Đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chế biến cao su đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho một cơ sở chế biến cao su tại tha

Việc kiểm soát mùi hôi thối của nước thải cao su trong những năm gần đây cũng đã được các đơn vị sản xuất chú ý đến, các đơn vị đã từng bước đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập

Mục lục

Mục lục 1

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 3

Danh mục các bảng 4

Danh mục các hình vẽ đồ thị 5

MỞ ĐẦU 6

1 Lý do chọn đề tài 6

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 7

3 Đóng góp mới của đề tài 8

4 Phương pháp nghiên cứu 8

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN MỦ CAO SU VÀ CÁC CÔNGNGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU 11

1.1 Tổng quan về công nghệ chế biến cao su 11

1.1.1 Thành phần cấu tạo và tính chất lý hóa của mủ cao su 11

1.1.2 Tình hình sản xuất cao su ở Việt Nam 18

1.1.3 Tình hình sản xuất cao su ở Thanh Hóa 20

1.2 Công nghệ chế biến mủ cao su và nguồn phát sinh dòng thải kèm theo 21

1.3 Đặc trưng và tính chất nước thải chế biến cao su 25

1.4 Tổng quan xử lý nước thải cao su 29

1.4.1 Công nghệ xử lý nước thải chế biến cao su 29

1.4.2 Tình hình xử lý nước thải cao su trên thế giới 40

1.4.3 Tình hình xử lý nước thải cao su trong nước 42

CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THANH HÓA 48

2.1 Tình hình sản xuất cao su 48

2.2 Hiện trạng sử dụng nước và lưu lượng nước thải 50

2.3 Hiện trạng các công trình xử lý nước thải 50

2.4 Hiện trạng chất lượng nước thải 53

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THANH HÓA 59

3.1 Các giải pháp về phòng ngừa, giảm thiểu ô nhiễm 59

3.1.1 Các giải pháp quản lý nhà nước 59

3.1.2 Giải pháp về khoa học, kỹ thuật 62

3.2 Phân tích lựa chọn và thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải cho cơ sở chế biến mủ cao su thuộc Công ty TNHH MTV Thống Nhất Thanh Hóa 63

3.3.1 Lựa chọn hệ thống xử lý 63

3.3.2 Tính toán công nghệ 71

3.3.3 Phương án cải tạo hệ thống 83

3.3.4 Hiệu quả xử lý của công nghệ lựa chọn 84

3.3.5 Tính toán hiệu quản kinh tế 85

KẾT LUẬN 87

KIẾN NGHỊ 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

PHỤ LỤC 92

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

BOD: Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa

COD: Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học

F/M Food / Microorganisms Tỷ lệ thức ăn / vi sinh vật

SBR: Sequencing Batch Reactor Bể phản ứng hoạt động gián đoạn SVI: Sludge Volume Index Chỉ số bùn – thể tích 1g bùn chiếm chỗ

Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Thành phần cơ bản của mủ cao su 11

Bảng 1.2 Kết quả phân tích thành phần khoáng trong mủ cao su 13

Bảng 1.3 Bảng số liệu thống kê của các nước tính đến cuối năm 2012 19

Bảng 1.4 Đặc trưng chung của nước thải chế biến mủ cao su 27

Bảng 1.5: Đặc trưng nước thải chế biến mủ cao su ở một số nhà máy chế biến mủ cao su tại khu vực Đông Nam - Việt Nam 28

Bảng 1.6 Hệ thống xử lý nước thải của các nước trong khu vực 41

Bảng 1.7: Công suất trung bình thải và quy trình công nghệ xử lý nước thải ở một số nhà máy chế biến mủ cao su 43

Bảng 1.8 Hiệu suất xử lí của các công nghệ xử lí đang được ứng dụng 44

Bảng 1.9: Hiệu quả của các công nghệ xử lí nước thải tại các nhà máy chế biến cao su ở Việt Nam 45

Bảng 2.1 Các cơ sở chế biến mủ cao su hiện có trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa 48

Bảng 2.2: Lưu lượng nước thải tại các cơ sở chế biến mủ cao su 50

Bảng 2.3: Thành phần ô nhiễm trong nước thải nhà máy chế biến cao su thuộc Công ty TNHH MTV Cao Su Thanh Hóa 53

Bảng 2.4: Thành phần ô nhiễm trong nước thải nhà máy chế biến cao su thuộc Công ty TNHH MTV Thống Nhất Thanh Hóa 54

Bảng 2.5: Thành phần ô nhiễm trong nước thải nhà máy chế biến cao su thuộc Nông trường Lam Sơn Thanh Hóa 54

Bảng 2.6: Thành phần ô nhiễm trong nước thải nhà máy chế biến cao su thuộc Nông trường Quốc Doanh Vân Du – Thạch Thành 55

Bảng 2.7: Thành phần ô nhiễm trong nước thải nhà máy chế biến cao su thuộc Công ty TNHH TM Nhật Minh 56

Bảng 3.1 Hiệu quả xử lý của hệ thống 70

Bảng 3.2 Khái toán kinh phí thực hiện cải tạo hệ thống 86

Danh mục các hình vẽ đồ thị

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ chế biến cao su RSS (Crep ) từ mủ nước 22

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ chế biến cao su RSS (Crep) từ mủ tận thu, mủ tạp 23

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ chế biến mủ kem (latex cô đặc) 24

Hình 2.1: Công đoạn chế biến mủ tạp tại các cơ sở sản xuất trên địa bàn tỉnh 49

Hình 2.2 CN xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí kết hợp hồ tùy nghi 51

Hình 2.3 Công nghệ xử lý bằng mương oxi hóa kết hợp hồ sinh học 51

Hình 2.4 Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí kết hợp bãi lọc sinh học và hồ tùy nghi 52

Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nức thải đề xuất 69

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Tỉnh Thanh Hóa hiện có 05 cơ sở chế biến mủ cây cao su quy mô công nghiệp, hàng năm thu mua trên 220.000 tấn mủ nước, sản lượng mủ khô chế biến được khoảng 18.000 tấn; kim ngạch xuất khẩu hàng năm đạt trên 22 triệu USD; giải quyết cho hàng ngàn lao động nông nhàn tại các vùng nông thôn trong tỉnh hiện nay Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích về mặt xã hội, kinh tế, hoạt động chế biến mủ cao su đang tạo nên nguồn gây ô nhiễm đối với môi trường

Hiện nay các cơ sở chế biến mủ cao su trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa hầu hết nằm gần khu dân cư tập trung; gần sông suối, đất canh tác và đất ở của người dân Do đó, chất thải từ quá trình chế biến mủ cao su, đặc biệt là nước thải đã, đang và sẽ là nguồn gây ô nhiễm lớn đến môi trường xung quanh Nước thải chế biến mủ cao su có thành phần rất phức tạp do chứa nhiều họ chất hữu cơ, vô cơ khác nhau nên dễ bị phân hủy

và gây nên mùi rất khó chịu Nói chung ở trong khu vực có nhà máy chế biến mủ cao

su luôn có mùi đặc trưng của cao su thối Việc kiểm soát mùi hôi thối của nước thải cao su trong những năm gần đây cũng đã được các đơn vị sản xuất chú ý đến, các đơn

vị đã từng bước đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung; sử dụng chế phẩm

vi sinh tổng hợp đưa vào các nơi phát sinh mùi hôi, như kho giữ mủ tạp, các bể rửa mủ tạp, khu vực lò sấy và mương nước thải Các giải pháp này tỏ ra có tác dụng và làm giảm cục bộ mùi hôi trong khuôn viên nhà máy Tuy nhiên việc sử dụng công nghệ chế biến lạc hậu; việc áp dụng công nghệ xử lý chắp vá do thiếu cơ sở khoa học để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp không những làm tăng thêm chi phí đầu tư, tăng giá thành sản phẩm, giảm sức cạnh tranh mà hằng ngày vẫn tiếp tục ô nhiễm môi trường, gây bức xúc trong cộng đồng dân cư, làm mất an ninh trật tự trong khu vực

Do đó việc đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chế biến cao su trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa là cần thiết, đây sẽ là cơ sở cho việc đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm, đặc biệt là vấn đề xây dựng, vận hành hệ thống xử lý nước thải

Trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa, từ trước đến nay chưa có một công trình nào điều tra khảo sát đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chế biến mủ cao su gây ra Những năm gần đây việc đánh giá ô nhiễm dựa vào các báo cáo giám sát môi trường của các cơ sở Tuy nhiên số liệu phản ánh chưa đúng với thực trạng chung của ngành chế biến mủ cao su

Đối với các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nói chung và các công trình xử lý nước thải chế biến mủ cao su nói riêng, các cơ sở đều tham khảo từ các cơ sở phía Nam, từ đó lựa chọn và áp dụng vào trong hoạt động sản xuất của mình mà không có một nghiên cứu khoa học nào tính đến sự phù hợp với điều kiện thực tế tại địa phương

Vì vậy nước thải sau xử lý của các cơ sở đều có các chỉ tiêu ô nhiễm vượt quy chuẩn cho phép

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Mục đích của luận văn:

+ Đề xuất được các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm do nước thải chế biến mủ cao

su phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương

+ Thiết kế và thử nghiệm hệ thống xử lý nước thải cho cơ sở chế biến mủ cao su thuộc Công ty TNHH MTV Thống Nhất Thanh Hóa; đánh giá hiệu quả và nhân rộng

mô hình

- Đối tượng nghiên cứu: Nước thải chế biến mủ cao su

- Phạm vi và thời gian nghiên cứu:

+ Phạm vi nghiên cứu: Các cơ sở chế biến mủ cao su quy mô công nghiệp trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa, gồm 05 cơ sở thuộc 04 huyện trong tỉnh là: Cẩm Thủy; Ngọc Lặc; Thạch Thành và Yên Định

+ Thời gian nghiên cứu: Kéo dài từ tháng 5/2013 đến 10/2014 và được chia thành các giai đoạn sau:

* Giai đoạn 1: Trong thời gian từ tháng 5/2013 đến tháng 02/2014, tiến hành điều tra cơ bản nhằm xác định quy mô sản xuất và các đặc thù của ngành chế biến mủ

cao su trên địa bàn; đồng thời thu thập thông tin từ các nghiên cứu có liên quan; báo cáo, tài liệu có sẵn tại cơ sở và các đơn vị quản lý trên địa bàn

* Giai đoạn 2: Trong thời gian từ tháng 3/2014 đến 6/2014, tiến hành điều tra chi tiết, bao gồm việc lấy mẫu, đo đạc, phân tích, xử lý và tổng hợp số liệu, tính toán

và đánh giá ô nhiễm do nước thải chế biến mủ cao su gây ra trên địa bàn; đồng thời đánh giá hiện trạng công trình xử lý nước thải hiện có tại Công ty TNHH MTV Thống nhất Thanh Hóa, trên cơ sở đó đề xuất biện pháp cải tạo hệ thống

* Giai đoạn 3: Từ tháng 6/2014 đến tháng 9/2014, tiến hành cải tạo công trình

xử lý nước thải tại Công ty TNHH MTV Thống nhất Thanh Hóa; vận hành chạy thử, lấy mẫu, đo đạc, phân tích, xử lý và đánh giá hiệu quả xử lý

3 Đóng góp mới của đề tài

Như trên đã nêu, từ trước tới nay chưa có đề tài nào tương tự được thực hiện ở Thanh Hóa Cho nên, các kết quả của đề tài là hoàn toàn mới mẻ và phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương

- Kết quả của đề tài sẽ là luận cứ khoa học làm cơ sở cho các cơ sở sản xuất có được định hướng phù hợp trong việc sản xuất và bảo vệ môi trường

- Có được kết quả đánh giá cụ thể về hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chế biến mủ cao su hiện nay trên địa bàn

- Các nội dung, phương pháp nghiên cứu và kết quả của đề tài cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các nhà khoa học khác nghiên cứu đánh giá chuyên sâu về các trạng thái ô nhiễm cũng như các đối tượng khoa học khác trên địa bàn Tỉnh Thanh Hóa hoặc các tỉnh thành khác trên lãnh thổ Việt Nam

- Góp phẩn đẩy mạnh các hoạt động khoa học trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

trên địa bàn cũng như một số lĩnh vực khác có liên quan

4 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp điều tra

Áp dụng kết hợp 2 phương pháp điều tra nguồn ô nhiễm:

- Phương pháp phỏng vấn trực tiếp (lãnh đạo và người lao động ở các cơ sở sản xuất kinh doanh), các nội dung cần thu thập gồm:

- Phương pháp khảo sát, quan trắc (dùng máy đo nhanh) tại hiện trường

b Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

- Lấy mẫu:

+ Căn cứ vào các kết quả điều tra cơ bản, đề tài đã tiến hành lấy mẫu nước thải của Công ty TNHH MTV Thống nhất Thanh Hóa nhằm đánh giá hiện trạng ô nhiễm; hiệu xuất công trình xử lý hiện có làm cơ sở đề xuất biện pháp cải tạo

+ Các mẫu nước thải được lấy theo kiểu lấy mẫu tổ hợp và mẫu đơn Quy trình lấy mẫu nước thải tuân thủ quy định trong Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5992:1995 và TCVN 5999:1995

- Bảo quản mẫu: Các mẫu nước thải được bảo quản theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-3:2008

c Phương pháp phân tích và đánh giá chất lượng nước thải

pháp tiêu chuẩn của quốc gia và/hoặc quốc tế

STT Thông số (*) Đơn vị Phương pháp phân tích/Thiết bị

1 pH đơn vị pH Đo thế dùng điện cực màng thuỷ tinh/Máy

Sension 156 (HACH/Mỹ)

2 TSS mg/lít Cân phân tích model ALJ 220-4 (Đức)

STT Thông số (*) Đơn vị Phương pháp phân tích/Thiết bị

3 COD mg/lít

Trắc quang - phép đo bicromat/Máy quang phổ UV/VIS model UVD-3200 (LABOMED/Mỹ)

4 BOD5 mg/lít

Phương pháp cấy và pha loãng, ủ ở 20OC,

đo oxi hòa tan (DO) bằng máy đo DO/Máy

DO model Sension 6 (HACH/Mỹ)

5 TP mg/lít

Phân hủy mẫu - trắc quang: đo màu ở dạng

―xanh molypden‖/Máy quang phổ UV/VIS model UVD-3200 (LABOMED/Mỹ)

d Phương pháp tính toán và xử lý số liệu

Tính toán và xử lý các kết quả phân tích và các số liệu thu được được bằng phần mềm Microsoft Excel

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN MỦ CAO SU

VÀ CÁC CÔNGNGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU 1.1 Tổng quan về công nghệ chế biến cao su

1.1.1 Thành phần cấu tạo và tính chất lý hóa của mủ cao su

a Thành phần cấu tạo của mủ cao su [1]

Mủ cao su tự nhiên ở trạng thái phân tán nằm lơ lửng trong dung dịch chứa các chất vô cơ và hữu cơ Mủ cao su chủ yếu chứa cao su thiên nhiên là một hỗn hợp cao phân tử của isoprene (C5H8)n Những polimer này có mạch dài và có nhánh ngang làm cầu nối, do đó chúng có khả năng đàn hồi rất lớn Ngoài hydrocacbon cao su ra, mủ cao su còn chứa nhiều chất cấu tạo trong tế bào sống, đó là protein, axit béo, các dẫn xuất của axit béo, sterol, phenolic, alcaloid, tanin, glucid, heterosid, enzyme, tinh dầu, muối khoáng và nước

Thành phần mủ cao su thay đổi tùy theo điều kiện khí hậu, thời tiết, chu kỳ sinh

lý, hiện trạng sống của cây Các kết quả phân tích thống kê cho thấy thành phần cơ bản của mủ cao su như sau:

Bảng 1.1 Thành phần cơ bản của mủ cao su

tính chất phân tán ổn định của mủ cao su có được là do các protein bị những phần tử cao su trong mủ cao su hút lấy, rồi do tính chất ion của protein ảnh hưởng đến các phần

tử cao su như một ion âm như trong đa số chất nhũ tương thiên nhiên, ion cùng điện tích sẽ phát sinh lực đẩy giữa các hạt cao su Bản chất thực của các protein đến nay chưa hoàn toàn rõ nhưng ngoài protein ra còn có lipoidic và vài chất vô cơ Serum cũng có chứa một phần những chất hợp thành thể giao trạng, chủ yếu đó là protein và phospholipid và một phần những hợp chất tạo thành dung dịch như: muối khoáng, heterosid, amino axit, các chất tan … với thành phần thấp hơn

Tỷ lệ pha bị phân tán hay nói cách khác là tỷ lệ cao su trong mủ cao su thường được coi là giá trị của cao su thể hiện là hàm lượng cao su khô (DRC)

- Hydrocabon cao su: Pha phân tán của mủ cao su chủ yếu gồm có 90% hydrocarbon cao su với công thức là (C5H8)n Cao su của cây Hevea Brasiliensis gồm các hỗn hợp polymer đồng chủng có phân tử khối dài từ 50.000 đến 3x106 Một tỷ lệ lớn hơn 60% có phân tử khối cao từ 1x106

- 3 x106 Tùy theo nguồn gốc cây có thể thành phần tỷ lệ các phân tử khối cao và thấp khác nhau Trong cao su có phân tử khối thấp (nhỏ hơn 250.000) chiếm tỷ lệ cao thì cao su sẽ có tính mềm hơn

- Đạm: Chủ yếu là protein hay dẫn xuất từ quá trình dehydrat hóa của enzyme Trong mủ cao su thường có lượng đạm là 2%, trong đó protein chiếm từ 1% - 1,5% Tỷ

lệ này thay đổi theo tỷ lệ cao su có trong mủ cao su

Protein thường bám vào các hạt cao su giúp ổn định trạng thái keo bởi đặc tính điện tích của chúng nhờ các nhóm – COOH và nhóm -NH2 tự do và bởi một phần do tính ái nước của chúng

Điểm đẳng điện của toàn bộ protein mủ cao su được định giữa giá trị pH 4,6 và 4,7 Ở xung quanh điểm pH này, các hạt cao su đều là điện trung hòa và hạt keo mủ cao su mất độ ổn định, chính đây là điểm quan trọng khi dùng axit để đánh đông mủ cao su

- Lipid: Trong mủ cao su, lipid và dẫn xuất của chúng chiếm khoảng 2%, trong phân đoạn trích ly bằng axeton có chứa các chất đơn giản như axit oleic, axit linoleic, axit stearic, axit palmiric và các hợp chất sterol và ether sterol Ngoài ra người ta còn trích ly được các hợp chất thuộc lipid như phosphatid, glycolipid, aminolipid Những chất này phân bố trong các hình thức như:

+ Tham gia cấu tạo nên các phần tử Frey-Wyssling

+ Tham dự vào thành phần mặt trong của phần tử cao su

+ Những thành phần có phân tử khối nhỏ hơn, như các axit béo bay hơi hay muối của chúng, đều tan hoàn toàn trong serum

Các hợp chất lipid và dẫn xuất của chúng cũng là yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của mủ cao su Những chất này là những chất hoạt động bề mặt và chúng có tham gia vào ổn định trạng thái keo của mủ cao su tươi và mủ cao su đã ly tâm

- Glucid: Trong khi protein và lipid ảnh hưởng đến tính chất của mủ cao su, thì glucid cấu tạo chủ yếu từ các chất tan được (tỷ lệ glucid chiếm 2% - 3% trong mủ cao su) lại không quan hệ gì đến tính chất của mủ cao su

- Khoáng: Trong mủ cao su có chứa nhiều kim loại khác nhau

Bảng 1.2 Kết quả phân tích thành phần khoáng trong mủ cao su

Thành phần khoáng (mg/l) trong mủ cao su

- Phần tử cao su: Người ta quan sát được vô số các phần tử cao su chuyển động trong giọt mủ cao su Thường các hạt mủ cao su có dạng hình cầu, và còn một số có dạng không đều như quả lê Về cấu trúc, hạt mủ cao su gồm một vỏ cao su đặc bao một dạng cao su lỏng và sánh, ở ngoài là một lớp protein do vỏ hấp phụ Nói chung đa số các hạt mủ cao su trong mủ cao su có kích thước không đồng đều Quan sát cho thấy các hạt mủ cao su có kích thước nằm trong khoảng 0,5 m 6 m và số lượng hạt mủ cao su lên tới 2x108/ml mủ cao su

b Tính chất lý hóa của mủ cao su [1]

- Lý tính:

Tỷ trọng của mủ cao su được ước định là 0,97, từ kết quả của tỉ trọng cao su là 0,92 và của serum là 1,02 Sereum do chứa các chất hòa tan nên có tỉ trọng cao hơn nuớc Độ nhớt của mủ cao su không đồng nhất, có thể mủ cao su có cùng hàm lượng cao su khô giống nhau nhưng độ nhớt có thể khác nhau Những nguyên nhân ảnh hưởng đến độ nhớt của mủ cao su có thể là do kích thước trung bình của các hạt cao su, hàm lượng chất khoáng, hàm lượng ammoniac Mủ cao su có hàm lượng cao su 35%

có độ nhớt là 12 - 15 centipoises, của mủ cao su đậm đặc là 40 - 120 centipoises

Sức căng bề mặt của mủ cao su có hàm lượng cao su từ 30% - 40% vào khoảng

38 dynes/cm2 - 40 dynes/cm2 Chính lipid và dẫn xuất của lipid là tác nhân ảnh hưởng đến sức căng bề mặt của mủ cao su

Trị số pH của mủ cao su có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của mủ cao su Mủ cao su tươi khi mới chảy ra từ thân cây cao su có pH vào khoảng 7 hoặc thấp hơn một chút Để một vài giờ pH sẽ hạ xuống tới 6 và mủ cao su sẽ đông lại, nguyên nhân do hoạt động của vi khuẩn Để tránh đông đặc của mủ cao su trong quá trình bảo quản, người ta sử dụng ammoniac Ammoniac vừa là chất nâng chỉ số pH vừa là chất diệt khuẩn và làm cho mủ cao su không bị ảnh hưởng bởi điểm đẳng điện của nó

Độ dẫn diện của mủ cao su biến đổi tỷ lệ nghịch theo hàm lượng của cao su trong mủ cao su Serum là chất ảnh hưởng mạnh đến độ dẫn điện của mủ cao su do nó chứa các muối hòa tan và các ion

- Tính chất keo:

Serum là pha phân tán của mủ cao su, serum có thể tách ra khỏi mủ cao su bằng cách ly tâm tốc độ cao hoặc dùng màng lọc cực mịn Trong serum, hàm lựơng chất khô chiếm 8 - 10% Serum có hiệu ứng tyndall mãnh liệt nhờ chứa nhiều chất hữu cơ hợp thành dung dich thể giao trạng

Hạt cao su là pha bị phân tán của mủ cao su, kích thước của hạt cao su không đồng nhất và hơn 90% hạt cao su có kích thước nhỏ hơn 0,5 m

Về khả năng tích điện của các hạt cao su là do các hạt cao su đựơc bao bọc bởi một lớp protein, tuy nhiên về bản chất của lớp protein này cũng chưa được làm rõ, nhưng nó quyết định tính ổn định trạng thái keo của mủ cao su Có thể hình dung phân

tử protein qua công thức tổng quát:

NH2 – Pr – COOH (Pr – chuỗi protein) Theo thuyết hiện nay, người ta trình bày phân tử ở điểm đẳng điện qua ion hỗn hợp hai trạng thái :

NH2 – Pr – COOH  +

NH2 – Pr – COO- Như vậy trong vùng dung dịch axit ta có:

Mủ cao su tươi có chỉ số pH ~ 7,0 các hạt keo cao su đều mang điện tích âm như các trường hợp đa số các dạng nhũ tương thiên nhiên Điện tích cùng dấu âm hoặc cùng dấu dương đẩy nhau làm cho hệ phân tán ổn định trong serum Mặt khác, protein còn

có tính ái lực với nước mạnh giúp cho các hạt keo cao su có được lớp vỏ hydrat bao quanh chống lại sự va chạm của các hạt keo và đó cũng làm tăng sụ ổn định của mủ cao su

- Sự đông tụ của mủ cao su:

+ Đông đặc tự nhiên: Mủ cao su tươi nếu để ngoài trời sẽ tự nhiên đông đặc lại Hiện tượng này là do các enzyme hay vi khuẩn biến đổi hóa học mà gây ra Khi mủ cao

su đông đặc, pH của dung dịch giảm xuống, tính axit này làm cho người ta nghĩ đến tác

dụng của enzyme hay vi khuẩn tới những cấu tạo mủ cao su phi cao su Khi người ta giữ mủ cao su ở pH bằng 8, sự đông đặc vẫn còn xảy ra Người ta cho rằng do các lipid phức hợp của mủ cao su, phosphatid, lecithid đều bị dehydrat hóa bởi enzyme, kết quả tạo ra savon không tan thay thế lớp protein của các hạt keo cao su và gây ra sự đông tụ

+ Đông đặc bằng axit: Là dùng axit để hạ chỉ số pH của mủ cao su xuống cho đến khi sự ổn định của mủ cao su không còn nữa, mủ cao su sẽ mất ổn định và hạt keo cao su đông tụ lại Khi cho axit vào mủ cao su, sự đông tụ sẽ xảy ra nhanh khi pH giảm xuống đến giá trị quanh điểm đẳng điện, sức đẩy tĩnh điện giữa các hạt keo không còn nữa và mủ cao su đông tụ lại Khoảng đông tụ của mủ cao su là 3,0 < pH < 6,0

Trong công nghiệp người ta dùng axit formic (dùng khỏang 0,5% so với lượng

mủ cao su) và tốt nhất là dùng axit axetic (lượng dùng 1%) vì chúng có giá trị kinh tế

và dễ sử dụng

+ Đông tụ với muối hoặc chất điện giải: Cũng như các trạng thái keo khác, khi dung dịch điện giải thêm vào mủ cao su làm thay đổi trạng thái tích điện của chúng, và khi điện tích của hạt keo bị mất, chúng đông tụ xuống Chủ yếu tác dụng của muối là tác động của các cation vì các hạt keo cao su tích điện âm Khi các cation có điện tích cao sẽ có tác động mạnh hơn đến sự đông tụ cao su so với các cation có điện tích nhỏ

+ Đông tụ bằng cách khuấy trộn: Sự khuấy trộn mạnh kéo dài làm tăng động năng của hạt keo và khi động năng đạt tới giá trị nào đó sẽ thắng được lực đẩy của lớp

vỏ điện tích và chúng keo tụ lại Phương pháp khuấy trộn được ứng dụng trong công nghiệp chế biến mủ cao su theo phương pháp CEXCO chế tạo mủ tờ

+ Đông tụ bởi nhiệt: Làm lạnh kéo dài ở nhiệt độ -150C cũng làm cho mủ cao su keo tụ Khi đun nóng mủ cao su ở nhiệt độ cao cũng dẫn đến sự keo tụ của mủ cao su

- Bảo quản mủ cao su:

Do đặc điểm của quá trình khai thác, thu gom, vận chuyển và chế biến mủ mủ cao su cần có thời gian và tránh sự keo tụ của mủ cao su trước khi vào chế biến, người

ta thường bảo quản mủ cao su từ khi khai thác Cách bảo quản hữu hiệu nhất là sử dụng ammoniac cho vào cùng với mủ ngay từ khâu khai thác

Để bảo quản lâu dài mủ cao su đã được cô đặc (mủ kem) làm nguyên liệu cho quá trình chế tạo các sản phẩm cao su người ta phải dùng đến ammoniac và một số chất sát trùng cùng các chất phụ trợ, ví dụ như savon giúp tăng độ ổn định của mủ cao su

- Cô đặc mủ cao su:

+ Kem hóa: Dùng hóa chất giúp cho mủ cao su tạo kem và loại bỏ serum Khi cho chất tạo kem (gomme adragante, agar-agar, sodium aginate…) với một số chất phụ trợ ammonium oleate, mủ cao su bị phân lớp, phần mủ cô đặc sẽ nổi lên trên, serum nặng hơn ở dưới Loại bỏ phần serum ta thu được mủ kem có hàm lượng cao su cao hơn mủ cao su chưa tách serum Trong serum chỉ còn chứa lượng mủ cao su rất nhỏ khoảng 1% - 2% Phương pháp làm mủ kem này có nhiều ưu điểm nhưng nó cũng có nhược điểm là nó dễ làm thay đổi thành phần mủ cao su và phải thử nghiệm chính xác mới có thể xử lý những loại mủ cao su trái quy tắc

+ Ly tâm: Làm đậm đặc mủ cao su theo phương pháp ly tâm là cách làm phổ biến nhất để thu được mủ mủ cao su đậm đặc Mủ cao su sau khi ly tâm cho sản phẩm

cô đặc chứa tới 60% - 62% cao su Phương pháp này dựa trên sự khác biệt tỷ trọng giữa cao su và serum Kết quả tách cao su trong phương pháp ly tâm ít hoàn toàn hơn

so với phương pháp kem hóa vì thế còn lại trong pha serum lượng cao su 5% - 10% làm cho pha serum có màu trắng như sữa Do quá trình ly tâm, các hạt cao su trong mủ

ly tâm có kích thức lớn hơn các hạt cao su còn lại trong pha serum Các hạt cao su trong phần thải của nước thải của quá trình ly tâm có diện tích bề mặt lớn tương ứng với bề mặt hấp phụ cao Từ phần loại thải của quá trình ly tâm người ta đánh đông và thu được cao su (cao su ―skim‖), cao su thu được từ nguồn này có chất lượng kém hơn cao su lấy từ mủ cao su nguyên chất do chứa lượng chất rắn không phải là cao su lên tới 25%, trong khi thành phần này trong cao su xông khói RSS chỉ chứa 7% - 10%

Phương pháp ly tâm để làm đặc mủ cao su là phương pháp chủ yếu để sản xuất

mủ cao su thành phẩm hiện nay trong công nghiệp chế biến cao su nhờ tính ổn định của phương pháp và giữ được mủ cao su có thành phần chất lượng đồng đều Tuy nhiên nước thải của quá trình này còn chứa đến 10% cao su nên phải thu hồi nếu không đây

sẽ là nguồn gây ô nhiễm môi trường trầm trọng

1.1.2 Tình hình sản xuất cao su ở Việt Nam

Cao su là một nông sản được chú trọng tại Việt Nam những năm gần đây Hiện tại, sản lượng cao su của Việt Nam đứng thứ 4 trên thế giới, chiếm khoảng 10% tổng sản lượng cao su trên thế giới [13] Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước ta, cùng với các ngành kinh tế khác, nhu cầu sử dụng nguyên liệu cao su ngày càng lớn và mở rộng kể cả trong nước và thị trường quốc tế Ở nước ta hiện nay, Chính phủ đã ban hành Quyết định số 750/TTg ngày 03/6/2009 về Phê duyệt Quy hoạch phát triển cao su đến năm 2015 và tầm nhìn đến năm 2020 Theo đó, mục tiêu đến năm

2015, cả nước sẽ có 800.000 ha cao su và sản lượng mủ đạt 1,2 triệu tấn

Năm 2012, tổng sản lượng cao su thiên nhiên sản xuất đạt 11,4 triệu tấn tăng 3,97% so với năm 2011 Trong đó, châu Á chiếm ưu thế vượt trội khi chiếm tỉ trọng khoảng 93% trong tổng sản lượng sản xuất của thế giới Nhóm các nước sản xuất cao

su thiên nhiên lớn nhất thế giới là Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Việt Nam chiếm 82% trong tổng số sản lượng sản xuất của thế giới Nhóm các nước tiêu thụ cao su thiên nhiên lớn nhất thế giới là Trung Quốc (33,5%), Mỹ (9,5%), Ấn Độ (8,7%), Nhật Bản (6,6%) Riêng Trung Quốc trung bình 5 năm qua chiếm 32% tổng sản lượng tiêu thụ cao su thiên nhiên và chiếm đến 25% tổng kim ngạch nhập khẩu cao su thiên nhiên toàn cầu Tốc độ tăng trưởng diện tích bình quân giai đoạn 2010 - 2011 đạt 3,8%/năm Tổng diện tích trồng cao su thiên nhiên trên thế giới tính đến đầu năm 2012 đạt 9,56 triệu ha [13]

Tính đến cuối năm 2012, Việt Nam đứng thứ 5 trên thế giới về sản lượng khai thác cao su thiên nhiên nhiên với tỉ trọng khoảng 7,6% tương đương 863.600 tấn và

đứng thứ 4 về xuất khẩu cao su thiên nhiên trên thế giới, chiếm thị phần khoảng 10,3% tương đương 1,02 triệu tấn Tính riêng 4 nước Thái Lan, Indonesia, Malaysia và Việt Nam đã chiếm đến 87% tổng sản lượng xuất khẩu cao su thiên nhiên toàn thế giới

Bảng 1.3 Bảng số liệu thống kê của các nước tính đến cuối năm 2012

TT Chỉ tiêu Thái Lan Indonesia Malaysia Ấn Độ Việt Nam

(*) Noại trừ Việt Nam, các nước còn lại lấy theo số liệu cuối thánh 02/2012

Trong hai năm trở lại đây Việt Nam đã vươn lên đứng thứ 5 thế giới về diện tích trồng cao su, cụ thể năm 2012 diện tích cao su các nước như sau: Thái Lan (2,756 triệu ha), Indonesia (3,456 triệu ha), Trung Quốc (1,07 triệu ha), Malaysia (1,048 triệu ha), Việt Nam (0,91 triệu ha), Ấn Độ (0,737 triệu ha)

Xét về sản lượng khai thác, Việt Nam vẫn thấp hơn so với 4 quốc gia trên Nhưng xét về năng suất khai thác, Việt Nam đứng thứ hai thế giới, năm 2012 đạt 1,71 tấn/ha, đứng đầu là Ấn Độ đạt 1,82 tấn/ha, bỏ xa mức bình quân của toàn thế giới là 1,1 tấn/ha Bình quân trong 5 năm trở lại đây năng suất của Việt Nam đạt 1,70 tấn/ha, trong khi đó ở Ấn Độ đạt 1,82 tấn/ha, Thái Lan đạt 1,68 tấn/ha, Indonesia đạt 1 tấn/ha

su tại các tỉnh miền núi phía Bắc Hiện tại toàn quốc có khoảng 39 nhà máy chế biến

mủ cao su đang họat động, không kể các cơ sở chế biến cao su nhỏ và hợp tác xã Sản

phẩm chủ yếu là cao su xông khói RSS và mủ cao su tự nhiên Phần lớn cao su được xuất khẩu ra nước ngoài, một phần cung cấp cho nhu cầu công nghiệp sản xuất ở trong nước nước như: sản xuất lốp xe, sản xuất cao su công nghiệp, đệm mút, găng tay cao

su, bao cao su

Về kinh tế, năm 2012 Việt Nam xuất khẩu 1,02 triệu tấn cao su thiên nhiên, đạt kim ngạch 2,85 tỉ USD tăng 25% về lượng và 11,7% về giá trị Nhập khẩu khoảng 302.000 tấn, giảm 16,6% so với năm 2011 Thị trường nhập khẩu chủ yếu là Campuchia (chiếm 59%) và thị trường xuất khẩu chủ yếu là Trung Quốc (chiếm 40%) Sản lượng xuất khẩu của các doanh nghiệp cao su thiên nhiên niêm yết chiếm tỉ trọng rất nhỏ so với toàn ngành từ 3% - 4% tương đương 28 - 30 nghìn tấn [13]

Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích kinh tế, hoạt động của ngành khai thác và chế biến mủ cao su đang tạo nên nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường

1.1.3 Tình hình sản xuất cao su ở Thanh Hóa

Hiện nay toàn tỉnh Thanh Hóa có khoảng 16.000 ha cây cao su, tập trung chủ yếu tại các huyện miền núi phía Tây như Như Xuân, Ngọc Lặc, Thạch Thành, Cẩm Thủy; Thọ Xuân; năng suất đạt 1,1 tấn mủ khô/ha/năm, giá trị trung bình ước đạt 71 triệu đồng/ha/năm [3] Toàn tỉnh hiện có 05 cơ sở chế biến mủ cao su quy mô công nghiệp, bao gồm:

- Công ty TNHH MTV Cao su Thanh Hóa - huyện Cẩm thủy;

- Công ty TNHH MTV Thống nhất Thanh Hóa - huyện Yên Định;

- Nông trường Lam Sơn Thanh Hóa - huyện Ngọc Lặc;

- Nông trường Quốc Doanh Vân Du Thanh Hóa - huyện Thạch Thành;

- Công ty TNHH thương Mại Nhật Minh - huyện Ngọc Lặc

Do đặc tính cho mủ của cây cao su nên thời gian khai thác mủ tối đa chỉ khoảng

7 tháng/năm, kéo theo đó là hoạt động của các cơ sở chế biến mủ cao su chỉ tập trung

từ tháng 3 đến tháng 10 hàng sau

1.2 Công nghệ chế biến mủ cao su và nguồn phát sinh dòng thải kèm theo

Ở Việt Nam hiện tồn tại 3 lọai quy trình công nghệ chế biến mủ cao su đó là: (1) - Quy trình chế biến cao su RSS (Crep) từ mủ nước

(2) - Quy trình chế biến cao su RSS (Crep) từ mủ tận thu, mủ tạp

(3) - Quy trình chế biến mủ kem (latex cô đặc)

Hiện nay trên đại bàn tỉnh Thanh Hóa chỉ áp dụng hai loại dây chuyền công nghệ sản xuất là (1) và (2)

a Qui trình chế biến cao su RSS (Crep ) từ mủ nước

Mủ nước được vận chuyển về nhà máy, từ xe bồn chuyển sang chứa trong các bồn chứa, mủ nước được loại bỏ các tạp chất lớn qua lưới lọc Khấy trộn đều trong bồn, để yên khoảng 15 phút, sau đó xả xuống mương đánh đông Mương đánh đông có chiều dài khoảng 28 mét, chiều sâu chừng khoảng 30cm, chiều rộng khoảng 50 cm Ở đây axit acetic được thêm vào theo tỷ lệ 1% - 2% axit/tấn mủ khô pH trong mương đạt giá trị 5,0 - 5,2 Công nhân dùng dầm khấy trộn đều axit với mủ trong mương đánh đông Quá trình đông tụ cao su kéo dài khoảng 4 giờ Thời gian lưu giữ cao su trong mương là 10 - 16 giờ nhằm ổn định khối mủ đông Sau thời gian này cao su đông tụ kết thành khối, để lấy mủ ra khỏi mương người ta cho thêm nước vào mương để tấm mủ cao su nổi lên, sau đó chuyển tấm mủ cao su sang công đoạn ép tách nước và bọt khí sau đó qua các công đoạn cán ép Công đọan cán ép này còn là quá trình rửa cao su nên

sử dụng rất nhiều nước Tiếp theo là quá trình băm hạt, tấm cao su được được xé thành miếng nhỏ vụn và hút qua dàn tách nước bằng bơm áp lực Mủ cao su sau khi được rửa sạch làm ráo nước được rơi vào thùng sấy và chuyển vào lò sấy Quá trình sấy trực tiếp bằng không khí nóng chủ yếu là dùng khí đốt dầu có pha loãng bằng không khí sạch Nhiệt độ sấy dao động khỏang 1050

C - 1100C, thời gian sấy kéo dài khoảng 2h30’ - 3h00’ Sau khi ra khỏi lò sấy cao su được để nguội và ép đóng gói vào bao nylon

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ chế biến cao su RSS (Crep ) từ mủ nước

Nước thải phát sinh từ khâu đánh đông, từ quá trình cán kéo, băm cốm, cán xé Ngoài ra nước thải còn phát sinh do quá trình rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng Đặc điểm của quy trình này sử dụng mủ nước có bổ sung amoniac làm chất

Mủ nước

Cán crep

NƯỚC THẢI Axit

chống đông Sau đó, đưa về nhà máy dùng acid để đánh đông, do đó ngoài tính chất chung là nồng độ BOD, COD, SS rất cao, nước thải từ dây chuyền này có độ pH thấp

và hàm lượng nitơ cao

b Quy trình chế biến cao su RSS (Crep) từ mủ tận thu, mủ tạp

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ chế biến cao su RSS (Crep) từ mủ tận thu, mủ tạp

Mủ tạp gồm các loại cao su tận thu do rơi vãi trong quá trình thu mủ nước, cao

su dính tại vỏ cây, cao su dính ở miệng chén thu, cao su từ các phương tiện vận chuyển, cao su bị đông tụ tự nhiên do bảo quản không đúng v.v Đặc điểm của loại

Tách nước

Nước thải Nhập kho phân loại

mủ này là chứa rất nhiều tạp chất cơ học như đất, đá sỏi, rác, vỏ cây, lá cây và đặc biệt

là có mùi hôi thối do bị phân hủy trong tự nhiên

Sau khi thu gom mủ tạp, đưa vào kho, từ đây mủ tạp được nghiền, cán, băm nhỏ, rửa nhằm lọai bỏ vật ngoại lai và rửa sạch khỏi mùi hôi thối Công đọan chính ở đây là cán nghiền xé nhỏ và rửa nhiều lần Sau khi rửa cao su được làm ráo và sấy khô

Do khối cao su bị phân hủy tự nhiên nên không thể rửa sạch các tạp chất và mùi Khi sấy một số một số chất mùi hôi bay ra và lan tỏa trong không khí gây mùi khó chịu cho khu vực nhà máy và lân cận

Do quá trình rửa cần rất nhiều nước nên dây chuyền chế biến mủ tạp cho một lựơng nước thải tương đối lớn Nước thải phát sinh từ quá trình ngâm, từ quá trình cán băm, cán tạo tờ, băm cốm, rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng Mủ tạp lẫn khá nhiều đất cát và các loại chất lơ lửng khác Do đó, nước thải từ dây chuyền này chứa rất nhiều đất cát, màu nước thải thường là màu nâu, đỏ, mùi hôi thối

c Quy trình chế biến mủ kem (latex cô đặc)

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ chế biến mủ kem (latex cô đặc)

Mủ latex cô đặc là mủ cao su đã được loại bỏ bớt serum Qui trình lọai bỏ serum hiện đang được sử dụng nhiều trong các nhà máy chế biến mủ cao su là phương pháp

Mủ latex đặc Thêm amoniac

Đóng phuy

Rerum

Đánh đông Crep

ly tâm Quá trình ly tâm dựa trên nguyên tắc chênh lệch tỷ trọng của hạt cao su và serum, hạt cao su có tỷ trọng là 0,92 g/ml trong khi đó serum có tỷ trọng là 1,02 g/ml Như vậy khi ly tâm phần cao su sẽ tập trung vào phía trong gần trục ly tâm, serum tập trung phía ngoài gần vỏ máy ly tâm Phần latex nằm phía trong gần trục ly tâm được tập trung nhiều hạt cao su trở nên đậm đặc hơn, phần latex nằm phía ngoài cũng vì vậy

mà có hàm lượng hạt cao su ít hơn Latex nguyên liệu được cấp vào khoảng cách giữa serum và latex đặc Phương pháp ly tâm liên tục Sản phẩm ly tâm - latex đậm đặc goi

là mủ kem có hàm lượng cao su cao từ 60% - 62% được bổ sung thêm ammoniac, chất

ổn định và đóng vào thùng phuy bán cho các xí nghiệp, nhà máy sản xuất đồ cao su công nghiệp và dân dụng

Phần mủ latex loãng, chứa 6% - 10% cao su được thu hồi, cho qua tháp giải hấp thụ ammoniac và đem đông tụ theo quy trình đông tụ cao su crep Cao su crep thu được

từ quá trình này có chất lượng kém hơn crep thu từ mủ cao su latex nguyên chất

Nước thải trong dây chuyền này phát sinh từ quá trình ly tâm, rửa máy móc thiết

bị và vệ sinh nhà xưởng Do dây chuyền sản xuất này không thực hiện quy trình đánh đông nên không sử dụng axit mà chỉ sử dụng amoniac, lượng amoniac đưa vào khá lớn khoảng 20 kg NH3/tấn nguyên liệu Vì vậy đặc điểm chính của loại nước thải dây chuyền này là có pH cao (pH = 9 ÷ 11); BOD, COD và hàng lượng nitơ rất cao

1.3 Đặc trưng và tính chất nước thải chế biến cao su

Quy việc phân tích công nghệ chế biến mủ cao su hiện nay cho thấy, đặc thù của ngành công nghiệp chế biến mủ cao su là sử dụng nhiều nước Nước thải có thành phần rất phức tạp, chứa nhiều họ chất hữu cơ, vô cơ khác nhau nên dễ bị phân hủy và gây nên mùi hôi thối rất khó chịu

Nước trong quá trình chế biến mủ cao su từ các công đọan đánh đông và ly tâm chứa nhiều chất hữu cơ gây ra COD và BOD rất cao cỡ hàng nghìn miligram trong một lít, ngoài ra còn các chất ô nhiễm khác Nước thải này bao gồm nước rửa, một lượng nhỏ mủ cao su không đông, huyết thanh có chứa một lượng ít protein, carbonhydrate,

lipit, carotenoid và muối Ngoài ra nước thải chế biến cao su còn chứa khoảng 0,1% - 1% lượng mủ cao su chưa đông tụ (đôi lúc nước thải từ khâu ly tâm còn chứa lượng cao su nhiều hơn nữa) Cao su là chất khó bị phân hủy trong thiên nhiên và nó gây ra những rắc rối cho quá trình xử lý nước thải như: đóng vón, gây tắc nghẽn đường ống, kẹt bơm đóng váng dày trên bề mặt các hồ sinh học xử lý nước thải, đây là vấn đề cần phải giải quyết

Ngoài ra, nước thải từ nhà máy chế biến mủ cao su luôn có hàm lượng rất cao amoni do cần đưa vào để chống đông tụ, bảo quản latex trong khâu khai thác vận chuyển và lưu trữ Xử lý nước thải bằng vi sinh vật rất khó giảm lượng lớn amoni trong nước thải tới giới hạn cho phép Cho đến nay các hệ thống xử lý nước thải cao su thường gặp ở Việt nam chưa giải quyết triệt để vấn đề amoni trong nước thải sau xử lý, hàm lượng amoni sau xử lý luôn cao hơn tiêu chuẩn thải cho phép theo QCVN 01:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến cao

su thiên nhiên (cột B)

Trong nước thải ngành chế biến mủ cao su còn chứa nhiều các chất ăn mòn kim loại, trong đó muối ammoni là chất ăn mòn mạnh, các thiết bị bằng kim lọai, thép trong hệ thống xử lý nước thải rất dễ bị rỉ sét và hư hỏng do ăn mòn

Trung bình, để sản xuất cao su theo tiêu chuẩn Việt Nam hoặc Cao su tấm xông khói (RSS) thải ra khoảng 25 m3

nước thải/tấn sản phẩm, sản xuất các loại sản phẩm cao su khác sinh ra khoảng 35 m3

nước thải/tấn sản phẩm, còn sản xuất mủ cao su tự nhiên tập trung sinh ra khoảng 18 m3

nước thải/tấn sản phẩm [22]

Nhìn chung nước thải chế biến cao su mủ nước có pH thấp, trong khoảng 4,2 đến 5,2 do việc sử dụng axit để làm đông tụ mủ cao su Các hạt cao su tồn tại trong nước ở dạng huyền phù với nồng độ rất cao Các hạt huyền phù này là các hạt cao su

đã đông nhưng chưa kết thành mảng lớn, phát sinh trong giai đoạn đánh đông và cán crep Các hạt cao su tồn tại ở dạng nhũ tương và keo phát sinh trong quá trình rửa bồn chứa, rửa các chén ly tâm nước tách từ mủ ly tâm và cả trong giai đoạn đánh đông

Trong nước thải còn chứa một lượng lớn protein hòa tan, axit (dùng trong quá trình đánh đông) và N-NH3 dùng trong quá trình kháng đông Hàm lượng COD trong nước thải rất cao, có thể lên đến 15000 mg/l, nưới thải có mùi hôi thối khó chịu

Bảng 1.4 Đặc trưng chung của nước thải chế biến mủ cao su [17]

Bảng 1.5: Đặc trưng nước thải chế biến mủ cao su ở một số nhà máy tại khu vực Đông Nam - Việt Nam [17]

Hiệp

Quản Lợi

Tân Lập

Tân Biên

Vên Vên Bố Lá Xuân

1.4 Tổng quan xử lý nước thải cao su

1.4.1 Công nghệ xử lý nước thải chế biến cao su

Nước thải chế biến mủ cao su chứa nồng độ 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… Từ những năm cuối thập kỷ 70 và đầu 80, các nhà khoa học trên thế giới

đã nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ xử lý nước thải vào thực tế sản xuất Kết quả công nghệ xử lý bằng hồ sinh học qua nhiều bậc được hoặc sử dụng công nghệ kết hợp hóa lí với sinh học để xử lí nước thải coi là phù hợp và được áp dụng tại nhiều nhà máy chế biến cao su, cụ thể như:

- Hệ thống bùn hoạt tính (màng biofilm) kết hợp với tháp khử nitơ

- Hệ thống kết hợp xử lý UASB và anoxic - aerotank

a Hệ thống hồ kị khí - Hồ tùy nghi

Công nghệ này được áp dụng xử lý loại nước thải có nồng độ BOD khoảng 3.000 mg/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 axit hóa): Vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành axit và các chất hữu cơ mạch ngắn

- Giai đoạn 2: Các sản phẩm là các 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/m3/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

Sau hồ kỵ khí, nước thải có nồng độ BOD khoảng 600 - 800mg/l, hàm lượng nitơ cao, 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 kỵ khí Hồ có chiều sâu từ 1m đến 2m, thích hợp cho việc phát triển của tảo và các quá trình phân hủy của sinh vật tùy nghi Nitơ trong nước thải khi đó được tảo, thực vật hấp thu tạo thành protein Vào ban ngày hoặc khi nhiều nắng, quá trình quang hợp của tảo diễn ra mãnh liệt Khi quang hợp tảo hấp thụ khí

CO2 hoặc bicarbonat (HCO3-) trong nước và nhả ra khí oxy, pH của nước tăng nhanh, vào thời điểm cuối buổi chiều, pH của hồ có thể đạt trên 10 Nồng độ oxy tan trong nước thường ở mức siêu bão hòa, có thể đạt tới 20mg/l Song song với quá trình quang hợp là quá trình hô hấp (phân hủy chất hữu cơ để tạo ra năng lượng, ngược với quá trình quang hợp) xảy ra Trong khi hô hấp, tảo thải ra khí CO2, tác nhân làm giảm pH của nước Vào ban đêm hoặc ngày ít nắng, quá trình hô hấp chiếm ưu thế có thể gây thiếu oxy trong nước và làm giảm pH

Như vậy có thể thấy 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 kỵ 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/m3/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 Đối với hồ tùy nghi người ta phải vớt thường xuyên lớp váng trên bề mặt 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

b 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

c 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 tổng hợp tế bào mới và tạo thành NO3

- Nước thải sau hồ làm thoáng có nồng độ chắt rắn lơ lửng lớn khoảng 900mg/l

Do đó được tiếp tục xử lý ở hồ hoàn thiện Thời gian lưu nước trong hồ là 3 ngày Thể tích 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

d 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 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

e Hệ thống UASB

Bể UASB là một bể xử lý với lớp bùn dưới đáy, có hệ thống tách và thu khí, nước ra ở phía trên Khi nước thải được phân phối từ phía dưới lên sẽ đi qua lớp bùn, các vi sinh vật kỵ khí có mật độ cao trong bùn sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải Bên trong bể UASB có các tấm chắn có khả năng tách bùn bị lôi kéo theo nước đầu ra Về đặc điểm, cả ba quá trình phân hủy - lắng bùn - tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình Sau khi hoạt động ổn định trong bể UASB hình thành loại bùn hạt có mật độ vi sinh rất cao, hoạt tính mạnh và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Cơ chế phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ là một quá trình phức tạp gồm các giai đoạn chủ yếu sau [16]

- Giai đoạn 1 - Giai đoạn thuỷ phân: Dưới tác dụng của các enzim hyđrolaza do

vi sinh vật tiết ra, các hợp chất hữu cơ phức tạp có phân tử lượng lớn như protein, gluxit, lipit,… được phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản có phân tử lượng nhỏ như đường, peptit, glyxerin, axit amin, axit béo… Trong giai đoạn thuỷ phân, phần lớn các hợp chất gluxit được phân huỷ nhanh, các hợp chất protein được phân huỷ chậm hơn, các hợp chất hữu cơ phân tử lượng lớn như xenlulo thường được phân huỷ chậm

và không triệt để do cấu trúc phức tạp

- Giai đoạn 2 - giai đoạn lên men axit hữu cơ: Các sản phẩm thuỷ phân sẽ được các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hoá, các sản phẩm thuỷ phân sẽ được phân giải yếm khí tiếp tục tạo thành axit hữu cơ phân tử lượng nhỏ như axit propionic, axit butyric, axetic, … các rượu, anđehit, axeton và cả một số axit amin Đặc biệt trong giai đoạn này các axit amin hình thành trong thuỷ phân protein cũng sẽ được khử amin, một phần các amin (- NH2) được vi sinh vật sử dụng cho sinh trưởng và phát triển, phần còn lại trong nước thải được chuyển hoá thành amon NH4

+

Thành phần của các sản phẩm lên men phụ thuộc vào bản chất các chất ô nhiễm, tác nhân sinh học và điều kiện môi

trường Trong giai đoạn này BOD5 và COD giảm không đáng kể nhưng pH của môi trường có thể giảm mạnh

- Giai đoạn 3 - Giai đoạn lên men tạo axit axetic: Các sản phẩm lên men phân tử lượng lớn như axit béo, axit lactic sẽ được từng bước chuyển hoá đến axit axetic:

3CH3-CHOH-COOH 2CH3-CH2-COOH + CH3-COOH + CO2 + 2H2O axit lactic axit propionic axit axetic

Các axit béo phân tử lượng lớn được cắt từng bước tại nguyên tử C_ :

Rn- CH2- CH2- COOH Rn-1- COOH + CH3-COOH

axit béo axit béo mạch ngắn hơn axit axetic

Mùi của hỗn hợp lên men rất khó chịu do các sản phẩm trao đổi chất được hình thành đặc biệt từ quá trình phân giải Protein và các axit amin: H2S, Inđol, scatol và mercaptan Trong phân giải yếm khí, dưới tác dụng của các ezim bùn thường có màu đen Quá trình khí hoá dễ làm cho bùn nổi thành màng do khí thoát ra kéo thoe sinh khối

- Giai đoạn 4 - Giai đoạn metan hoá: Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong

toàn bộ quá trình xử lý yếm khí, nhất là khi xử lý yếm khí thu biogas Hiệu quả xử lý

sẽ cao khi các sản phẩm trung gian được khí hoá hoàn toàn

Dưới tác dụng của các vi khuẩn lên men metan, các axit hữu cơ bị decacboxyl hoá tạo khí metan Trong xử lý yếm khí khí metan được tạo thành tlợn 2 cơ chế chủ yếu là khử CO2 và decacboxyl hoá

+ Decacboxyl hoá: Khoảng 70% CH4 được tạo thành do decacboxyl hoá axit hữu cơ và các chất trung tính

H 2 O

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

CO2 CH4 + 2H2O

Trong giai đoạn này, các sản phẩm chậm hoặc khó phân giải như xenluloza, axit béo phân tử lượng lớn tiếp tục bị phân huỷ và tạo ra rất nhiều khí CO2 và CH4, pH của môi trường tăng và chuyển sang kiềm nhẹ Các ion amin của môi trường tác dụng với

CO2 tạo ra muối cacbonat làm cho môi trường có tính đệm [16]

f Hệ thống bùn hoạt tính (màng biofilm) kết hợp với tháp khử nitơ

Đây là công nghệ cải tiến thích hợp cho các đơn vị chế biến mủ cao su có diện tích xử lý hạn hẹp Để áp dụng có hiệu quả công nghệ này, nước thải trước tiên được tách tối đa lượng cao su còn lại trong nước thải bằng các biện pháp như: lắng, gạn mủ, tuyển nổi Theo công nghệ này, nước thải chế biến mủ cao su được thu vào bể gạt mủ, tại đây chất thải sẽ bị xử lý nhờ quá trình trọng lực, các loại mủ sẽ nổi lên và được vớt thủ công ra ngoài Sau đó, nước thải được đưa sang bể điều hòa sau khi qua song chắn rác tinh nhằm giữ lại các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ các chất bẩn có trong nước thải cho các công trình xử lý phía sau Nước thải trong bể điều hòa có thể được trộn đều bằng khí hoặc khuấy trộn cơ khí, đồng thời phân hủy ít lượng chất bẩn (từ 5 - 10% COD) Từ bể điều hòa 2, nước thải được bơm lên bể keo tụ, tại bể keo tụ, phèn sẽ được bơm định lượng vào nhằm tạo phản ứng, xảy ra quá trình keo tụ, liên kết các hạt chất bẩn thành dạng huyền phù, tiếp theo được bơm định lượng vào bể tạo bông, hóa chất polymer được châm vào, các bông cặn hình thành sẽ liên kết với nhau thành khối lớn hơn nhờ hóa chất này Sau bể tạo bông, nước thải chảy vào bể tuyển nổi, nước thải tại đây được trộn chung với khí từ dưới lên tạo thành hỗn hợp, nước nổi

từ dưới lên, tách cách bông cặn từ quá trình tạo bông, giảm lượng chất hữu cơ, tạo hiệu quà cho các quá trình sau

4NADH 2 4NAD

Sau tuyển nổi, nước thải chảy vào bể trung gian rồi được bơm định lượng vào tháp khử Nitơ nhằm giảm bớt lượng Nitơ Từ tháp khử Nitơ, nước thải sẽ được dẫn qua trình xử lý sinh học tiếp theo là bể Biochip MBBR Tại đây có các giá thể động với diện tích bề mặt rất lớn do đó làm tăng nồng độ bùn trong bể Hỗn hợp bùn nước và giá thể được xáo trộn đều bằng hệ thống phân phối khí từ máy thổi khí Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý này là các giá thể động có lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt Những giá thể này được thiết kế với bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofim dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lững trong nước

Nước thải sau khi qua bể MBBR sẽ có nồng độ BOD giảm thất hơn 500 mg/l đảm bảo an toàn và ổn định khi vào Mương oxy hóa Tại đây, các chất hữu cơ còn lại trong nước thải sẽ được xử lý triệt để Máy khuấy trộn được vận hành liên tục nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động Trong điều kiện làm thoán kéo dài, quần thể vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở trạng thái lơ lửng (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất vô cơ đơn giản như CO2 và nước… theo phản ứng sau:

Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí  H2O + CO2 + sinh khối mới Nước thải sau khi ra khỏi mương oxy hóa sẽ chảy qua bể lắng Tại đây, xảy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn (vi sinh vật) Phần bùn lắng này chủ yếu là

vi sinh vật trôi ra từ mương oxy hóa Phần bùn sau khi lắng được bơm tuần hoàn về mương oxy hóa nhằm duy trì nồng độ vi sinh vật hoạt động

Phần nước trong sau khi qua bể lắng sẽ chảy qua bể khử trùng, hóa chất khử trùng (dung dịch Chlorine) được bơm hóa chất bơm đồng thời vào bể để xử lý triệt để các vi trùng gây bệnh như E.Coli, Coliform… Nước thải sau khi qua bể khử trùng đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên QCVN 01:2008/BTNMT, cột B và được xả ra nguồn tiếp nhận

Công nghệ này có khả năng làm giảm khoảng 98% nồng độ BOD trong nước

thải cao su Nhược điểm của hệ thống này là tốn năng lượng và chi phí đầu tư, bảo dưỡng, vận hành lớn; đòi hỏi kỹ thuật vận hành cao

g Hệ thống kết hợp xử lý UASB và anoxic - aerotank

Công nghệ này thường áp dụng đối với nước thải có nồng độ COD cao khoảng 15.000 đến 18.000 mg/l, nitơ cao; thích hợp cho các đơn vị chế biến mủ cao su có lưu lượng nước thải lớn những diện tích xử lý lại hạn chế Cũng giống như đối với hệ thống trên nước thải trước tiên được thu hồi mủ và giảm tối đa và chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải Theo công nghệ này, nước thải chế biến mủ cao su được xử lý theo các bước sau:

- Mương thu nước thải mủ cao su - Bể chứa: Nước thải phát sinh được thu gom

về mương thu gom Sau khi tách rác và mủ khối có kích thước lớn, nước thải được bơm qua bể chứa Từ bể chứa, nước thải dược bơm lên bể keo tụ mủ

- Bể keo tụ mủ - Bể tách mủ: Tại bể keo tụ mủ, hóa lý keo tụ mủ được đưa vào

với liều lượng nhất định Trong bể, hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn sẽ hòa trộn nhanh, đều hóa chất với nước thải đầu vào Nước tự chảy từ bể keo tụ mũ sang bể tách

mũ, mũ được tập trung dưới đáy bể, nước trong tự chảy qua bể điều hòa

- Bể điều hòa: Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ nước

thải Đồng thời, bể còn có chức năng hỗ trợ các công trình xử lý kỵ khí và xử lý nito của các công trình phía sau

- Bể phản ứng - Bể keo tụ tạo bông - Bể lắng: Nước thải từ bể điều hòa bơm lên

bể phản ứng Hóa chất keo tụ và hóa chất hiệu chỉnh môi trường được châm vào bể với liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ bằng máy pH Dưới tác dụng của hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, hóa chất keo tụ và hóa chất hiệu chỉnh môi trường được hòa trộn nhanh và đều vào trong nước thải Trong điều kiện môi trường thuận lợi cho quá trình keo tụ, hóa chất keo tụ và các chất ô nhiễm trong

nước thải tiếp xúc, tương tác với nhau, hình thành các bông cặn nhỏ li ti trên khắp diện tích và thể tích bể Hỗn hợp nước thải này tự chảy qua bể keo tụ tạo bông

Tại bể keo tụ tạo bông, hóa chất trợ keo tụ được đưa vào bể với liều lượng nhất định Dưới tác dụng của hóa chất này và hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm, các bông cặn li ti từ bể phản ứng sẽ chuyển động, va chạm, dính kết và hình thành nên những bông cặn tại bể keo tụ tạo bông có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng ở bể lắng Hỗn hợp nước và bông cặn hữu dụng tự chảy sang bể lắng

Bùn được giữ lại ở đáy bể lắng và được xả vào bể chứa bùn, nước sau xử lý tại

bể lắng tự chảy sang bể UASB

- Bể UASB: Đây là công trình xử lý sinh học kị khí Với ưu điểm không sử dụng

oxy, bể kị khí có khả năng tiếp nhận nước thải với nồng độ rất cao Nước thải có nồng

độ ô nhiễm cao sẽ tiếp xúc với lớp bùn kị khí và toàn bộ các quá trình sinh hóa sẽ diễn

ra trong lớp bùn này, bao gồm quá trình thủy phân, acid hóa, acetate hóa và tạo thành khí methane, và các sản phẩm cuối cùng khác Tuy nhiên, sau khi qua bể kị khí, nồng

độ các chất hữu cơ và các chất khác vẫn còn cao hơn tiêu chuẩn nguồn tiếp nhận theo quy định hiện hành của pháp luật nên nước thải sẽ tiếp tục được xử lý sinh học ở cấp bậc cao hơn

- Bể anoxic - aerotank: Nước thải từ bể UASB tự chảy vào bể anoxic –

aerotank Đây là bể bùn hoạt tính hiếu khí kết hợp khử nitơ, xử lý tổng hợp các chất ô nhiễm trong nước: khử BOD, nitrat hóa khử NH4

+

và khử NO3- thành N2, khử trùng nước thải nhưng không sử dụng hóa chất khử trùng Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính

xử lý kết hợp như trên không những tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon từ ngoài vào khi cần khử NO3

-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử NH4

Nồng độ bùn hoạt tính trong bể dao động từ 1.000 - 5.000 mgMLSS/L Nồng độ bùn hoạt tính càng cao, tải trọng hữu cơ áp dụng và hiệu suất xử lý của bể càng lớn Oxy (không khí) được cung cấp bằng các máy thổi khí (airblower) và hệ thống phân phối khí có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10 µm Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: (i) - cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu

cơ hòa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và amoni thành nitrat NO3

-; (ii) - xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý Tải trọng chất hữu cơ của bể hiếu khí thường dao dộng từ 0,32 - 0,64 kg BOD/m3.ngày đêm

+ Oxy hóa và tổng hợp

COHNS (chất HC) + O2 —> CO2 + H2O + NH3 + C5H7O2N (tế bào VK mới) + Hô hấp nội bào

C5H7O2N (tế bào) + 5O2 + vi khuẩn —> 5CO2 + 2H2O + NH3 + E

Bên cạnh quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành carbonic (CO2)và nước (H2O), vi khuẩn hiếu khí Nitrisomonas và Nitrobacter còn oxy hóa amoniac (NH3) thành nitrite (NO2-) và cuối cùng là nitrate (NO3

sử dụng Nitrate hoặc nitrite như chất nhận điện tử thay vì dùng oxy Trong điều kiện không có DO hoặc dưới nồng độ DO giới hạn ≤ 2 mg O2/l (điều kiện thiếu khí) Điều kiện này được tạo ra trong bể anoxic bằng máy khuấy trộn chìm

C10H19O3N + 10NO3- —> 5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 100H+

VSV

Quá trình chuyển hóa này được thực hiện bởi vi khuẩn khử nitrate chiếm khoảng 10 - 80% khối lượng vi khuẩn (bùn) Tốc độ khử nitơ đặc biệt dao động 0,04 đến 0,42 gN-NO3

-/g MLVSS.ngày, tỉ lệ F/M càng cao tốc độ khử tơ càng lớn Sau quá trình xử lý tại bể anoxic - bể aerotank, nước thải tự chảy qua bể lamella

- Bể lắng lamella: Nước thải từ bể anoxic – aerotank được phân phối vào vùng

phân phối nước của bể lắng lamella Hiệu suất bể lắng được tăng cường đáng kể do sử dụng hệ thống tấm lắng lamella Bể lắng lamella được chia làm ba vùng căn bản là: Vùng phân phối nước; vùng lắng; vùng tập trung và chứa cặn

Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của

bể là hệ thống tấm lắng lamella, với nhiều lớp mỏng được sắp xếp theo một trình tự và khoảng cách nhất đinh Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi qua hệ thống này, các bông bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông bùn ban đầu Các bông bùn này trượt theo các tấm lamella và được tập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng Nước sạch được thu ở phía trên bể lắng và được đưa sang bể trung gian trước khi thải vào môi trường tiếp nhận

Về ưu điểm thì công nghệ này có hiệu suất xử lý cao, tốn ít diện tích sử dụng đất Nhược điểm là tốn năng lượng và chi phí đầu tư, bảo dưỡng, vận hành lớn; vận hành phức tạp

1.4.2 Tình hình xử lý nước thải cao su trên thế giới

Trên thế giới đối với các nước sản xuất cao su nhiều như Malaisia, Indonesia, họ

có cách giải pháp rất đặc thù Các nhà máy chế biến mủ cao su thường được xây dựng ngay trong vùng đồn điền cao su và được xây dựng tại những vị trí cách xa khu dân cư

Do mặt bằng rộng nằm giữa rừng cao su, xa khu dân cư nên họ thường sử dụng phương pháp phân hủy nước thải bằng công nghệ hồ sinh học kỵ khí hiếu khí và hồ xử lý sinh học tùy tiện (facultative) Công nghệ xử lý này sinh ra mùi hôi trong khu vực hồ xử lý sinh học nhưng nằm giữa rừng cao su nên được cách ly tốt và không ảnh hưởng đến khu dân cư Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ và giảm thiểu các chất hữu cơ dễ gây