Development of an appropriate treatment system for natural rubber industrial wastewater treatment (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Takahiro WATARI NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ THÍCH HỢP XỬ LÝ NƯỚC THẢI QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CAO SU THIÊN NHIÊN Ngành: KỸ THUẬT HOÁ HỌC Mã số: 9520301 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HỐ HỌC Hà Nội – 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Minh Tân GS.TS Takashi Yamaguchi Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam A GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Cao su tự nhiên sản phẩm nơng nghiệp có giá trị nước Đông Nam Á Tuy nhiên, nhà máy chế biến cao su tự nhiên địa phương thải lượng lớn nước thải từ quy trình sản xuất đông tụ, ly tâm, cán màng, rửa sấy khô Nước thải chứa nồng độ cao hợp chất hữu cơ, nitơ, chất gây ô nhiễm khác Các nhà máy nước Đông Nam Á thường sử dụng kết hợp hệ thống hồ kỵ khí-hiếu khí để xử lý nước thải Các hệ thống xử lý đạt hiệu loại bỏ nhu cầu oxy hóa học (COD) cao Tuy nhiên, chúng địi hỏi diện tích đầm lớn, chi phí vận hành cao (đặc biệt sục khí) thời gian lưu dài (HRT) Ngồi ra, hệ thống xử lý đòi hỏi phải cải thiện chất lượng nước thải để phù hợp với tiêu chuẩn xả thải đầu Các nghiên cứu trước đưa hệ thống đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp Việt Nam loại B Vấn đề môi trường trở nên nghiêm trọng Việt Nam, chất lượng nước thải hệ thống cần cải thiện sớm tốt Hệ thống yếm khí ngược dịng UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) phương pháp hứa hẹn để xử lý loại nước thải công nghiệp khác nhau, với khả chịu tải trọng hữu cao (OLR), chi phí vận hành thấp thu hồi lượng dạng khí metan Các nghiên cứu trước ứng dụng hệ thống UASB để xử lý nước thải chế biến cao su thiên nhiên Tuy nhiên, hạt cao su dư nước thải có tác động tiêu cực đến q trình xử lý sinh học kỵ khí Do đó, việc phát triển hệ thống tiền xử lý để loại bỏ hạt cao su thiên nhiên dư điều cần thiết Nước thải đầu từ hệ thống UASB xử lý nước thải cơng nghiệp cịn chứa nồng độ cao hợp chất hữu chất dinh dưỡng Do đó, hệ thống xử lý hiếu khí thường áp dụng sau UASB để loại bỏ chất hữu cịn sót lại đạt tiêu chuẩn nước thải đầu Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận án - Phát triển hệ thống xử lý nước thải có khả thu hồi lượng cho nước thải chế biến cao su thiên nhiên Việt Nam - Thiết lập hệ thống tối ưu xử lý nước thải cao su thiên nhiên Việt Nam Những đóng góp luận án - Các vấn đề môi trường hệ thống xử lý nước thải chế biến cao su tự nhiên Việt Nam nghiên cứu thống kê thông qua không qua tài liệu mà cịn nghiên cứu thực địa hệ thống hóa - Một hệ thống xử lý mới, tên gọi BR-UASB-DHS, phát triển để xử lý nước thải có ô nhiễm hữu cao thu hồi khí sinh học làm lượng Bố cục luận án Luận án gồm 99 trang chia thành phần sau: Giới thiệu luận án trang; chương 1: tổng quan tài liệu 24 trang; chương 2: vật liệu phương pháp nghiên cứu 13 trang; chương 3: kết thảo luận: 43 trang; chương 4: kết luận chung 80 tài liệu tham khảo trang B NỘI DUNG CHÍNH Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan cao su thiên nhiên Cao su thiên nhiên có khả chống mịn tốt, độ đàn hồi cao độ bền kéo, hiệu suất động tốt mức độ giảm xóc thấp Do đó, cao su tự nhiên sử dụng rộng rãi cho lớp lót thảm, chất kết dính, bọt, bóng bay phụ kiện y tế găng tay cao su Tổng lượng cao su tiêu thụ năm 2017 đạt tới 28.287.000 tăng 3% so với năm 2016 (báo cáo IRSG) Sản lượng cao su tự nhiên năm 2017 tăng lên 13.380.000 Thái Lan Indonesia sản xuất 60% tổng sản lượng cao su tự nhiên Quy trình sản xuất sản phẩm cao su thiên nhiên đông tụ, ly tâm, cán màng, rửa sấy khô sử dụng lượng lớn nước thải lượng nước thải Những chất thải chủ yếu chứa nước rửa, lượng nhỏ mủ không thu serum chứa lượng nhỏ protein, carbohydrate, lipid, carotenoids muối Top 10 of Natural Rubber Processing Countries (2014) 2% 6% Thailand Indonesia 2% 4% 3% Viet Nam 34% 5% India China, mainland 6% Malaysia Philippines 7% Guatemala Côte d'Ivoire 7% Myanmar 24% Others Hình 1.1 Các quốc gia dẫn đầu sản xuất cao su thiên nhiên năm 2014 1.2 Tổng quan công nghệ xử lý nước thải sản xuất cao su thiên nhiên Bể sục khí ao thường sử dụng để xử lý nước thải Mặt khác, việc áp dụng quy trình xử lý tiên tiến tuyển khơng khí hịa tan (DAF) bể yếm khí ngược dịng (UASB) cịn hạn chế Bể sục khí loại bỏ nhiễm hữu với nồng độ cao với chi phí vận hành chi phí lắp đặt thấp Nên hệ thống xử lý phổ biến nước thải chế biến cao su thiên nhiên Việt Nam Hiện tại, trình kết hợp với bẫy cao su / bể yếm khí đạt tiêu chuẩn nước thải Tiêu chuẩn Việt Nam loại B Tuy nhiên, nhà máy tiêu thụ điện cho hệ thông xử lý nước thải nhiều cho sản xuất cao su tự nhiên Hơn nữa, khí nhà kính (GHG) phát thả từ mương oxy hóa gây lo ngại nồng độ oxy hịa tan thấp tỷ lệ C/N thấp nước thải chế biến cao su tự nhiên Tabl e 1.1 Char acter istics of natu ral rubb er 1.3 Tổng quan phương pháp sinh học xử lý nước thải cơng nghiệp proc Q trình xử lý kỵ khí phổ biến q trình xử lý hiếu khí nướcessin thải Bể phản ứng sinh g áp dụng quy học trình xử lý nước thải kỵ khí hệ thống đơn giản mô hầu hết nơi Lợi ích lớn trình xử lý nước thải kỵ khí làwast lượng hữu ích thu hồi dạng mêtan Nhìn chung, thu hồi 40 ~ 45 m khí sinhewat học từ 100 kg COD dòng vào Bể UASB hệ thống hứa hẹn để xử lý loại nước thải công nghiệp er in khác chịu OLR cao, chi phí vận hành thấp thu hồi lượng dạng khí mê-tan Viet Cơng nghệ để vận hành thành cơng bể UASB lượng bùn yếm khí tích tụ bể có khả nam lắng tốt phần phân tách khí-lỏng-rắn hình phễu ngược Bảng 1.4 tóm tắt hiệu suất trình bể UASB xử lý nước thải chế biến cao su tự nhiên Ứng dụng bể UASB để xử lý nước thải chế biến cao su tự nhiên Việt Nam Nguyễn (1999) nêu luận án tiến sĩ nghiên cứu Đại học Wageningen Kết cho thấy hiệu suất bể UASB loại khoảng 79,8% - 87,9% COD tổng mức OLR 28,5 kg-COD•m-3•ngày-1 Tuy nhiên, hạt cao su tự nhiên cịn lại, ví dụ hạt cao su tích tụ bể UASB, làm ảnh hưởng đến phân hủy sinh học kỵ khí Do đó, quy trình tiền xử lý hiệu để loại bỏ hạt cao su tự nhiên cịn sót lại cần thiết cho việc áp dụng lò phản ứng UASB nhà máy chế biến cao su tự nhiên địa phương Việt Nam Nguyễn cộng (2016) báo cáo trình tạo hạt tăng cường sử dụng nhôm clorua hiệu suất loại bỏ COD tổng bể UASB tăng lên 96,5 ± 2,6%, với tỷ lệ thu hồi khí metan 84,9 ± 13,4% nước thải xử lý cao su tự nhiên Việt Nam Bước xử lý hiếu khí q trình oxy hóa hợp chất hữu cơ, amomnia, mùi sắt số vi khuẩn hiếu khí điều kiện oxy có sẵn Các vi khuẩn floc hấp thụ hợp chất hữu phân hủy thành nước carbon dioxide để lấy lượng cho việc sinh sản Bảng 1.4 Ứng dụng bể UASB xử lý nước thải chế biến cao su tự nhiên Reactor type Volume Seed sludge L Single Single Two stage Two stage Vietnam 8.55 Organic removal rate COD removal (kg-COD·m-3·day-1) % Reference 28.5 79.8-87.9% Nguyen (1999) 2.65 96.5 ± 2.6 Thanh et al., (2015) 1.41 82 Jawjit and Liengcharernest (2010) 0.8 96.57 ± 1.3 Tanikawa et al., (2016) Digested pig manure sludge Anaerobic digester trating casava Vietnam 17 wastewater Concentrated Thailand 24.8 latex mill Anaerobic pond in the rubber Thailand 997 + 597 factory 1.4 Tổng quan khí nhà kính phát thải từ hệ thống xử lý nước thải Khí nhà kính (greenhouse gas - GHG) loại khí hấp thụ phát lượng xạ phạm vi hồng ngoại nhiệt Các GHG khí Trái đất nước, carbon dioxide, metan, oxit nitơ ozone Tiềm nóng lên tồn cầu (global warming potential - GWP) so sánh lượng nhiệt bị giữ lại khối khí định so với lượng nhiệt tương tự bị giữ lại khí carbon dioxide Nhà máy xử lý nước thải thải khí GHG đáng kể vào khí Khoảng 3,4% GHG phát từ trình xả xử lý chất thải Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Khảo sát thực địa Hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất cao su tự nhiên tỉnh Bình Dương, Việt Nam khảo sát Khí nhà kính từ đầm hiếu khí thu cách sử dụng buồng thu làm từ ống polyvinyl clorua phân tích GC-TCD GC-ECD 2.2 Hệ thống UASB-DHS quy mơ phịng thí nghiệm Nước thải thơ lấy từ q trình đơng tụ nhà máy cao su tự nhiên sản xuất SVR tỉnh Thanh Hóa, Việt Nam Hệ thống xử lý quy mơ phịng thí nghiệm vận hành Đại học Bách Khoa Hà Nội, Việt Nam 2.3 Hệ thống ABR quy mơ phịng thí nghiệm Bể yếm khí có vách ngăn (Anaerobic Baffled Reactor-ABR) tạo thành từ ống PVC (đường kính: 110 mm, chiều cao: 1000 mm) có 10 ngăn thể tích làm việc 68 L 2.4 Hệ thống UASB-DHS quy mô nhà xưởng Hệ thống xử lý nước thải cao su tự nhiên quy mơ thí điểm lắp đặt Viện nghiên cứu cao su Việt Nam, Bình Dương, Việt Nam Hệ thống bao gồm ABR (76,5 m3), bể đầu vào (5 m3), hệ thống UASB (3 m3), bể lắng (ST; m3) hệ thống Downflow Hanging Sponge (DHS) (2 m3) với đầu nước thải tuần hồn 2.5 Phân tích Các phương pháp đo pH, DO, ORP, COD, BOD, SS, TN, ammonia, nitrite, nitrate, axit béo dễ bay hơi, sản xuất thành phần khí sinh học mơ tả Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc tính hệ thống xử lý nước thải Tác giả khảo sát hệ thống bao gồm bể có vách ngăn, bể sục khí hồ tùy nghi sử dụng để xử lý nước thải cao su tự nhiên tỉnh Bình Dương, Việt Nam Chất lượng nước thải số điểm lấy mẫu nêu Bảng 3.1 Bể hiếu khí khơng hoạt động tốt chi phí điện cho hệ thống bơm sục khí Chất lượng nước thải nhà máy phần lớn vượt tiêu chuẩn nước thải Nhà máy xử lý nước thải biết đến nguồn phát thải GHG lớn Tuy nhiên, phát thải GHG từ nhà máy xử lý nước thải xử lý cao su tự nhiên không báo cáo Do đó, chúng tơi đo lượng GHG phát thải từ bể kỵ khí xử lý cao su tự nhiên tỉnh Bình Dương, Việt Nam Hình 3.2 cho thấy thành phần khí sinh học thu thập từ ngăn 28, 33 56 phương pháp thay nước khảo sát vào tháng 10 (Hình 2.1) Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống bể có vách kỵ khí dạng mở Khí thải từ bể kỵ khí loại mở bao gồm 57,7% -60,8% metan, 14,5% -31,5% carbon dioxide, 10,8% -24,7% nitơ oxit nitơ 329-423 ppm Khí oxit nitơ thải từ hệ thống xử lý nước thải xử lý cao su tự nhiên quan sát trước tiên Con đường loại nitơ dự đoán ammonia bị oxy hóa thành nitrat nitrite bề mặt bể kỵ khí kiểu mở; sau đó, nitrat nitrite tiêu thụ bước khử nitrat Cuối cùng, 18,1% ammonia loại bỏ bể kỵ khí loại mở, hệ số phát thải oxit nitơ trở thành 0,0263 kg-NO2-N•kg-N-1 Hệ số phát thải cao nhiều so với 0,005 kg-NO2-N•kg-N-1, hệ số phát thải trực tiếp từ nhà máy xử lý nước thải áp dụng IPCC (2006) tương tự hệ số phát thải cho sinh học toàn diện nhà máy xử lý nước thải loại bỏ chất dinh dưỡng Tốc độ phát thải (thông lượng) từ m3 nước thải RSS xử lý metan, oxit nitơ tổng GHG tính 0,054 tCO2eq•m-3, 0,099 t-CO2eq•m-3 0,153 t-CO2eq•m -3, tương ứng Các tỷ lệ phát thải cao tốc độ phát thải từ hệ thống xử lý nước thải hiếu khí nhà máy xử lý cục mùn Bảng 3.1 Chất lượng nước điểm lấy mẫu nhà máy chế biến cao su Việt Nam Hình 3.2 Thành phần khí sinh học ngăn 28, 33, 56 Hình 3.6 Thành phần GHG thải từ phần đầu, cuối bể kị khí Hình 2.2 Hệ thống lấy mẫu khí dùng nghiên cứu 3.2 Phát triển mơ hình hệ thống UASB-DHS quy mơ phịng thí nghiệm xử lý nước thải chế biến cao su tự nhiên Nghiên cứu trước báo cáo bể UASB vận hành với nước thải chế biến cao su tự nhiên tích tụ lượng lớn cao su tự nhiên bể UASB Do đó, việc phát triển quy trình loại bỏ (thu hồi) cao su tự nhiên cần thiết để áp dụng thành công bể UASB Bể có vách ngăn thu hồi chất rắn thiết kế độc đáo coi trình tiền xử lý hiệu nước thải trình cao su tự nhiên Do đó, chúng tơi thiết kế quy trình xử lý nước thải cho nước thải xử lý cao su tự nhiên bao gồm bẫy cao su (BR), bể UASB lọc nhỏ giọt (DHS) (Hình 2.4) 10 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống kết hợp bẫy cao su (baffled reactor-BR), upflow anaerobic sludge blanket (UASB), lọc nhỏ giọt (downflow han Hệ thống vận hành tốt giai đoạn khởi động (ngày 1-45) vận hành 126 ngày Dịng vào dịng có pH 5,8 ± 0,7 5,3 ± 0,3 hệ thống gồm bể có vách ngăn (BR) UASB - DHS vận hành mà không cần điều chỉnh pH Nhìn chung, hiệu suất loại bỏ COD tổng đạt 98,6 ± 1,2% loại bỏ TSS đạt 98 ± 1,4% với HRT 42,2 h Hình 3.9 cho thấy cân khối lượng COD dòng vào, BR bể UASB giai đoạn BR loại bỏ 42,3 ± 34,5% TSS 72,4 ± 38,2% VSS giai đoạn Tương tự, COD rắn loại bỏ thay vào nồng độ acetate propionate tăng Do đó, BR hoạt động bể bẫy cho hạt cao su dư bể axit hóa Bể UASB đạt hiệu suất loại bỏ COD cao 92,7 ± 2,3% với OLR 12,2 ± 6,2 kg-COD • m -1 • ngày-1 Tỷ lệ thu hồi khí mêtan, tính từ COD tổng loại bỏ, 93,3 ± 19,3% cho giai đoạn Hiệu loại bỏ COD cao tốc độ thu hồi khí metan cao cho BR loại chất rắn hữu axit hóa hiệu nước thải Hệ thống BR-UASB-DHS giảm HRT; đó, yêu cầu mặt hệ thống nhỏ so với hệ thống xử lý sử dụng 11 12,000 Phase Phase Total COD (mg-COD/L) 10,000 8,000 6,000 Influent BR effluent 4,000 UASB effluent 2,000 DHS effluent 0 9,000 20 40 60 80 Time course (days) Phase 100 120 140 Phase Soluble COD (mg-COD/L) 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 Influent 3,000 BR effluent UASB effluent 2,000 DHS effluent 1,000 0 20 40 60 80 Time course (days) 100 120 140 Hình 3.8 COD tổng COD hòa tan thời gian vận hành hệ thống 3.3 Phát triển mơ hình hệ thống ABR quy mơ phịng thí nghiệm Nồng độ COD dòng vào dòng hệ thống ABR 3,420 ± 660 mg•L -1 1.500 ± 620 mg•L-1 Hiệu suất loại bỏ COD cao 92,3 ± 6,3% nghiên cứu quan sát thấy giai đoạn hoạt động OLR 1,4 ± 0,3 kg-COD • m -3 • ngày-1 Hiệu loại bỏ cao so với nghiên cứu trước áp dụng ABR cho nước thải Kiểm tra chất lượng nước khoang ABR cho thấy nồng độ VFA giảm dần dọc theo dòng chảy hệ thống Bể UASB hệ thống hứa hẹn cho loại nước thải này; số bể UASB quy mơ phịng thí nghiệm đạt hiệu loại bỏ hữu cao với tốc độ thu hồi khí metan cao Tuy nhiên, bể UASB quy mô pilot vận hành điều kiện OLR thấp dòng vào chứa hạt cao su dư có hàm lượng sunfat cao Nhóm nghiên cứu bể UASB quy mô pilot xử lý nước thải chế biến cao su tự nhiên có chứa sunfat cao loại 95,7 ± 1,3% COD tổng với OLR 0,8 kg-COD • m -3 • ngày-1 Thái Lan Ngoài ra, bể UASB quy mô pilot xử lý nước thải cao su tự nhiên thải từ quy trình sản xuất RSS loại 55,6 ± 16,6% COD tổng 77,8 ± 10,3% BOD với OLR 1,7 kg-COD • m -3 • ngày-1 Có số 12 hạn chế áp dụng bể UASB cho nước thải bể UASB vận hành mức OLR thấp Sau tăng OLR lên tới 2,1 ± 0,1 kg-COD • m -3 • ngày-1, hiệu suất xử lý ABR bị suy giảm Nồng độ COD dòng vào hệ thống ABR 7.890 ± 680 mg-COD • L -1 1.840 ± 1.520 mg-COD • L-1 giai đoạn Vào cuối thí nghiệm, bọt quan sát thấy bề mặt khoang ABR Hơn nữa, hiệu loại bỏ COD tỷ lệ thu hồi metan ABR giảm đáng kể xuống cịn 50% 20% Do đó, OLR tối ưu cho nước thải phải khoảng 1,5 kg-COD • m-3 • ngày-1 (A)20,000 P1 P2 120 P3 18,000 100 16,000 Total COD(mg/L) 14,000 80 12,000 10,000 60 8,000 40 6,000 4,000 CODremoval efficiency(%) độ Nồng COD hòa tan, 20 2,000 50 100 Inf TSS(mg/L) (B) 600 150 Timecourse(day) Eff 250 Removal effeciecny P2 P1 200 120 P3 500 100 400 80 300 60 200 40 100 20 TSS removal efficecy(%) Hình 3.10 Hiệu suất loại COD tổng (A) TSS (B) hệ thống ABR qua giai đoạn vận hành 0 50 100 150 200 250 Timecourse(day) Figure 3.12 Time course of (A) Total COD and (B) TSS concentrations through phase to phase Inf Eff Removal effeciecny acetate propionate khoang hệ thống ABR vào ngày 103 ngày 199 thể Hình 3.13 Nồng độ VFA giảm dần dọc theo khoang hệ thống ABR Gần 80% COD hòa tan ngăn đến acetate propionate Các giá trị VFA chứng minh thủy phân acidogensis hoạt động sinh hóa xảy ngăn COD hòa tan acetate loại bỏ ngăn đến Hơn nữa, hầu hết khí sinh học sinh từ ngăn Methanogen chiếm ưu khoang tác nhân sản xuất khí sinh học Kết ABR, vi sinh vật khác phát triển ngăn khác dẫn đến việc tách pha 13 COD(mg-COD/L) (A) 5,000 4,500 Soulble COD 4,000 Acetate 3,500 Propinate 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 10 ABRcompartment COD(mg-COD/L) (B) 5,000 4,500 Soulble COD 4,000 Acetate 3,500 Propinate 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 10 ABRcompartment Hình 3.11 Nồng độ COD hịa tan, acetate propionate khoang ABR vào ngày 103 (A)và ngày 199 (B) 3.4 Phát triển mơ hình hệ thống UASB-DHS quy mô pilot Bảng 3.4 liệt kê hiệu suất xử lý hệ thống giai đoạn 1-4 Các nghiên cứu trước hệ thống xử lý có nước thải chế biến cao su tự nhiên tóm tắt Bảng 3.9 Hệ thống kết hợp ABR (HRT = 3,4 ngày) - UASB (HRT = 1,8 ngày) - ST (HRT = 0,6 ngày) - Hệ thống DHS (HRT = 0,5 ngày) loại bỏ 94,8 ± 2,1% COD tổng, 98,0 ± 0,9% BOD tổng, 71,8 ± 22,6% TSS 68,3 ± 15,1% TN giai đoạn Hệ thống ABR lắp đặt để loại bỏ hạt cao su dư dòng vào ABR loại 31,6 ± 15,6% COD tổng 40,5 ± 16,0% COD hòa tan tồn thí nghiệm Tương tự, hiệu suất loại bỏ BOD tổng hòa tan ABR 45,1 ± 14,5% 50,7 ± 14,3% Ngoài ra, TSS dòng vào ABR 200 ± 58 mg • L-1 166 ± 65 mg • L-1, dẫn đến hiệu loại bỏ TSS 18,7 ± 41,1% Những kết ABR loại bỏ hợp chất hữu nước thải RSS Bể UASB loại hầu hết chất hữu thu hồi khí metan hệ thống Trong giai đoạn 1, bể UASB có tổng hiệu suất loại bỏ COD thấp 18,6 ± 17,0% lượng lớn bùn bị rửa trôi bùn có độ lắng thấp bị rửa trơi khí sinh nhiều (370 ± 250 L • ngày 1)đẩy bùn Trong giai đoạn 3, bể UASB đat hiệu suất loại bỏ COD BOD tổng cộng 55,5 ± 16,1% 77,8 ± 10,3% với OLR 1,7 ± 0,6 kg-COD • m-3 • ngày-1 Hiệu thấp so với thí nghiệm quy mơ phịng thí nghiệm trước hệ thống xử lý kỵ khí khác xử lý nước thải chế biến cao su tự nhiên Mặt khác, bể UASB đạt hiệu loại bỏ COD BOD hòa tan cao 70,2 ± 19,6% 76,3 ± 7,5% giai đoạn Sự tích tụ cao su tự nhiên thường xảy đường ống cung cấp (Hình 3.15) cần sửa chữa để loại bỏ cục cao su tích tụ Tỷ lệ thu hồi khí metan dựa COD tổng loại bỏ 32,7 ± 86,4%, 41,5 ± 29,3% 64,3 ± 71,6% cho giai đoạn 1, giai đoạn giai đoạn Một bể lắng lắp đặt để bẫy bùn hạt cao su cịn sót lại từ lò phản ứng UASB Trong giai đoạn 14 3, ST loại bỏ hoàn toàn COD (tương ứng 76,0 ± 7,7% 47,2 ± 18,1%) Ngoài ra, hiệu loại bỏ TSS 95,7 ± 1,8% 60,4 ± 14,9% giai đoạn Do đó, ST bảo vệ khỏi bùn khơng lắng bị trơi từ bể UASB DHS phục vụ hệ thống xử lý cấp hiệu để loại bỏ hạt hữu cịn sót lại loại bỏ TSS Trong nghiên cứu này, DHS loại bỏ 83,5 ± 10,0% COD tổng, 82,6 ± 11,2% BOD tổng 73,5 ± 20,0% TSS tồn thí nghiệm Các kết loại chất hữu cao so với DHS làm xử lý cấp cho dịng từ ABR Hình 3.12 Cao su dư tích tụ ống dẫn nước thải nước thải qua bước xử lý Hình 3.16 Hiệu suất loại COD tổng OLR (A) hiệu suất loại BOD tổng (B) hệ thống 15 Bảng 3.6 liệt kê nồng độ TN, ammonia, nitrat nitrit hệ thống xử lý Nồng độ ammonia dòng vào ABR 122 ± 49 mg-N • L -1 151 ± 70 mg-N • L-1, cho thấy ammonia sản xuất từ nitơ hữu phân hủy kỵ khí Ngồi ra, lượng nhỏ nitrat phát dòng ABR cho thấy có q trình nitrat hóa ABR Khảo sát thực địa cho thấy ammonia bị oxy hóa thành nitrat bề mặt ABR khí oxit nitơ thải khí Trên nghiên cứu oxit nitơ phát khí sinh học thu thập từ ABR vào ngày 190 với nồng độ 213 ppm Bể UASB có khả phản nitrate, làm giảm nồng độ nitrat nước thải Nồng độ oxit nitơ khí sinh học tạo UASB 213 ppm, 72 ppm 614 ppm vào ngày 42, ngày 190 ngày 264 Trong giai đoạn 3, tỷ lệ sản xuất khớ oxit nit l 4,737 ì 10-6 m ã m-3 nước thải từ trình sản xuất RSS Nồng độ oxit nitơ tối đa 614 ppm ghi nhận vào ngày 264 Tốc độ sản xuất tương đương với carbon dioxide m nước thải RSS xử lý oxit nitơ bể UASB tính 2,77 × 10-5 t-CO eq • m-3 nước thải giai đoạn Trong giai đoạn 1, DHS loại bỏ TN ammonia với hiệu suất thấp 38,8 ± 16,0% 19,3 ± 5,8% (Hình 3.17) Tỷ lệ nitrat hóa (dựa q trình oxy hóa ammonia) DHS tăng lên 0,42 ± 0,03 kg-N • m -3 • ngày-1 giai đoạn Tốc độ nitrat hóa lớn so với hệ thống sử dụng loại bọt biển xử lý nước thải sinh hoạt nước thải chế biến cao su tự nhiên nghiên cứu khác Một lượng nitrat nhỏ sinh phát DHS Tuy nhiên, TN ammonia giảm cho thấy q trình nitrat hóa xảy bể phản ứng sản phẩm nitrat hóa sử dụng vi khuẩn khử nitrat DHS Theo tỷ lệ phát thải oxit nitơ (0,6% tải trọng nitơ), lượng phát thải oxit nitơ từ DHS tính 0,00026 tCO2 eq • m-3 - w.w giai đoạn Tổng cộng, hiệu loại bỏ TN 33,6 ± 17,7%, 51,3 ± 34,0%, 68,3 ± 15,1% 57,9 ± 7,0% giai đoạn đến Các tỷ lệ phát thải cho m3 xử lý nước thải RSS cho ABR, UASB DHS tính tương ứng 0,0129 t-CO 2eq • m-3, 0,0045 t-CO2eq • m-3 0,00026 t-CO2eq • m-3, tương ứng Bể UASB thu hồi khí sinh học dạng lượng, tỷ lệ phát thải GHG từ hệ thống đề xuất giảm xuống 0,013 t-CO 2eq • m-3, tương ứng với mức giảm phát thải GHGs 92% so với hệ thống xử lý kỵ khí loại mở có Bảng 3.5 Nồng độ hợp chất nito (mgN/L) hệ thống đề xuất Phase Parameter Phase TN (R=0) Ammonia Nitrate Nitrite Phase TN (R=1) Ammonia Nitrate Nitrite Phase TN (R=4) Ammonia Nitrate Nitrite Phase TN (R=4) Ammonia Nitrate Nitrite Unit -1 mg-N·L mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 -1 mg-N·L mg-N·L -1 mg-N·L -1 mg-N·L -1 Influent 150 ± 80 118±16 1.8 ± 2.8 N.D 143±19 64 ± 36 N.D N.D 202±54 109±17 N.D ABT eff 127±65 88 ± 30 1.6 ± 2.0 N.D 120±22 69±58 N.D N.D 156±50 176±31 4.0 ± 7.5 UASB eff 125±65 113 ± 41 1.0 ± 1.8 N.D 126±61 99±48 N.D N.D 175±54 172 ± 29 0.7 ± 0.6 152±49 88 ± 17 0.1±0.2 N.D 84 ± 38 60 ± 16 N.D N.D 165±63 153 ± 21 0.9 ± 0.3 DHS eff 123±46 77 ± 29 2.1±2.1 N.D 53 ± 39 29±33 N.D N.D 58±24 49±22 4.1±4.0 N.D 273±117 171 ± 52 1.5 ± 1.4 N.D 224±53 232 ± 44 0.3 ± 0.4 N.D N.D 252±54 197±38 224 ± 4.3 227 ± 17 0.5 ± 0.6 0.2 ± 0.5 N.D 128±36 133 ± 4.8 0.2 ± 0.5 N.D N.D 16 R: Recirculation ratio, N.D.: Not detected N.D ST eff N.D 0.1 ± 0.3 Hình 3.14 Hiệu suất loại nito tổng (A) ammonia (B) toàn hệ thống DHS pha 1-4 Các nghiên cứu trước hiệu suất trình hệ thống xử lý có nước thải chế biến cao su tự nhiên tóm tắt Bảng 3.9 Hệ thống ABR kết hợp (HRT = 3,4 ngày) - UASB (HRT = 1,8 ngày) - ST (HRT = 0,6 ngày) - Hệ thống DHS (HRT = 0,5 ngày) loại bỏ 94,8 ± 2,1% COD tổng, 98,0 ± 0,9% BOD tổng, 71,8 ± 22,6% TSS 68,3 ± 15,1% TN giai đoạn Sự kết hợp đầm kỵ khí hiếu khí sử dụng rộng rãi Thái Lan, Việt Nam Malaysia chi phí vận hành thấp bảo trì dễ dàng Nước thải cuối hệ thống đáp ứng quy định kỹ thuật quốc gia Việt Nam yêu cầu nước thải ngành chế biến cao su tự nhiên-B ngoại trừ hàm lượng amoniac (QCVN01: 2008 / BTNMT, pH: 6-9, Tổng BOD: