Ở khu vực phía Bắc, cao su thường được thu hoạch từ đầu tháng 4 đến cuối tháng 12 nên các nhà máy sơ chế mủ cao su cũng hoạt động trong khoảng thời gian này. Sản phẩm của các nhà máy này là cao su khối và quy trình sản xuất chủ yếu là đánh đông mủ cao su bằng axit axetic. Để sản xuất 1 kg cao su khối nhà máy đã thải ra môi trường khoảng 25 – 30 lít nước thải, trong đó thể tích nước thải tại khâu đánh đông chiếm khoảng 1/8 - 1/6 tổng thể tích nước thải [115]. Đặc tính nước thải sơ chế mủ cao su tại khâu đánh đông của nhà máy cao su ở Thanh Hóa được chỉ ra trong bảng 3.1.
Bảng 3.1.Đặc tính nước thải khâu đánh đông của nhà máy cao su tại Thanh Hóa
Thông số
Thời gian lấy mẫu Chất lượng nước thải loại B
(QCVN 01-MT:2015/BTNMT)
Tháng 4/2013 Tháng 9/2013 Tháng 12/2013 Cơ sở mới Cơ sở đang
hoạt động pH 4,6 - 4,7 4,6 – 4,7 5,1 - 5,2 6 - 9 6 - 9 COD tổng 26100 - 27200 16390 – 17950 27450 - 28940 200 250 BOD 14300 - 14980 8990 – 9870 15090 - 15120 50 50 SS 1460 - 1520 870 – 930 1860 - 2020 100 100 TN 760 - 800 730 - 790 630 - 670 60 80 N-NH3 290 - 320 210 – 260 380 - 420 40 60 Đơn vị: mg/L, trừ pH
Nước thải tại khâu đánh đông của nhà máy có mức độ ô nhiễm rất cao: COD tổng, BOD, TN và SS lần lượt trong các khoảng 17000 - 29000 mg/L, 8990 – 15120 mg/L, 630 – 800 mg/L và 873 – 2020 mg/L. Nước thải tại các khâu khác như nước ép từ khối cao su tươi hoặc nước rửa có hàm lượng ô nhiễm hữu cơ thấp hơn khoảng 10 lần (kết quả không đưa ra). Nước thải tại cống chung nhà máy có hàm lượng COD tổng trong khoảng 3550 – 6270 mg/L. Như vậy, hàm lượng ô nhiễm chất hữu cơ và vô cơ của nước thải nhà máy đều cao hơn rất nhiều
49
theo tiêu chuẩn QCVN 01-MT:2015/BTNMT. Do đó, nước thải nhà máy sơ chế mủ cao su cần được xử lý trước khi thải ra môi trường.
Nước thải sơ chế mủ cao su có tỷ lệ BOD/COD là 0,55 nên có thể xử lý bằng phương pháp sinh học. Nước thải sơ chế mủ cao su tại khâu đánh đông có hàm lượng nitơ tổng khá cao, nguyên nhân do trong quá trình vận chuyển mủ cao su từ các nông trường về nhà máy người ta thường bổ sung thêm chất chống đông là NH3. Nhu cầu về hàm lượng nitơ cho vi sinh vật phát triển trong nước thải giàu hydratcacbon và giàu axit béo bay hơi lần lượt là COD/N: 1000/5 (200 lần) và 350/5 (70 lần) [90]. Tỷ lệ này trong nước thải sơ chế mủ cao su của nhà máy là 34 lần nên nguồn nitơ cung cấp cho vi sinh vật phát triển lớn hơn nhu cầu dinh dưỡng cần thiết khoảng 2 lần (hàm lượng N-NH3 trung bình là 313 mg/L). Theo Bhattacharya & Parkin (1989), hàm lượng N-NH3 nhỏ hơn 200 mg/L có ảnh hưởng tích cực, hàm lượng N- NH3 trong khoảng 200 – 1000 mg/L: không gây ra ảnh hưởng nguy hại, hàm lượng N-NH3 trong khoảng 1000 – 3000 mg/L: bị kìm hãm khi pH ở trong khoảng 7,4 – 7,6 và hàm lượng N-NH3 lớn hơn 3000 mg/L sẽ gây độc đến quá trình kỵ khí [26]. Do đó, hàm lượng N-NH3
trong nước thải sơ chế mủ cao su nằm trong giới hạn an toàn cho quá trình phân hủy kỵ khí. Trong nước thải sơ chế mủ cao su thiên nhiên, hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) rất cao. Hàm lượng SS chủ yếu là các hạt cao su dư. Các hạt cao su này rất khó phân hủy trong hệ thống UASB. Các hạt cao su sẽ bám trên bề mặt vi sinh vật và kìm hãm sự trao đổi chất đồng thời cũng gây khó khăn cho việc vận hành hệ thống UASB (tắc nghẽn dòng chảy). Do đó, các hạt cao su dư cần được loại bỏ trước khi đưa nước thải vào hệ thống UASB.
Hàm lượng COD, TN, N-NH3 và SS của nước thải sơ chế mủ cao su trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa tương đương với nước thải của các nhà máy cao su Lộc Hiệp, Tân Lập, Tân Biên, Quản Lợi, Ven Ven, Bố Lá, Xuân Lập, tuy nhiên hàm lượng BOD cao hơn nước thải của các nhà máy này [114]. Hàm lượng COD và SS cao gấp 3 lần nước thải các nhà máy cao su Long Thành, Lai Khê, Cẩm Mỹ, Bình Long, An Lộc, tuy nhiên hàm lượng TN và N-NH3 lại thấp hơn 2 lần [115].
Hàm lượng VFA của nước thải tại khâu đánh đông của nhà máy cao su trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa cũng được phân tích. Kết quả được thể hiện trong bảng 3.2.
Hàm lượng VFA tổng số trong nước thải tại khâu đánh đông là 10833 ± 3118 mg/L, trong đó hàm lượng axit axetic và axit propionic lần lượt chiếm 40,4 ± 4,01% và 46,07 ± 11,34%, axit axetic và axit propionic là hai cơ chất được chuyển hóa trực tiếp thành metan trong con đường phân hủy kỵ khí nên chúng rất có ý nghĩa. Hàm lượng VFA chiếm 81,18 ± 9,43% so với hàm lượng BOD.
50
Tỷ lệ VFA/BOD trong nước thải nhà máy cao su trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa cũng tương tự với nước thải của các nhà máy cao su Long Thành, Lai Khê, Cẩm Mỹ, Bình Long, An Lộc [115]. Như vậy có thể nói rằng các thành phần hữu cơ dễ chuyển hóa sinh học trong nước thải sơ chế mủ cao su chiếm tỷ lệ cao. Do đó, nếu loại bỏ được các chất hữu cơ khó phân hủy (các hạt cao su dư) thì nước thải sơ chế mủ cao su xử lý bằng phương pháp kỵ khí sẽ rất hiệu quả.
Bảng 3.2. Hàm lượng VFA nước thải khâu đánh đông của nhà máy cao su tại Thanh Hóa
Thông số
Thời gian lấy mẫu
Tháng 4/2013 Tháng 9/2013 Tháng 12/2013 Giá trị trung bình VFA tổng 13210 6428 12860 10833 ± 3118 Axetic 5113 2956 4710 4260 ± 936 Propionic 7043 1932 7052 5342 ± 2411 Iso-Butyric 40 306 270 205 ± 118 N-Butyric 816 818 483 705 ± 157 Iso-valeric 80 296 270 215 ± 96 N-valeric 118 120 75 104 ± 21 Đơn vị: mg-COD/L
Nước thải tại khâu đánh đông của nhà máy cao su trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa có pH thấp (4,6 – 5,2), hàm lượng chất hữu cơ cao (COD: 16390 – 28940 mg/L), giàu VFA (10833 ± 3118 mg/L) và dễ phân hủy sinh học, hàm lượng TN đáp ứng được nhu cầu dinh dưỡng và hàm lượng N-NH3 không gây độc cho quá trình kỵ khí. Tuy nhiên hàm lượng SS cao (870 – 2020 mg/L), dễ bám dính vào bùn nên cần loại bỏ trước quá trình xử lý kỵ khí.