lý của nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú như sau :

• Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra

• Tận dụng các công trình có sẵn

• Chi phí xử lý tính cho 1 tấn/DRC cao su thấp

• Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vàø bảo trì thấp

• Vận hành đơn giản

• Có thể thay đổi tải trọng của các đơn vị công trình khi nhà máy tăng hoặc giảm sản xuất

• Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của nhà máy

3.2.Lựa chọn công nghệ

Kết quả phân tích nước thải tổng hợp của nhà máy cho thấy, tỷ lệ BOD/COD bằng 0,7, nên công nghệ xử lý phù hợp là công nghệ xử lý sinh học Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải khá lớn nồng độ COD là 3500mg/l, nên công nghệ xử lý sinh học kết hợp hai quá trình kị khí và hiếu khí

Xử lý sinh học kị khí gồm có quá trình sinh học xử lý nhân tạo và sinh học tự nhiên

Quá trình xử lý sinh học tự nhiên sử dụng các loại hồ yếm khí, công nghệ được áp dụng phổ biến tại Malayxia Ưu điểm của hệ thống hồ này là chi phí không cao, không đòi hỏi bảo trì thường xuyên Tuy nhiên lại có nhược điểm yêu cầu diện tích lớn, gây mùi thối rất khó chịu cho khu vực xung quanh, không thu hồi được khí Ví trí nhà máy cách khu dân cư khá gần khoảng 300m Do vậy công nghệ xử lý nước thải theo dạng hồ tự nhiên kị khí là không khả thi

Quá trình xử lý sinh học nhân tạo có rất nhiều dạng công trình khác nhau bao gồm

ví dụ như bể kị khí xáo trộn hoàn toàn, bể tiếp xúc kị khí, bể UASB, lọc sinh học kị khí, bể biogas…

Đối với công trình kị khí xáo trộn hoàn toàn có các ưu điểm vận hành không phức tạp, chịu được nước thải có SS cao, nhưng lại có nhược điểm tải trọng thấp, thể tích thiết bị phản ứng lớn để đạt SRT cần thiết Dạng công trình này không thảo mãn yêu cầu của nhà máy

Công trình xử lý dạng tiếp xúc kị khí chỉ thích hợp đối loại nước thải có nồng độ

SS cao, khả năng chịu tải của bể xử lý nhỏ, vận hành đòi hỏi kỹ thuật cao, nên công trình này không khả thi để áp dụng cho nhà máy cao su Thuận Phú

Công trình xử lý dạng lọc sinh học kị khí chỉ thích hợp nươc thải có nồng độ COD tương đối nhỏ Không phù hợp với nước thải cao su vì mủ cao su trong nước thải rất dễ bịt kín các vật liệu lọc

Công trình xử lý bể kị khí UASB là phù hợp so với các yêu cầu xử lý của nhà máy, nhờ vào các ưu điểm của công trình như vận hành đơn giản, chịu được tải trọng cao, lượng bùn sinh ra ít (5-20% so với xử lý hiếu khí), có thể điều chỉnh tải trọng theo từng thời kỳ sản xuất của nhà máy Ngoài ra bùn có khả năng tách nước tốt, nhu cầu chất dinh dưỡng thấp, năng lượng tiêu thụ ít, thiết bị đơn giản công trình ít tốn diện tích và không phát tán mùi hôi

Nước thải sau khí qua bể UASB có nồng độ COD khoảng 400-800mg/l chưa đạt tiêu chuẩn xả thải do đó cần phải tiếp tục xử lý bằng quá trình xử lý sinh học hiếu khí Trong công nghệ xử lý hiếu khí, cũng có rất nhiều đơn vị công trình khác nhau như : các dạng hồ xử lý tự nhiên, hồ làm thoáng cơ học, mương oxi hóa, bể AEROTANK, bể lọc sinh học, bể tiếp xúc, … Có rất nhiều đơn vị công trình xử lý khác nhau mà ta cần cân nhắc lựa chọn sao cho phù hợp với điều kiện thực tế (lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm, vị trí nơi xử lý, tận dụng công trình sẵn có, đặc điểm nguồn tiếp nhận) và việc chon tỷ lệ F/M thích hợp cho hệ thống xử lý là rất quan trọng

Khi tỷ lệ F/M cao tuổi bùn ngắn, trong bùn còn hàm lượng chất hữu cơ cao, do đó cần phải tiếp tục ổn định bùn dư trước khi lấy ra khỏi hệ thống xử lý Khi lấy tỷ lệ F/M cao, diện tích cần cho hệ thống xử lý sẽ thấp hơn so với trường hợp áp dụng tỷ lệ F/M nhỏ Tuy nhiên, quá trình ổn định bùn dư thường tốn kém hơn Do đó trong điều kiện nhà máy cao su Thuận phú có mặt bằng tương đối rộng nên chọn tỷ lệ F/M thấp thì có lợi hơn

Với tỷ lệ F/M thấp, thời gian lưu bùn trong hệ thống xử lý sẽ cao hơn, ví dụ với hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính theo phương pháp làm thoáng tăng cường tỷ lệ F/M bằng 0,1-0,15kgBOD/kgMLSS.ngày Thời gian lưu bùn dao động trong khoảng 10 -30 ngày Trong khi đó với hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính theo phương pháp cổ điển tỷ lệ F/M bằng 0,5-0,7kgBOD/kgMLSS.ngày, thời gian lưu bùn chỉ có 2-10 ngày

Thời gian lưu bùn càng lâu và nhiệt độ khí quyển càng cao thì lượng bùn dư càng ít Với hệ thống xử lý bằng phương pháp làm thoáng tăng cường, lượng bùn tạo ra bằng 0,12-0,16kg/kgBOD được xử lý Trong khi đó hệ thống xử lý theo phương pháp cổ điển, lượng bùn sinh ra bằng 0,55-0,65kg/kgBOD được xử lý Như vậy lượng bùn cần được xử lý của hệ thống này nhiều gấp 4 lần so với hệ thống kia Do đó xét khía cạnh này việc chọn tỷ lệ F/M thấp có lợi ích hơn

Như vậy với các điều kiện thực tế của nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú quá trình xử lý sinh học hiếu khí thích hợp nhất một trong 2 loại công trình sau :

Công trình xử lý hồ làm thoáng cơ học – hồ tự nhiên và mương oxi hóa

Công trình xử lý dạng hồ làm thoáng cơ học – hồ tự nhiên : không gây mùi hôi vì nước thải sau bể UASB chảy ra hồ làm thoáng, hồ được cung cấp oxi nhờ thiết bị làm thoáng nên không xảy ra quá trình phân hủy yếm khí Quá trình xử lý tiếp tục được thực hiện tại hồ xử lý tự nhiên, tận dụng các hồ sẵn có của nhà máy Ưu điểm các đơn

vị công trình này là : chi phí xây dựng và vận hành thấp, vận hành đơn giản, yêu cầu về năng lượng rất thấp, không có chi phí xử lý bùn, chịu sự thay đổi tải trọng lớn, tạo môi trường cảnh quan, đảm bảo chất lượng dòng thải Nhược điểm tốn diện tích đất xây dựng

Công trình mương oxi hóa : Lượng bùn sinh ra và năng lượng cung cấp nhỏ hơn so phương án cổ điển Mương oxi hoá là dạng cải tiến của hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng bùn hoạt tính Đặc điểm nổi bậc của mương oxi hóa là thời gian lưu bùn (STR) dài nên xử lý chất hữu cơ triệt để Trong mương oxi hóa sự khuếch tán của oxi đủ để khuấy trộn và đồng thời tăng khả năng tiếp xúc của vi khuẩn trong bùn hoạt tính với nước thải Mương oxi hoá có thể gồm 1 hay nhiều mương dẫn hình tròn, oval, dạng đường đua (racetrack) Nước thải trước khi vào mương oxi phải qua quá trình tiền xử lý (xử lý cơ học, hóa lý, sinh học kỵ khí ) và nước thải sau khi ra khỏi mương oxi hóa được đưa bể lắng tách sinh khối của vi khuẩn sinh ra trong mương Mương oxi hóa có những ưu nhược điểm sau:

+Ưu điểm mương oxi hóa:

o Mực nước luôn ổn khi công trình gặp sự cố như lưu lượng nước thải tăng hoặc giảm đột ngột nhờ điều chỉnh máng tràn ở cuối mương

o Thời gian lưu nước lớn nên có khả năng chịu sốc tải

o Lượng bùn sinh ra ít hơn so với các công trình xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính

o Năng lượng cung cấp ít hơn các công trình xử lý hiếu khí

+ Nhược điểm mương oxi hóa: Bên cạnh những ưu điểm thì mương oxi hóa cũng có những nhược điểm chất rắn lơ lửng (SS) đầu ra và yêu cầu về diện tích xây dựng cao hơn công trình xử lý sinh học hiếu khí khác

Sơ đồ công nghệ 2 phương án xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến mủ cao su Thuận Phú được trình bày trong hình 3.1 và 3.2 Hai phương án này được xem xét tính toán một các chi tiết ở chương sau

NƯỚC THẢI MỦ TẠP NƯỚC THẢI MỦ NƯỚC,

MỦ LY TÂM

Hình 3.1 : Sơ đồ công nghệ phương án I

Đốt bỏ

Khí sinh học

BẪY MỦ CAO SU

SONG CHẮN RÁC

SONG CHẮN RÁCBỂ LẮNG CÁT

BỂ UASB

KHÍ NÉNBỂ ĐIỀU HÒA

NGUỒN TIẾP NHẬN

HỒ TÙY NGHI BẬC IBỂ ĐIỀU HÒA

HỒ TÙY NGHI BẬC II

HỒ HOÀN THIỆN

NƯỚC THẢI MỦ TẠP NƯỚC THẢI MỦ NƯỚC VÀ

MỦ LY TÂM

Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ phương án II

Đốt bỏ

Khí sinh học

BẪY MỦ CAO SU

SONG CHẮN RÁC SONG CHẮN RÁC

BỂ LẮNG CÁT

BỂ UASB

MƯƠNG OXI HÓA

BỂ LẮNG

HỒ TÙY NGHI BẬC I

HỒ TÙY NGHI BẬC II

HỒ HOÀN THIỆN

KHÍ NÉN BỂ ĐIỀU HÒA

Bùn tuần hoàn

NGUỒN TIẾP NHẬN

BỂ NÉN BÙN TRỌNG LỰC

Bùn dư

BỂ CHỨA BÙN

Bùn khô

3.3.Các công trình trong hệ thống xử lý nước thải

Trong 2 phương án đã nêu ở trên dựa trên nền tảng là những phương pháp xử lý cổ điển và việc hiểu rõ cơ chế hoạt động của từng quá trình và những yếu tố ảnh hưởng của chúng là rất quan trọng để thiết kế một hệ thống xử lý hoàn chỉnh Trong hệ toàn

bộ hệ thống xử lý thì có ba quá trình cơ bản cần được tìm hiểu chi tiết :

• Quá trình xử lý kỵ khí: sử dụng bể UASB

• Quá trình xử lý bằng hệ thống hồ sinh học bao gồm hồ sục khí, hồ tuỳ nghi và hồ hoàn thiện

• Quá trình xử lý hiếu khí bằng phương pháp làm thoáng tăng cường: sử dụng mương oxi hóa

3.3.1 Bể UASB ( Upflow Anearobic Sludge Blaket)

Bể UASB dựa trên hoạt động của lớp bùn kỵ khí lơ lững ở đáy bể Nước thải được đưa từ đáy bể phản ứng qua hệ thống phân phối được thiết kế đồng bộ dọc theo đầu vào Lớp bùn hạt chiếm một phần nhỏ thể tích của bể, hiệu quả của hệ thống phân phối nước đầu vào và lượng khí sinh ra là kết quả của sự khuấy trộn nước thải đầu vào với lớp bùn hạt Quá trình xử lý chất hữu cơ thực hiện bên trong lớp bùn hạt Đối với một vài loại nước thải thì trên lớp bùn hạt hình thành lớp bông bùn và chất rắn lơ lững trong nước thải này không tiếp xúc với lớp bùn hạt mà di chuyển phía trên và nằm trong lớp bông bùn sau khí nước thải qua lớp bông bùn này sẽ tiếp tục qua hệ thống tách 3 pha rắn-lỏng-khí Hệ thống tách 3 pha phải đạt yêu cầu sau:

• Tách khí và dẫn khí từ bể phản ứng ra ngoài

• Ngăn chặn sự rửa trôi của vi khuẩn còn sống

• Bùn lắng xuống trở lại đáy bể

• Tấm chắn đủ chiều dài ngăn chặn lớp bùn bông phía trên cuốn trôi ra khỏi bể trong trường hợp lưu lượng tăng cao đột ngột

• Hệ thống tách 3 pha đạt hiệu quả cao sẽ thuận lợi cho bước xử lý tiếp theo

• Ngăn chặn sự rữa trôi của lớp bùn hạt

Chóp thu khí hình chữ V ngược đặt trên cùng để thu lượng khí hình thành trong bể phản ứng Những bong bóng khí là nguyên nhân cuốn trôi bùn hạt (đa số hạt bùn nhỏ) và bông bùn ra khỏi bể phản ứng Hỗn hợp rắn-lỏng qua hệ thống phân tách là tấm chắn dòng, nước đầu ra sẽ chảy tràn qua máng răng cưa và lượng chất rắn(bùn) sẽ

lắng xuống đáy bể Kích thước của bể phản ứng ảnh hưởng bởi những yếu tố như tải trọng hữu cơ, vận tốc tối đa dòng chảy ngược trong giới hạn cho phép, loại nước thải , đặc tính lắng của bùn Thời gian lưu nước khoảng 0,2 -2 ngày với tải trọng hữu cơ xử lý

2 – 25 kg COD/m3.ngày phụ thuộc vào đặc tính của nước thải và sự phát triển bùn hạt hoặc với sự phát triển lớp bông bùn

a.> Các giai đoạn xử lý trong bể UASB

Quá trình khử COD trong bể UASB bao gồm 4 giai đoạn: thuỷ phân, acid hóa, acetate hóa và methane hóa Mỗi giai đoạn sản phẩm hình thành là khác nhau và có những đặc trưng riêng:

+ Thuỷ phân(Hydrolysis)

Các vi sinh vật muốn phân hủy và hấp thụ các chất hữu cơ thì bước đầu các chất này phải được thủy phân thành các chất hòa tan dạng polymer hoặc monomer khi đó chúng mới có khả năng đi qua màng tế bào vi sinh vật Chất hữu cơ phức tạp trong nước thải biến đổi thành chất hữu cơ đơn giản có khối lượng phân tử nhỏ Quá trình này có sự tham gia của chất xúc tác sinh học (enzyme) tiết ra bởi vi khuẩn lên men Dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất không tan như polysaccarit, protein bị phân hủy thành amino acid, carbonhydrates và được chuyển hoá thành đường hoà tan( mono- và disaccharides) và lipid được chuyển hóa thành acid béo mạnh dài

Quá trình thủy phân được thực hiện nhờ 3 vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic

bacteria) là :Lipolytic, Proteolytic và Cellulytic Quá trình thủy phân xảy ra chậm tốc

độ thủy phân phụ thuộc vào các yếu tố: pH, kích thước hạt, đặc tính dễ phân hủy của cơ chất

+ Acid hoa ù(Acidogenesis)

Những hợp chất hoà tan tạo ra trong giai đoạn thủy phân được vi khuẩn lên men sử dụng để lên men acid được thể hiện bởi nhiều nhóm vi khuẩn khác nhau Vi khuẩn lên men acid chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như axit béo dễ bay hơi, alcohol, acid lactic, methanol, CO2, H2S, NH3 và sinh khối mới Đa số vi khuẩn lên men acid là vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, tuy nhiên có một số vi khuẩn là vi khuẩn tùy tiện và cũng có thể là chất hữu cơ trao đổi bằng con đường oxi hoá Điều này rất quan trọng