Đặc tính và xử lý nước thải chế biến cao su bằng công trình khí sinh học

Đặc tính của nước thải chế biến cao su

- Không có sự khác biệt về số lượng các chất hóa học giữa các loại nước thải từ các loại dây chuyền sản xuất các loại sản phẩm khác nhau. - Ngoài chất ô nhiễm hữu cơ, nước thải còn chứa N, P và K cùng với một số khoáng vi lượng, trong đó đáng kể nhất là N ở dạng amoni với hàm lượng trong khoảng 40 – 400 mg/l. Đối với cao su khối được chế biến từ nguyên liệu đông tụ tự nhiên thì nước thải có pH cao hơn (pH = 6) và tính axit của nó chủ yếu là do các axit béo bay hơi, kết quả của sự phân hủy sinh học các lipid và phospholipid xảy ra trong khi tồn trữ nguyên liệu.

Hơn 90% chất thải rắn trong nước thải cao su là chất rắn bay hơi, chứng tỏ bản chất bay hơi của chúng. Phần lớn các chất này ở dạng hòa tan, còn ở dạng lơ lửng chủ yếu chỉ có những hạt cao su còn sót lại. Hàm lượng nitơ hữu cơ thường không cao lắm và có nguồn gốc từ protein trong mủ cao su, trong khi hàm lượng nitơ dạng amonia là rất cao, do việc sử dụng amoni để chống đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ muû cao su.

Tóm lại, nước thải chế biến cao su thuộc loại có tính chất ô nhiễm nặng.

Các chỉ tiêu chất lượng nước thải ngành chế biến cao su 1. pH

Thử nghiệm nhu cầu oxy sinh hóa là loại biện pháp phân tích sinh hóa để cố gắng dựa vào quy trình làm sạch tự nhiên của chất hữu cơ nhờ có oxy hóa nếu nó xảy ra trong một con sông nơi mà oxy được hòa tan trong nước được sử dụng là nhờ các vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ. Phương pháp gồm việc đo lượng oxy tiêu thụ trong quá trình oxy hóa sinh học, chất hữu cơ dưới những điều kiện được theo dừi. Phương pháp được thừa nhận để xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng là lọc qua giấy lọc sợi thủy tinh.

Trong nước thải cao su thì lượng nitơ hữu cơ dưới dạng NH3 chiếm phần lớn trong tổng nitơ, do người ta sử dụng số lượng lớn ammonia để bảo quản mủ nước. Tổng lượng nitơ có trong nước thải cao su thường được xác định bằng phương pháp Semi – micro Kjeldahl. Cơ bản phương pháp này bao gồm sự chuyển biến của nitơ liên kết ban đầu dưới dạng hóa trị III thành ammonium hydrosulphate dưới tác động của H2SO4 có mặt chất xúc tác.

Amôni liên kết có được từ phản ứng của amôni và axít (thường là axit formic) trong suốt quá trình sản xuất cao su để tạo thành muối amôni tương ứng. Lượng đạm amôni có trong nước thải cao su khá cao, phương pháp chưng cất và chuẩn độ thường được sử dụng để ước lượng nó.

TOÅNG QUAN VEÀ BIOGAS

Biogas và quá trình sản xuất biogas 1. Bản chất hóa học của Biogas

Biogas hay khí sinh học (hay khí bùn) là sản phẩm bay hơi được của quá trình lên men kỵ khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp. Tùy thuộc vào nguyên liệu, thời gian phân hủy và nhiệt độ của môi trường bao quanh, hàm lượng mêtan trong hỗn hợp khí dao động từ 60 – 70%. Giá trị nhiệt lượng của khí sinh học tính theo Kcal phụ thuộc vào lượng chứa mêtan trong hỗn hợp, trong khi lượng khí mêtan thu được lại phụ thuộc vào chất lượng của nguyên liệu.

Do đó không lấy gì làm lạ khi thấy giá trị nhiệt lượng của hỗn hợp khí thu được từ các nguồn nguyên liệu khác nhau dao động tương đối lớn. Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hóa sinh học để phân hủy và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành một loại khí cháy được gọi là khí sinh học. Giai đoạn I: dưới tác dụng của các men hydrolaza do vi sinh vật tiết ra, các chất hữu cơ phức tạp như chất béo, các hydrat cacbon (chủ yếu là xenluloza và tinh bột), protein bị phân hủy và biến thành các hợp chất hữu cơ đơn giản dễ tan trong nước như đường đơn, petit, glyxerin, axit béo, axit amin,… (các chất tan).

Có thể nói giai đoạn I là quá trình hòa tan của các chất hữu cơ phức tạp trong nước dưới tác dụng của các men do vi khuẩn tiết ra. Giai đoạn II: cũng dưới tác dụng của vi khuẩn sinh axit các chất tan nói trên sẽ biến thành các axit hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn (axit axetic, axit propionic, axit butyric, vv…) các aldehyt alcol và một ít khí cacbonic, hydro, ammoniac, nitơ,… Nhờ các phản ứng phân hủy và các phản ứng oxy hóa – khử.

BIEÁN CAO SU

LTD (1994), thì khối lượng khí sinh học sinh ra trong 1 kg chất rắn lơ lửng bay hơi trong nước thải chế biến cao su khi chúng bị phân hủy kỵ khí thì sẽ sản sinh ra một lượng khí sinh học vào khoảng 0,59 m3. Công trình nghiên cứu sản xuất khí sinh học từ nước thải chế biến cao su định chuẩn Trung Quốc (SCR) được tiến hành bởi Huang và cộng sự (2001), cho thấy lượng khí sinh học sinh ra vượt 1 m3/m3.ngày trong quá trình lên men ở nhiệt độ thường. Ở lò nhiệt ban đầu khí sinh học đạt được kết quả giống như nhiên liệu diezel; nhiệt độ không khí nóng lắp vào máy sấy khoảng 1100C.

Khí sinh học sinh ra từ nước thải chế biến SCR Trung Quốc khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế, một phần năng lượng cần thiết cho việc sấy SCR được tiết kiệm hằng năm. Chất thải này là chất hữu cơ tự nhiên và và nó có thể phân hủy kỵ khí (không có oxy) sản sinh khí mêtan, là loại khí có thể sử dụng như nguồn nhiên liệu trong các lò sấy cao su tốt như các nguồn nhiên liệu khác mà trong gia đình sử dụng để nấu nướng, thắp sáng. Tác dụng của bể xử lý sinh học kỵ khí: trong bể này xảy ra quá trình lên men kỵ khí sinh mêtan với sự tham gia của các chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và không bắt buộc.

Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hóa sinh học để phân hủy và biến đổi các hợp chất hữu cơ trong nước thải chế biến cao su thành khí sinh học. Ưu điểm của giá thể xơ dừa này là giá thành rẻ, khó phân hủy và là nơi rất thuận lợi cho vi sinh vật dính bám, tăng hiệu quả xử lý và sinh khí. Ống này được phân thành 2 ống nhánh có đường kính nhỏ hơn, một được gắn với hệ thống kiểm soát, một được gắn với nguồn tiêu thụ; trên đường ống chính có nối với 1 ống xả nước đọng.

Nước thải chế biến cao su từ xưởng sản xuất sẽ được gom vào đường ống đi qua 20 ngăn nối tiếp xây theo hình zic zắc nhằm loại bỏ lượng mủ chảy theo dòng thải. Nước thải này sẽ được bơm vào bể điều hòa, tại đây một ít mủ còn sót lại nổi lên trên và sẽ được vớt ra để không ảnh hưởng đến quá trình lên men kỵ khí trong bể kỵ khí. Giữa bề mặt nước phân hủy trong bể kỵ khí và mặt thoáng ngoài không khí có một độ chênh lệch nhất định, thể hiện áp suất khí trong thiết bị.

Trong thời gian khởi động bể kỵ khí nguồn nguyên liệu đầu tiên được đưa vào bể sinh học kỵ khí để sinh khí sinh học gồm: 100 kg phân bò + 10 m3 nước, quậy đều. Để đánh giá hiệu quả xử lý cũng như tình hình hoạt động của bể kỵ khí đối với nước thải chế biến cao su, ta cần lấy mẫu ở nước thải đầu vào và nước thải sau xử lý. Bình nhựa có 1 lỗ nhỏ thông với không khí, bình thường nếu để nghiêng miệng bình nhựa thì nước trong bình không thể chảy ra ngoài.