Mức độ xử lý Mô tả
Sơ bộ
Khử các thành phần trong nƣớc thải nhƣ: rác, nhánh cây, chất nổi, cát và dầu mỡ có thể gây ảnh hƣởng đến quá trình vận hành và bảo trì thiết bị cũng nhƣ các hệ thống phụ trợ
Bậc một Khử một phần chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ trong nƣớc thải. Bậc một tăng
cƣờng
Tăng cƣờng hiệu quả khử chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ bằng cách châm hóa chất keo tụ – tạo bông, tuyển nổi và lọc.
Bậc hai
Khử chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (dạng hòa tan và lơ lửng) và chất rắn lơ lửng. Xử lý bậc hai truyền thống thƣờng bao gồm cả quá trình khử trùng.
Bậc ba hoặc bậc cao
Khử chất dinh dƣỡng (N, P hoặc cả N và P) riêng biệt hoặc kết hợp xử lý bậc hai; Khử chất rắn lơ lửng còn lại sau xử lý bậc hai, thƣờng bằng lọc hạt. Khử chất lơ lửng và hòa tan cịn lại sau q trình xử lý sinh học thơng thƣờng khi cần ứng dụng vào các nhu cầu tái sử dụng cho các đối tƣợng sử dụng nƣớc có chất lƣợng không cao (vệ sinh, tƣới tiêu, cứu hỏa,…).
2.3.2. Hiện trạng công nghệ xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su ở Việt Nam
Hầu hết các nhà máy chế biến mủ cao su thiên nhiên ở Việt Nam đều sử dụng phƣơng pháp sinh học hoặc kết hợp giữa hóa lý với sinh học để xử lý nƣớc thải.
Tên cơng nghệ áp dụng
Hồ thổi khí (Aerated lagoon) Hồ ổn định (Stabilisation Pond)
Bể tuyển nổi (Dissolved Air Flotation)
Bể kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Bể lọc sinh học (Trickling Filter)
Mƣơng oxy h a (oxidation Ditch) Bể bùn hoạt tính (activated sludge)
(VNCCSVN, 2006)
Bảng 2.6 cho thấy các công nghệ xử lý nƣớc thải đƣợc áp dụng cho các nhà máy chế biến mủ cao su thiên nhiên thuộc Tập đoàn Cao su Việt Nam (VNC CSVN, 2006). [5]
2.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC 2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu công nghệ xử lý nƣớc thải (XLNT) ngành chế biến cao su đầu tiên đƣợc công bố năm 1957 (Molesworth, 1957), trong đ nƣớc thải mủ skim đƣợc xử lý bằng bể lọc sinh học nhỏ giọt. Muthurajah và cộng sự (1973) khẳng định rằng sự xử lý sinh học bằng hệ hồ ổn định nƣớc thải (wastestabilization pond, WSP) gồm hồ sâu kỵ khí (anaerobic pond) tiếp theo hồ cạn hiếu khí (aerobic pond) có khả năng đạt hiệu suất COD lên 80%. Hệ thống hồ kỵ khí, hồ tùy nghi tiếp tục đƣợc nghiên cứu bởi John và cộng sự (1974) với thời gian lƣu nƣớc là 22 ngày có thể loại bỏ 96% BOD, 96% COD, 58% tổng nitơ và 70% chất rắn lơ lửng ra khỏi nƣớc thải chế biến cao su cốm. Tiếp theo một nghiên cứu khác cũng đƣợc thực hiện bơi Ponniah và cộng sự (1975) với nƣớc thải chế biến cao su crepe. Trong nghiên cứu này, hệ thống hồ kỵ khí, hồ tùy nghi loại đƣợc 90% BOD, 73% COD, 31% tổng nitơ với
và cộng sự (1976) cũng khẳng định khả năng xử lý của hệ thống là loại đƣợc 96% BOD, 89% COD, 66% TN, 71 % N – NH4 và 58% SS từ nƣớc thải chế biên mủ ly tâm với thời gian lƣu nƣớc trung bình là 90 ngày. Cơng nghệ WSP này đƣợc tiếp tục phát triển bởi Ibrahim và cộng sự (1979) nhằm xác định khả năng xử lý nitơ cho nƣớc thải chế biến mủ cao su. Trong nghiên cứu này hiệu suất xử lý nitơ trong nƣớc thải ghi nhận đƣợc là rất thấp trong hồ kỵ khí, và có sự tăng nhẹ ammonia. Trong khi đ , hiệu suất này là khá cao trong hồ tùy nghi. Hong (1981) đã tiếp tục xác định khả năng của công nghệ WSP trong xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su. Tác giả cho rằng để đạt yêu cầu xử lý, thời gian lƣu nƣớc trung bình là 111 ngày cho nƣớc thải chế biến mủ ly tâm và 33 ngày cho nƣớc thải nhà máy cao su cốm. Nghiên cứu xử lý hồ sục khí với nƣớc thải chế biến mủ ly tâm đã đƣợc thực hiện bởi Isa và cộng sự (1997). Cơng nghệ này địi với thời gian lƣu nƣớc dài 32,5 ngày đạt hiệu quả xử lý thỏa quy chuẩn nƣớc thải Malaysia về nƣớc thải chế biến mủ ly tâm (COD 400 mg/l, BOD 100mg/l, tổng Nitơ 300mg/l và N – Amonia 300mg/l) (Bích, 2010). Hồ thổi khí địi hỏi diện tích mặt bằng lớn, chi phí xây dựng cao, tiêu tốn nhiều năng lƣợng cho q trình thổi khí bề mặt. Tuy nhiên đạt hiệu quả cao hơn so với hệ hồ sinh học tùy nghi, giảm thiểu mùi và kiểm sốt đƣợc muỗi. Q trình bùn hoạt tính bao gồm dạng mƣơng ơxy hóa (oxidation
ditch), bể sục khí xáo trộn hồn toàn (completed mixing activated sludge)
hoặc bể mẻ luân phiên (iequencing batch reactor) là công nghệ đƣợc cho là hiệu quả trong xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su. Ponniah (1975) khẳng định rằng chất ô nhiễm hữu cơ trong nƣớc thải chế biến mủ ly tâm có thể đƣợc xử lý đạt hiệu quả cao. BOD có thể đƣợc loại bỏ 85% với thời gian lƣu nƣớc 17,5 ngày và lƣợng bùn hồi lƣu là 75%. Tƣơng tự, Ibrahim và cộng sự (1979) cho rằng mƣơng ơxy hóa trong xử lý nƣớc thải chế biến mủ ly tâm với thời gian lƣu nƣớc 22 ngày có thể loại bỏ 96% BOD, 93% COD, tuy nhiên hiệu quả xử lý nitơ còn thấp, chỉ đạt 46% TN và 44% N – NH4. Kết quả xử lý
thải chế biến cao su quy mô công nghiệp. Ibrahim (1980) đã đề xuất lần đầu tiên khả năng sử dụng mƣơng ơxy hóa nhằm xử lý nitơ trong nƣớc thải chế biến cao su, hiệu xuất khử nitơ lên đến 93,5 – 99% ở tải trọng hữu cơ thấp 0,11– 0,16 kg BOD/kg MLVSS/ngày. Tác giả cũng nhận định rằng thời gian lƣu bùn c ảnh hƣởng đến tính lắng của bùn. Nordin (1990) tăng cƣờng khả năng của mƣơng ơxy hóa trong xử lý nitơ bằng cách đƣa thêm một bể kỵ khí ở đầu vào mƣơng ơxy hóa và thực hiện hồi lƣu nƣớc thải sau bể lắng về bể kỵ khí này với tỷ lệ hồi lƣu trung bình là 3,5. Với thời gian lƣu nƣớc trung bình là 1 ngày ở bể kỵ khí và thời gian lƣu bùn là ở mƣơng ơxy hóa là 6,6 ngày, hệ thống này loại đƣợc 99% BOD, 99% Nitơ dạng Amoni và 86% tổng Nitơ từ nƣớc thải chế biến mủ ly tâm c hàm lƣợng COD trung bình là 3.000 mg/l.
Theo kết quả khảo sát của tập đoàn cao su Malaysia (Maheswaran và John, 1991) cho thấy chỉ có 30% số lƣợng nhà máy ở Malaysia tuân thủ tiêu chuẩn BOD, 60% tuân thủ COD, 70% với chất rắn lơ lửng, 50% với tổng nitơ và 40% với tiêu chuẩn Amonia. Trong đ phần lớn các nhà máy đạt yêu cầu nhờ áp dụng công nghệ mƣơng ôxy h a, tƣơng ứng với xử lý bậc II. Tuy nhiên chi phí vận hành và đầu tƣ mƣơng ơxy h a cao hơn nhiều so với hồ sinh học. [5]
2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Vấn đề xử lý nƣớc thải cao su cũng đã đƣợc nhiều tác giả trong nƣớc nghiên cứu: Khảo sát đánh giá hiện trạng xử lý nƣớc thải sơ chế mủ cao su và đề xuất giải pháp nâng cao xử lý (Phạm Nguyên Bình, 2009).
Sử dụng xơ dừa trong xử lý nƣớc thải cao su. Sơ dừa ở dạng sợi đƣợc kết thành bàn chải dùng làm giá thể cho vi sinh vật phát triển, nhằm làm tăng số lƣợng vi sinh trong bể kỵ khí do đ nâng cao hiệu suất xử lý nƣớc thải. pH sau bể kị khí đạt trung tính trong thời gian lƣu nƣớc ngắn, hiệu suất xử lý chất hữu cơ cao, 94% đối với COD và 95% đối với BOD với thời gian lƣu nƣớc khoảng 2 ngày. Tuy nhiên hiệu suất xử lý Nitơ rất thấp chỉ 19,4%, hàm lƣợng
nghệ bùn hoạt tính hiện đã đƣợc áp dụng ở nhà máy chế biến mủ cao su Bố Lá, Cua Paris, Lai Khê, Nhật Nam và Phú Bình 2 (VNCCSVN, 2010). Bể kỵ khí lớp bùn chảy ngƣợc (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB) trong xử lý nƣớc thải chế biến cao su đã đƣợc khẳng định qua một nghiên cứu kéo dài từ năm 1991 đến năm 1995 trên cả quy mơ phịng thí nghiệm, quy mơ pilot và quy mô công nghiệp (Việt, 1999). Hiệu xuất xử lý COD là 80 – 88% với tải trọng hữu cơ từ 3 – 29 kg COD/m3/ngày. Với nƣớc thải chế biến mủ ly tâm có hàm lƣợng COD đầu vào từ 3000 – 6000 mg/l, hiệu suất xử lý chất ô nhiễm hữu cơ đạt đƣợc là 89% – 98% COD với thời gian lƣu nƣớc tƣơng ứng là 4 ngày và 26 ngày. Hiệu suất xử lý trung bình là 85% COD với tải trọng hữu cơ ở mức 3,0 kg COD/m3/ngày. Khi tăng thêm tải trọng hữu cơ hàm lƣợng COD đầu ra tăng lên đáng kể, nhƣng bể này có thể vận hành ổn định với tải trọng hữu cơ lên đến 8kg COD/m3/ngày. Bể kị khí UASB cũng đã đƣợc áp dụng ở Bố Lá, Lai Khê và Cua Paris. [5]
2.5. TỔNG QUAN CÁC VĂN BẢN QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG CỦA NGÀNH CAO SU NGÀNH CAO SU
Năm 2015, QCVN 01-MT:2015/BTNMT do Tổ soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải sơ chế cao su thiên nhiên biên soạn, sửa đổi QCVN 01:2008/BTNMT, Tổng cục Môi trƣờng, Vụ Khoa học và Cơng nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt và đƣợc ban hành theo Thông tƣ số 11/2015/TT- BTNMT ngày 31 tháng 3 năm 2015 của Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, QCVN 01-MT:2015/BTNMT quy định giá trị tối đa cho ph p của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải sơ chế cao su thiên nhiên khi xả ra nguồn tiếp nhận nƣớc thải (Nội dung chi tiết được đính kèm trong Phụ lục 1).
3.1. PHƢƠNG PHÁP LUẬN
Phƣơng pháp luận để thực hiện “Nghiên cứu tổng hợp đánh giá các
công nghệ phổ biến xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su thiên nhiên và đề xuất công nghệ phù hợp” dựa vào 2 phƣơng pháp sau:
3.1.1. Xác định đặc điểm về số lƣợng nƣớc thải:
Tiến hành đo đạc hàng ngày hoặc theo ca sản xuất. Xác định lƣu lƣợng nƣớc thải ngày đêm và theo ca. Xác định chế độ thải nƣớc. Xác định lƣu lƣợng đơn vị nƣớc thải trên một đơn vị sản phẩm hoặc nguyên liệu.
3.1.2. Đặc điểm về chất lƣợng nƣớc thải:
- Lấy mẫu theo tỷ lệ trung bình hoặc mẫu trung bình. Phân tích hóa lý và xác định nồng độ các chất bẩn độc hại. Xác định sự biến đổi thành phần tính chất nƣớc thải khi lắng trong và theo thời gian.
- Lấy mẫu để xác định đặc trƣng động học của nƣớc thải. Xác định sự dao động nồng độ các chất bẩn đặc trƣng. [6], [7]
3.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Trong quá trình triển khai thực hiện đề tài, các phƣơng pháp nghiên cứu sẽ đƣợc sử dụng nhƣ sau:
3.2.1. Phƣơng pháp thu thập thông tin, số liệu:
- Thu thập thông tin về thành phần, số lƣợng hoá chất sử dụng trong q trình chế biến mủ cao su.
- Cơng nghệ, số lƣợng, loại hố chất sử dụng trong q trình xử lí nƣớc thải và chi phí vận hành để làm cơ sở dữ liệu cho đề tài.
3.2.2. Phƣơng pháp kế thừa: kế thừa các kết quả nghiên cứu của các
đề tài, dự án, nhiệm vụ đã đƣợc cơng bố để tham khảo số liệu, phƣơng pháp tính tốn,…
nƣớc đầu vào, đầu ra và ở từng công đoạn xử lý của mỗi công nghệ khác nhau để đánh giá hiệu quả xử lý.
a. Phƣơng pháp đo đạc lƣu lƣợng nƣớc thải:
Tùy theo tính chất của dịng thải và hình dạng của mƣơng thốt mà tiến hành lắp đặt các thiết bị đo tƣơng ứng. Phƣơng pháp đo và cách thức lắp đặt tuân thủ theo hƣớng dẫn “Douglas M.Grant&Brian D.Dawson, Isco Open Flow Measurement Hanbook, fifth Edition, 501 pages,ISCO Inc, Lincoln, NE,USA” với cách thức thực hiện nhƣ sau:
Đối với các mƣơng thải c lƣu lƣợng nhỏ sử dụng máng đo Wear:
Hình 3.1. Máng Weir đo lƣu lƣợng nƣớc thải
Sau khi chọn máng và lắp đặt xong, kết quả đo lƣu lƣợng sẽ đƣợc đọc trực tiếp trên máng WEIR, Ngoài ra một số máng WEIR c đơn vị là Galon cần đƣợc quy đổi đơn vị ra m3 nhƣ sau: 1 Galon = 3,785 lít = 0,003785 m3
đo Pashall hoặc đập chắn chữ nhật khơng thu dịng sau:
Hình 3.2. Máng Parshall đo lƣu lƣợng nƣớc thải Bƣớc 1: Đo khoảng cách A (m) (Xem vị trí cần đo A trên hình) Bƣớc 1: Đo khoảng cách A (m) (Xem vị trí cần đo A trên hình)
Bƣớc 2: Xác định vị trí đặt thƣớc đo mực nƣớc tại điểm hA (hA = 2/3A,
vị trí chấm đen trên hình) và đo chiều cao mực nƣớc tại điểm hA
Bƣớc 3. Xác định loại của máng, ví dụ máng 3 Inches hoặc 6 Inches và cơng thức tính lƣu lƣợng tƣơng ứng
- Đối với máng 3 Inches: Q = 635,5. H1,547 (m3/h)
Trong đ : H là chiều cao mực nƣớc đo đƣợc tại vị trí đo (m) - Đối với máng 6 Inches: Q = 1372 * H1,58 (m3/h)
Trong đ : H là chiều cao mực nƣớc đo đƣợc tại vị trí đo (m) - Đập chắn chữ nhật khơng thu dịng
Hình 3.3. Đập tràn đo lƣu lƣợng nƣớc thải Bƣớc 1: Đo chiều ngang của máng (m) Bƣớc 1: Đo chiều ngang của máng (m)
Bƣớc 2: Đo chiều cao lớp nƣớc phía trên đập chắn (Hmax) bằng cách. - Đo chiều cao từ đỉnh đập chắn đến đáy kênh (H1, m)
- Đo chiều cao từ mặt nƣớc đến đáy kênh (H2, m)
- Xác định Hmax = H2 – H1 (m), sau khi c Hmax thì xác định vị trí cần đặt thƣớc đo cách đập chắn từ 3 đến 4 lần Hmax
Bƣớc 3: Đo chiều ngang L của máng (m)
Bƣớc 4: Áp dụng công thức, tính tốn lƣu lƣợng, ghi nhận lại kết quả. Q = 6.618 x L x Hmax 1,5 (m3/giờ)
Trong đ : H là chiều cao mực nƣớc đo đƣợc tại vị trí đo (m) L là chiều ngang cống đo đƣợc tại vị trí đo (m)
Thời gian đo đạc đƣợc xác định theo thời gian sản xuất của từng doanh nghiệp có thể kéo dài từ 8 giờ đến 24 giờ.
Thời gian đọc và ghi nhận số liệu tùy thuộc vào mức độ ổn định của dòng thải tối thiểu là 15 phút/1 lần đọc đối với các nguồn thải c lƣu lƣợng không ổn định và tối đa là 1 giờ đối với các nguồn thải c lƣu lƣợng ổn định.
b. Lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu
Số lƣợng mẫu: mỗi nhà máy lấy mẫu để đánh giá với số lƣợng và loại mẫu bao gồm:
mẫu nƣớc sau xử lý của từng cơng đoạn trung gian(phân tích phần nƣớc sau lắng) + 1 mẫu nƣớc thải đầu ra sau xử lý. Mỗi giờ lấy 1 mẫu, cuối ca sản xuất trộn các mẫu lại lấy mẫu trung bình. [7]
- Mẫu đơn: 2 mẫu nƣớc thải đầu ra sau xử lý ở hai thời điểm khác nhau. [7]
- Các chỉ tiêu phân tích theo QCVN 01-MT:2015/BTNMT, bao gồm: pH, SS, COD, BOD5, Tổng Nito, NH4+.
Bảng 3.1. Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
TT Thơng số Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
1 Lấy mẫu
- TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) - Chất lƣợng nƣớc - Phần 1: Hƣớng dẫn lập chƣơng trình lấy mẫu và kỹ thuật lấy mẫu;
- TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3: 2003) - Chất lƣợng nƣớc - Lấy mẫu. Hƣớng dẫn bảo quản và xử lý mẫu;
- TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10: 1992) - Chất lƣợng nƣớc - Lấy mẫu. Hƣớng dẫn lấy mẫu nƣớc thải.
2 pH - TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) Chất lƣợng nƣớc - Xác định pH.
3 BOD5 (20°C)
- TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003), Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) - Phần 1: Phƣơng pháp pha loãng và cấy có bổ sung allylthiourea;
- TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003), Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) - Phần 2: Phƣơng pháp dùng cho mẫu khơng pha lỗng.
4 COD - TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD).
5
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)
- TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) Chất lƣợng nƣớc - Xác định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thủy tinh.
6 Tổng nitơ (N)
- TCVN 6638:2000 Chất lƣợng nƣớc - Xác định nitơ - Vô cơ h a xúc tác sau khi khử bằng hợp kim Devarda.
7 Amoni (NH4+)
- TCVN 5988 : 1995 (ISO 5664 : 1984) Chất lƣợng nƣớc - Xác định amoni. Phƣơng pháp chƣng cất và chuẩn độ.
- So sánh các loại công nghệ với nhau.
- So sánh các kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải.