hiện trạng xử lý nước thải của công ty LG VINA

trình bày hiện trạng xử lý nước thải của công ty LG VINA

CHƯƠNG 3 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY LG VINA

3.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY LG-VINA:

Trong những năm gần đây, do nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp nhựa trong nước, lượng DOP nhập khẩu đã tăng không ngừng từ 13.600 T/năm (1993) và dự kiến lên đến 30.000 T/năm vào năm 2.000 Với mục đích cung cấp DOP cho nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp nhựa, nhà máysản xuất DOP của công ty liên doanh hoá chất LG – Vina được thành lập Nhà máy có công suất 30.000 tấn/năm ở giai đoạn đầu và sẽ được nâng lên 60.000 tấn/năm và 90.000 tấn/năm ở giai đoạn sau, với chất lượng đạt tiêu chuẩn quốc tế

Công ty LG-Vina là công ty liên doanh giữa: Hoechst AG (Đức), Mitsui Co.Ltd (Nhật) và công ty Petrolimex (Việt Nam)

Địa điểm của nhà máy :

Nằm trong khu công nghiệp Gò Dầu, xã Phước Thái ,huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai Khu công nghiệp này có vị trí thuận lợi về giao thông đường thủy ( sông Thị Vải, cảng Gò Dầu ) lẫn đường bộ ( Quốc lộ 51 ) , nằm cách thị trấn Long Thành khoảng 17km và cách Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 65km

Theo qui hoạch đây là khu công nghiệp gồm các nhà máy hóa chất công nghiệp có mức độ ô nhiễm cao ( Shell , Mobil , UIC, JVF , TPC , Dyno Chem, Taicera, Super lân Long Thành, DOP … )

Đặc điểm thủy văn :

Nhà máy phân bố cạnh sông Thị Vải ( cách khoảng 500 mét về phía Tây tính theo đường chim bay ), đây cũng là nơi tiếp nhận nguồn nước thải của nhà máy

Diện tích của nhà máy là 90.000m2, diện tích khu xử lý nước thải là 500 m2 Hiện nay công ty sản xuất hai mặät hàng như: dầu DOP (sản phẩm chính của nhà máy), hai là loại sản phẩm dầu DOP thứ cấp (giá thấp hơn)

3.2 GIỚI THIỆU VỀ DẦU HÓA DẺO DOP:

3.2.1 Khái niệm về dầu hóa dẻo DOP:

DOP là nguyên liệu được kết hợp với nhựa để dễ dàng gia công và tăng tính uốn dẻo hay khả năng phân phối : giảm độ nhớt nóng chảy , giảm nhiệt độ thủy tinh hóa hoặc giảm module đàn hồi của nhựa Vì DOP là chất hóa dẻo tối ưu được chọn để dùng cho nhựa PVC và có nhiều ứng dụng khác nên nó là chất hóa dẻo thông dụng nhất trên thế giới và DOP cũng tạo ra sự kết hợp tốt nhất cho việc hình thành tính chất của PVC và các loại nhựa khác đồng thời làm giảm chi phí trong việc gia công Ngoài ra DOP còn được sử dụng trong thuộc da, phim ảnh, dây cáp, dày dép bít tất

Bảng 1.3 : Nhu cầu tiêu thụ DOP ở Việt Nam năm 1994: (Đơn vị: tấn)

Miền Nam Rạng Đông

Hừng Sáng Cadivi Vinaplast

Xí nghiệp dày da

2.000 2.400 500 1.400 900

Da, phim ảnh

Dày dép, sản phẩm dày dép

Dây cáp

Phim ảnh Sản phẩm dày dép

Miền trung Công ty nhựa Đà Nẵng và

các công ty khác

Miền Bắc Công ty nhựa Hải Hưng

Công ty nhực Tiến Phong Công ty nhựa Hà Nội Công ty cổ phần khác

Da Dây cáp Phim ảnh

3.2.2 Công thức phân tử và công thức cấu tạo:

 DOP: Dioctyl-phthalate

 Công thức phân tử: C24H38O4 (C6H4(COOC8H17)2)

 Công thức cấu tạo:

 Khối lượng phân tử: 390,56

 Tỷ trọng: 0.98

 Nhiệt độ nóng chảy:-50 – 386oC

 Nhiệt độ sôi: 384 – 233oC

 Độ màu : 30 Pt/Co

 Khả năng hoà tan trong nước: không hòa tan trong nước

COOC8H17 COOC8H17

3.3 DÂY CHUYỀN SẢØN XUẤT:

3.3.1 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất:

Trong quy trình này bỏ qua sự thất thoát DOP và nguyên liệu thô

3.3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ sản xuất:

DOP là sản phẩm tạo thành từ phản ứng ester hóa giữa PA (Phthalic Anhydride) và 2-EH (2-Ethyl Hecxyl Alcohol) với sự có mặt của chất xúc tác TPT (Tetra iso Propyl Titanate)

Các bước chính của qui trình:

1 Giai đoạn Monoester hóa

2 Giai đoạn phản ứng Diester hóa

3 Tách rượu dư (Trích 2-EH và cất 2-EH)

Khuấy trộn dung dịch

Phản ứng

Trích 2-EH dư Cất 2-EH bằng hơi nước

Trung hòa

Tách nước

Lọc

Bồn chứa

PA

2-EH

TPT

N2

N2

dd Na2CO3 10%

2-EH bay hơi

2-EH

Nước lẫn dầu Hơi nước

HỒI LƯU 2-EH

Hơi nước

dd NaOH 2%

Bình chứa thu hồi

Bã lọc

AC

DE

4 Giai đoạn làm sạch ( Trung hòa, loại nước, tẩy màu-mùi, lọc ).

Nhà máy sản xuất chất hóa dẻo của công ty liên doanh hóa chất LG VINA chọn công nghệ sản xuất theo mẻ với xúc tác là TPT nhằm mục đích sản xuất ra DOP chất lượng cao và làm giảm lượng nước thải cho phù hợp với qui tắc về môi trường

3.3.2.1 Giai đoạn Monoester hóa:

MOP (Mono Octyl Phthalate) là sản phẩm được tạo thành từ giai đoạn Monoester hóa có mặt chất xúc tác và nhiệt độ thích hợp PA và 2-EH được cho vào bình phản ứng MOP có những ống gia nhiệt bằng hơi nước bên trong và sau đó thêm vào xúc tác TPT

Sau khi nhập liệu, gia nhiệt hỗn hợp lên tới nhiệt độ cần thiết ( 110 -> 1200C )

ở áp suất khí quyển và khuấy bằng cánh khuấy Ở giai đoạn này với sự có mặt chất xúc tác TPT, PA và 2-EH được chuyển hóa thành MOP

Phương trình phản ứng :

C6H4(CO)2O + C8H17OH  ( COOH)C6H4( COOC8H17)

148,13 130,23 178,36

3.3.2.2 Giai đoạn phản ứng Diester hóa:

Trong giai đoạn này MOP chuyển hóa thành DOP Đầu tiên, hỗn hợp chất phản ứng ở bình MOP được chuyển sang bình phản ứng, sau đó được gia nhiệt tới nhiệt độ cần thiết cho phản ứng ( 218 ->2220C ) và được khuấy trộn kỹ ở áp suất khí quyển

Khí Nitơ được cấp cho bình phản ứng hơi nhằm mục đích loại trừ nhanh chóng nước tạo ra từ phản ứng và ngăn không cho hỗn hợp phản ứng tiếp xúc với Oxy không khí

Nước sinh ra, rượu được bay hơi và ngưng tụ ở thiết bị ngưng tụ sau đó được tách trong thiết bị lắng

Phương trình phản ứng :

( COOH )C6H4( COOC8H17) + C8H17OH  C6H4(COOC8H17)2 + H2O

TPT

MOP 2-EH DOP

Trong giai đoạn này: phản ứng Diester hóa giữa Monoester và rượu xảy ra khá chậm so với phản ứng ban đầu Để phản ứng xảy ra theo chiều thuận :

 Loại bỏ nước bằng chưng cất hỗn hợp đẳng phí

 Tiến hành với lượng rượu dư

 Tiến hành với chất xúc tác

3.3.2.3 Tách rượu dư:

Sau khi phản ứng kết thúc, DOP thô sẽ được tiến hành nhằm loại bỏ rượu dư ở áp suất thấp Điều kiện chuẩn cho giai đoạn này là khoảng 2000C và 100  20 Torr, vào thời điểm này dùng hơi nước để cất rượu

Khi lượng rượu dư giảm đến mức độ mong muốn, ngừng cất rượu Sau khi lấy mẫu, mẫu không còn mùi rượu

Rượu dư trong bình phản ứng sẽ được bay hơi như một hỗn hợp đẳng khí từ đỉnh của bình phản ứng và được ngưng tụ, tách ra bằng thiết bị lắng trọng lực Điều kiện của quá trình cất:

 Lưu lượng hơi nước : 600 kg/h

 Aùp suất bình phản ứng : 100  20 Torr

 Aùp suất hơi cấp : 2kg/cm2.G

3.3.2.4 Giai đoạn làm sạch:

Ở giai đoạn này gồm : trung hòa, loại nước, tẩy màu và lọc Quá trình này được mô tả như sau:

a Trung hòa :

Sau khi cất rượu DOP thô được chuyển đến bình tẩy màu và sau đó DOP thô được làm mát đến khoảng 1000C nhờ thiết bị làm lạnh (HE -1103 ) DOP thô vẫn còn chứa MOP, PA, TPT vì vậy thêm vào dung dịch NaOH 2% để trung hòa DOP thô DOP thô được khuấy trộn kỹ với dung dịch NaOH 2% ở áp suất khí quyển trong vòng 20 phút

b Loại nước ( gia nhiệt 10 phút, loại nước 35phút ):

Trung hòa xong, quá trình tách nước được thực hiện trong vòng 60 phút ở áp suất 100  50 Torr ; 1100C Mục đích quá trình là loại nước trong quá trình trung hòa và nước có trong dung dịch NaOH

c Tẩy màu :

Sau trung hòa, nhập AC (Activated Clay), DE (Deatomaceous Earth) (Diatomit) vào bình tẩy màu để tẩy màu, làm tăng độ tinh khiết bằng cách hấp phụ tạp chất Quá trình này thực hiện trong vòng 30 phút và được khuấy trộn ở áp suất khí quyển khoảng 950C

d Lọc :

Sau khi tẩy màu xong DOP thô được tuần hoàn qua bình tẩy màu và lọc nhằm đắp tác nhân lọc và AC trong 30 phút DOP thô tiếp tục tuần hoàn thêm 30 phút để đạt được màu mong muốn Sau khi tuần hoàn, DOP sản phẩm đã được loại bỏ đi chất xúc tác, muối soda, tác nhân lọc và tạp chất khác Sau khi kiểm tra mẫu nếu đạt chất lượng, DOP sẽ chuyển tới bồn kiểm tra

Cuối cùng sau khi nhận bảng phân tích chất lượng từ phòng thí nghiệm nếu đạt, DOP sẽ được chuyển tới bồn chứa chính

Bước 1 : Monoester hóa :

Bước 2 : Diester hóa :

PA

2 -EH

CO

COOC8H1 COOH MOP

COOC8H1 7

COOH MOP

+ C8H17OH

2 –EH

K1

K2

COOC8H1 7

COOC8H17 DOP

+ H2O

3.3.3 Hiện trạng ô nhiễm trong quá trình sản xuất của nhà máy:

Nhà máy sản xuất dầu hóa dẻo DOP ( Di Octyl Phthalate ) từ PA ( Phthalic Anhydric , nguyên liệu rắn ) và 2-EH ( 2, Ethyl Hecxyl Alcohol hay Octanol , nguyên liệu lỏng ) Nguyên liệu rắn và sản phẩm là các hydro cacbon có mạch vòng nên có nằm trong danh mục hóa chất nguy hại Nguyên liệu lỏng có dạng dầu có mùi hắc và nhẹ hơn nước nên có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước nếu thoát ra ngoài

3.3.3.1 Ô nhiễm không khí:

Tuy nhiên, khí thải phát sinh từ công nghệ được thu gom đưa về trạm xử lý khí thải để xử lý Các nguồn phát sinh khí thải là từ bơm chân không và hệ thống thông hơi của các bình phản ứng Khí thải chủ yếu là khí Nitơ và không khí có lẫn hơi nước và hơi DOP, Octanol

Ngoài ra còn một nguồn phát sinh khí thải nữa là từ ống khói của hệ thống lò đốt dầu HTM dùng để gi a nhiệt cho phản ứng diester hóa

Khí Oxy thải ra từ hệ thống sản xuất khí Nitơ cũng là một nguồn khí phát sinh khí thải tuy không có hại cho môi trường

3.3.3.2 Nước thải:

Hai nguồn nước thải chính của nhà máy DOP : nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt

Nước phát sinh trong dây chuyền công nghệ ( nước tạo thành trong phản ứng diester hóa, nước ngưng trong quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước, nước hình thành từ phản ứng trung hòa) , nước làm mát các cánh khuấy, bơm ly tâm, nước làm kín cho bơm chân không, nước ngưng tụ trong quá trình gia nhiệt phản ứng monoester hóa và tách loại nước, nước vệ sinh thiết bị nhà xưởng

2 C8H17OH

2 -EH

K1

K2

COOC8H1 7

COOC8H17 DOP

+ H2O

CO

PA

+

DOP và Octanol hòa tan hoặc bị lôi cuốn theo dòng nước thải từ các công đoạn sản xuất Ước tính lượng thải lỏng khoảng 100 m3 / ngày đêm

Nhà máy có hệ thống xử lý nước thải sản xuất nhưng nước thải đầu ra sau xử lý chưa đạt so với tiêu chuẩn loại B

Nước thải sinh hoạt khoảng 20 m3 / ngày đêm Xử lý bằng bể tự hoại

3.3.3.3 Chất thải rắn:

Hai nguồn chất thải rắn chính của nhà máy là: rác thải sản xuất và rác thải sinh hoạt

a Rác thải sản xuất:

Ester thô được làm nguội và lọc Các bã thải của quá trình lọc được làm khô và ép bằng nitơ để giảm lượng DOP thất thoát Mặc dù vậy, bã thải còn chứa tới 40% DOP và 30% muối natri

Bã lọc mà thành phần chính là đất sét hoạt tính và chất trợ lọc có chứa các muối Na và muối Titan, MOP, PA Ước tính lượng bã thải là 500 đến 600kg / ngày đêm ( Khoảng 150 đến 180 tấn / năm )

Bùn phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải ( Khoảng 5 tấn / năm )

3.3.3.4 Hóa chất:

Nhà máy có các kho chứa cho các loại hóa chất sau :

 Diethyl hexanol 2-EH ( dung tích 3.000 m3/bồn)

 Phtalic anhydride PA (Các kệ chứa)

 Diocthylphtalate DOP (dung tích 2.000 m3/bồn)

 Cácbonat natri Na2CO3

Các kho này thường gây ô nhiễm do lượng rò rỉ

Do hạn chế của đề tài về thời gian nên chỉ tập trung vào nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý ô nhiễm do nước thải gây ra

3.3.4 Thành phần và tính chất của hệ thống xử lý nước thải:

Nước thải của nhà máy chứa một hàm lượng lớn DOP, ngoài ra còn có TPT,

2-EH và MOP Hiện nay nước thải ra của nhà máy còn chứa nhiều dầu, cần có biện pháp thực hiện sản xuất sạch hơn trong quá trình sản xuất để tránh thất thoát Bên

cạnh đó cũng cần có biện pháp thu hồi dầu lại sau khi đã ra khỏi qui trình sản xuất để dễ dàng hơn trong việc xử lý và mang tính kinh tế

3.3.4.1 Thành phần nước thải:

COD BOD5 SS pH Ntổng Ptổng

mg/l mg/l mg/l -mg/l mg/l

3000 500 150

 4 68

-3.3.4.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải hiện tại của công ty

LG-Vina:

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ xử lý nước thải hiện tại của nhà máy

3.3.4.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Do nồng độ COD trong nước thải đầu vào rất lớn và lượng dầu trong nước thải cao nên qui trình xử lý phải sử dụng kết hợp cả hoá lý, sinh học và hóa học Chủ yếu thiết kế xây dựng theo qui trình tuần hoàn bùn và làm sạch sinh học hiếu khí với cấu trúc áp dụng kiểu Biofor –up flow gồm có 3 bậc

- Nước thải từ bể chứa nước thải 1101) được bơm ra bể tách dầu (TK-1601), tại đây sau khi qua 6 ngăn của bể này dầu (EH, DOP) trong nước thải nổi lên, bùn ( trợ lọc ) lắng xuống, nước thải ở ngăn cuối cùng của bể rất ít bùn và váng dầu Lớp dầu trên mặt, định kỳ được bơm hút lên bồn thu hồi dầu TK-1602

50

Bể chứa nước thải

Bể điều hòa

Bình lọc sinh học 1 Bể tách dầu mỡ

Bình lọc sinh học 2

Bể chứa nước thải và lược rác

Bình lọc sinh học 3

Bể chứa nước sau

Bồn thu hồi dầu

Bể tách bùn Nước sau khi tách

Bùn được đem

đi xử lý Xả ra nguồn tiếp

Châm NaOH

Châm phèn

Châm clorine

- Sau đó nước thải được bơm từ ngăn cuối của TK-1601 sang bể chứa nước thải và lược rác 1603) Nước thải từ đây chảy tràn qua bể điều hoà (TK-1604) Tại TK-1604, nước thải liên tục được bơm lên hệ thống xử lý

- Nước thải được bơm vào bình lọc sinh học số 1 (B-1601), gió được thổi vào qua hệ thống chụp lọc có đuôi kiểu Degremon (50 cái/m2) Bình này có nhiệm vụ tạo bùn hoạt tính và các chất rắn lơ lửng bằng cách tiếp nhận bùn từ bình 3 hoà vào nước thải đã châm xút NaOH pha loãng được châm vào dòng nước thải từ bình 1 sang bình 2 (hàm lượng khoảng 50mg/lít nước thải) nhằm tạo môi trường kiềm trong nước thải và hình thành các hợp chất mới, ví dụ các hợp chất có nguồn gốc phốtpho:

4Na+ + PO43- + OH- < - > Na4(PO4)OH

2Na+ + CO32- < - > Na2CO3

- Nước thải đã châm xút chảy tràn qua bình lọc sinh học số 2 (B-1602), gió được thổi vào qua hệ thống chụp lọc có đuôi kiểu Degremon Phèn được châm vào dòng nước thải từ bình 2 sang bình 3 (hàm lượng khoảng 100mg/lít nước thải) nhằm keo tụ các hợp chất rắn lơ lửng, ví dụ các hợp chất có nguồn gốc phốtpho:

Al3+ + PO43- < - > AlPO4

Al3+ + 3OH- < - > Al(OH)3

Thời gian lưu nước và tiếp nhận oxy trong các bình 1 và 2 là :

( V bình 1 + V bình 2 ) / 4,5 m3/giờ = 14,5 m3 / 4,5 m3/giờ = 3,22 giờ

- Nước thải đã châm phèn chảy tràn qua bình lọc sinh học số 3 (B-1603), hoạt động như một bể lọc các keo tụ lơ lửng tạo thành bùn mà một phần bùn được bơm tuần hoàn về bình 1 Trong bình lọc số 3 có đổ than củi và than antracid cỡ hạt 4 –

6 mm Chính khối vật liệu này đã tạo ra khả năng lưu giữ bùn và bơm tuần hoàn về bình 1 để hình thành sinh khối

- Clo được châm vào dòng nước thải chảy tràn từ bình 3 vào bể tiếp xúc (TK-1606) với hàm lượng khoảng 5mg/lít nước thải để khử trùng

- Lượng bùn dư hàng ngày được xả vào bể phân hủy bùn kỵ khí Dung tích bể phân hủy bùn đã được tính để sau mỗi chu kỳ 18 đến 24 tháng mới phải hút bùn

- Hàng ngày chỉ mở và đóng nhanh trong 5 giây tại mỗi van B1 và C1, cốt để hoà trộn bùn và xả một lượng rất nhỏ bùn đã bị phân hủy hiếu khí thành bùn trơ Các van B2 và C2 cũng chỉ để xả kiệt khi trạm ngưng hoạt động Hàng tuần chỉ mở và đóng nhanh van D2 trong 5 giây để xả cặn rắn hình thành trong quá trình thổi gió

- Ta phải tiến hành rửa phin lọc khi nước trong ống inox trong bình 3 bị tràn khi đã khống chế đúng lưu lượng Khi rửa phin lọc thì thì đóng van nước đã xử lý không xả ra môi trường mà mở van cho chảy tuần hoàn qua hầm chứa bùn (TK-1605) Sau mỗi lần rửa phin lọc sẽ cần phải châm phèn với hàm lượng tăng gấp đôi trong vòng 24giờ vì sau khi rửa trong lớp vật liệu lọc không còn bùn hoạt tính nên giảm khả năng giữ cặn mịn và nhẹ Tăng cường việc châm phèn sẽ sẽ làm cho cặn mịn từ bình 2 sang bình 3 bị keo tụ và sẽ bị giữ lại trong lớp vật liệu lọc ở bình 3

3.3.4.4 Đánh giá sơ đồ công nghệ :

Với hệ thống xửø lý nước thải hiện tại của công ty, ta thấy có nhiều điểm cần chú ý sau:

Do tính toán thiết kế ban đầu chưa đúng (theo thiết kế nồng độ COD vào quá trình xử lý sinh học là 500 – 1000 mgCOD/l, thực tế là trên 2000 mgCOD/l), tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào cao hơn nhiều so với số liệu dự kiến (BOD, COD cao hơn 3 đến 4 lần), do vậy hoạt động của trạm không đạt yêu cầu

COD = 2800 đến 3000mg/l COD = 1200 đến 1500 mg/l BOD5 = khoảng 700mg/l BOD5 = khoảng 350mg/l Hoạt động của bể tách dầu chưa được hiệu quả Lớp váng dầu tràn qua cả các ngăn cuối của bể tách dầu, bơm vào xử lý sẽ không hiệu quả Đặc biệt ảnh hưởng đến hoạt động sống của vi sinh vật Nước được bơm vào xử lý từng me, một ngày bơm 2 lần, với công suất của bơm là 20 m3/h, như vậy không đảm bảo đủ thờùi gian lắng Đối với đặc tính của loại nước thải của công ty, mỗi khi có sự xáo động tất cả lớp dầu nổi lên đều bị hòa tan vào trong nước Điều này gây khó khăn cho công ty trong vấn đề thu hồi dầu và cho các công đoạn xử lý nước thải tiếp theo Việc xử lý từng mẻ, đòi hỏi công ty phải sử dụng bơm để thu nước đầu ra Bể tách dầu, không có hố thu gom cặn dầu, điều này cũng gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng nước thải mỗi khi bơm vào, và trong vấn đề thu gom cặn