Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến cao su Đức Thuận - Bình Thuận công suất 100 3/ngày đêm

ủa ngân hàng thế giơi, đến năm 2010 diện tích cây cao su sẽ đạt tới 700.000 ha và sản lượng cao su khoảng trên 700.000 tấn. Hiện nay để chế biến hết số mủ cao su thu hoạch được, rất nhiều nhà máy chế biến mủ cao su với công suất từ 500 đến 12.000 tấn/năm đã được nâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía Nam, chủ yếu là tại trung các tỉnh miền Đông Nam Bộ như Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước. Những năm gần đây, cao su trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược mang lại hàng triệu USD cho đất nước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc cho nhà máy và hàng ngàn công nhân làm việc trong các nông trường cao su. Tuy nhiên công nghiệp sơ chế cao su lại gây một số tác động xấu đến môi trường sống. Trong quá trình chế biến mủ cao su, nhất là khâu đánh đông mủ (đối với qui trình chế biến mủ nước) và khâu ly tâm mủ (đối với qui trình sản xuất mủ ly tâm) các nhà máy chế biến mủ cao su đã thải ra môi trường mỗi năm một lượng lớn nước thải khoảng 10 triệu m3. Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ rất cao như acid acetic, đường, protein, chất béo…Hàm lượng COD, BOD đã làm ô nhiễm hầu hết các nguồn nước trong khu vực. Bên cạnh việc gây ô nhiễm các nguồn nước (nước ngầm, nươc mặt), các chất hữu cơ trong nước thải bị phân huỷ kỵ khí tạo thành H2S và mercaptan là những hợp chất không những gây độc và ô nhiễm môi trường mà chúng còn là nguyên nhân gây mùi hôi thối ảnh hưởng đến môi trường và dân cư trong khu vực. Vì vậy với đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Cao Su Đức Thuận- Bình Thuận, Công Suất 100 m3/ngày đđược thực hiện nhằm cung cấp một giải pháp xử lý nước thải cho nhà máy Cao su Đức Thuận với mục tiêu đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường, đồng thời phối hợp với nhữngđđặc điểm cụ thể của nhà máy, với chi phí dễ chấp nhận đđối với nhà sản xuất. 1.2 Mục tiêu đề tài Tìm hiểu dây chuyền sản xuất, chế biến mủ tại nhà máy cao su Đức Thuận- Bình Thuận để xác định: Các nguồn phát sinh nước thải trong dây chuyền sản xuất, xác định lưu lượng – thành phần – tính chất nước thải. Thiết kế chi tiết hệ thống xử lý nước thải cho dây chuyền chế biến mủ đạt TCVN 7586:2006(Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên.) 1.3 Giới hạn của đề tài Trong quá trình chế biến cao su, nhà máy kết hợp hai quá trình chế biến mủ nước và mủ tạp và có sự tuần hoàn nước để tái sử dụng nhằm tiết kiệm nguồn nước và giảm thiểu lượng nước thải ra hàng ngày nên tính chất nước thải khác so với nước thải của các quá trình sản suất riêng biệt. Công suất: 100m3/ngày. Địa điểm thực hiện: Nhà máy chế biến Cao Su Đức Thuận – Bình Thuận. Thời gian thực hiện: 01/10/2006 đến 22/12/2006 1.4 Phương pháp thực hiện Phương pháp khảo sát thực địa. Khảo sát thực tế tại Nhà Máy chế biến Cao Su Đức Thuận- Bình Thuận để tìm hiểu dây chuyền chế biến mủ nhằm xác định các công đoạn sinh ra nước thải. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu. Tiến hành thu thập các tài liệu có liên quan, các Đề tài đã được nghiên cứu, trên internet... Phương pháp phân tích chỉ tiêu chất lượng nước. Tiến hành lấy mẫu nước thải và bảo quản mẫu theo tiêu chuẩn quy định, mẫu được tiến hành phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới Và Bảo Vệ Môi Trường. Phương pháp chọn lựa - Dựa trên cơ sơ động học của các quá trình xử lý cơ bản, tổng hợp số liệu, phân tích khả thi và tính toán kinh phí. 1.5 Nội dung của đề tài Thu tập tài liệu, số liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất, phân tích các khả năng gây ô nhiễm môi trường và các phương pháp xử lý nước thải trong chế biến mủ cao su. Khảo sát, phân tích, thu thập số liệu về nhà máy chế biến mủ cao su Đức Thuận. Lựa chọn công nghệ, tính toán chi tiết chi phí nhằm tiết kiệm kinh phí để phù hợp với điều kiện của nhà máy. Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN CAO SU 2.1 Tổng quan về cây cao su Người Châu Âu đầu tiên biết đến cao su là Christophe Colomb (Người tìm ra Châu Mỹ đầu tiên). Mãi đến năm 1615, cao su mới được biết tới qua sách có tựa đề “Dela Monarquia Indiana” của Juan De Torquemada, viết về lợi ích và công dụng phổ cập của cao su. Đến nay, cây chứa mủ cao su có rất nhiều loại, mọc rải rác khấp quả đất, nhất là ở vùng nhiệt đới. Có cây thuộc giống to lớn như cây Hevea Brasiliensis (Ficus), họ dây leo (Landophia), thuộc giống cỏ… cây được chọn canh tác theo lối công nghiệp là loại Hevea Brasiliensis, cho hầu hết tổng lượng cao su thiên nhiên trên thế giới. Sau gần một thế kỷ, nhờ hai cuộc phát minh quan trọng là “nghiền hay cán hoá dẻo cao su” (Hancock) và “lưu hoá cao su”(Goodyear) mà kỹ nghệ cao su phát triển mạnh mẽ, nhu cầu tiêu thụ tăng cao dẫn đến việc phát minh ra cao su nhân tạo (cao su tổng hợp), chế biến cao su tái sinh ngày nay. Cao su được trồng ở nhiều nước trên thế giới như Châu Á, Châu Phi và Nam Mỹ, khoảng 90% cao su tự nhiên được trồng ở Châu Á, đặc biệt là ở vùng Đông Nam Châu Á. 2.2. Thành phần cấu tạo của mủ cao su Cao su trong Latex hiện hữu dưới dạng hạt nhỏ hình cầu, hình quả tạ hay hình trái lê. Những tiểu cầu cao su này được một lớp mỏng Protein bao bọc bên ngoài, đảm bảo được tính chất cơ lý của Latex hàm lượng cao su trong Latex thay đổi từ 30 – 60%. Mủ cao su là hỗn hợp keo gồm các cấu tử cao su nằm lơ lửng trong dung dịch gọi là nhũ thanh. Hạt cao su hình cầu . có đường kính 1/100µm - 3µm,chúng chuyển động hỗn loạn trong dung dịch. Thông thường 1 gram mủ chứa khoảng 7,4.1012 hạt cao su, bao quanh là các protein giữ cho latex ở trạng thái ổn định. Thành phần hóa học của mủ cao su: + Caosu: 35 – 40% + Protein: 2% + Quebrachilol: 1% +Xà phòng, acid béo: 1% + Chất vô cơ: 0,5% + Nước: 50 – 60% Tuỳ theo trường hợp cao su có thể chứa: Ở dạng dung dịch: Nước, các muối khoáng, acid, các muối hữu cơ, glucid, hợp chất phenolic, alkaloid ở trạng thái tự do hay trạng thái dung dịch muối. Ở dạng dung dịch giả: Các protein, phytosterol, chất mầu, enzyme … Ở dạng nhũ tương: Các amidon, lipid, tinh dầu, nhựa, sáp, polyterpenic. 2.3 Quy trình chế biến mủ cao su 2.3.1 Phân loại và sơ chế mủ: Mủ cao su được chia thành nhiều loại: mủ nước (latex), mủ chén, mủ đất … Mủ nước là mủ tốt nhất, thu trực tiếp trên thân cây, mỗi ngày mủ nước được gom vào một giờ qui định. Còn các loại mủ khác như mủ đất, mủ chén, mủ vỏ … được gộp chung lại gọi là mủ tạp (mủ thứ cấp). Đó là mủ rơi vãi xuống đất hoặc sau khi thu mủ nước mủ vẫn còn chảy vào chén, hoặc mủ dính trên vỏ cây … Mủ tạp nói chung rất bẩn, lẫn nhiều đất, cát, các tạp chất và đã đông lại trước khi đưa về nhà máy. Mủ tạp được chọn riêng theo sản phẩm, đựng trong giỏ hoặc túi sạch. Thông thường ta phân loại riêng mủ chén, mủ dây, mủ vỏ không để lẫn lộn với mủ đất. Mủ trắng, mủ bị sẫm màu do oxi hóa, mủ nay cho cao su có chất lượng tốt (tính năng cơ lý cao); với điều kiện được chế biến cẩn thận, sạch sẽ ngay khi lấy mủ, chuyên chở, tồn trữ ở xí nghiệp. 2.3.2 Bảo quản mủ: Sau khi thu mủ từ vườn cây về, mủ phải được giữ hoàn toàn lỏng. Để tránh bị đông trước khi đem về nhà máy, mủ được cho thêm chất chóng đông như NH3 ngay trong thùng mủ, hàm lượng chất kháng đông cần thiết chứa NH3 (0.003 – 0.1%) tính trên cao su thô.Mủ nước chuyển đến xí nghiệp được đưa vào các bể lắng có kích thước lớn, tại đây mủ được khuấy trộn để làm đồng nhất các loại latex từ các nguồn khác nhau; đây là giai đoạn kiểm tra sơ khởi việc tiếp nhận. Ở giai đoạn này, tiến hành do trọng lượng mủ khô và thành phần NH3 còn lại trong mủ. Lượng kháng đông cần thiết đối với các loại mủ mà ta muốn sơ chế như sau: Mủ tờ xong khói RSS (Ribbed Smoked Sheet) là 0,6 – 1 g/l mủ nước. Mủ đánh đông không pha loãng hay mủ đánh đông ở nồng đô nguyên thuỷ IRC (Intial Concentration Rubber) là 0,3 – 0,6 g/l mủ nước. Mủ ly tâm (Latex Centrifuge) là 3 g amoniac/l mủ nước. Mủ tạp dễ bị oxi hóa nếu để ngoài trời, nhất là phơi dưới ánh nắng, chất lượng mủ sẽ bị giảm. Khi đem về phân xưởng, mủ tạp được phân loại, ngâm rửa trong các hồ riêng biệt, để tránh bị oxi hóa và làm mất đi một phần chất bẩn. Mủ tạp ngoài ngâm nước có thể ngâm trong dung dịch hóa chất (acid clohidric, acid axalic, các chất chống lão hóa) để tránh phân hủy cao su. Các loại mủ dây, mủ đất được nhặt riêng, trước khi tồn trữ được rửa sạch bằng cách cho qua giàn rửa có chứa dung dịch hóa học, thích hợp để tẩy các chất dơ, loại bỏ tạp chất. 2.3.3 Quy trình chế biến mủ tạp. Hồ Ngâm Máy Cắt 1 Máy cán Sấy 1100C Để ráo Máy Băm Máy Máy Băm Máy Cắt 2 Máy cán Cắt 2 Đóng Gói Ép Kiện Cân Hình 1: Quy trình chế biến mủ tạp 2.3.4 Quy trình chế biến mủ nước Bể hỗn hợp Mương đánh đông Cán tờ Sấy 1100C Để ráo Băm Cán - Ép Đóng Gói Ép Kiện Cân Mủ nước Acid Formic Hình 2: Hình quy trình chế biến mủ Latex Tiếp nhận mủ: Mủ nước chuyển tới nhà máy được đưa vào các bể tiếp nhận có kích thước lớn. Tại đây mủ được khuấy trộn để làm đồng nhất các loại Latex từ các nguồn khác nhau, đây là giai đoạn kiểm tra sơ khởi việc tiếp nhận. Tiến hành đo trọng lượng mủ khô và thành phần NH3 còn lại trong mủ. Lọc mủ: nhằm loại bỏ các khối mủ đông trong quá trình vận chuyển và các mảnh vụn như cành, lá, vỏ, cùng với các chất khác lẫn lộn trong mủ. Thông thường thì mủ được lọc bằng rây. Đầu tiên mủ được lọc qua lưới thô với kích thước 20 lỗ/inch rồi xả vào bể chứa. Tại bể chứa sau khi làm đồng nhất thì để lắng khoảng 30 – 60 phút. Đánh đông: mủ sau khi lọc được dẫn đến mương đánh đông. Tại mương đánh đông cho vào Acid formic để làm đông tụ mủ. Cán – Bâm: mủ sau khi đánh đông được đưa qua dàn máy cán để cán mỏng, loại bỏ acid, serum trong mủ. Do yêu cầu và nhiệm vụ của từng loại máy nên mỗi máy có chiều sâu và số rãnh của trục khác nhau, khe mở giữa 2 trục giảm dần, số lần cán tuỳ theo từng loại mủ để cuối cùng cho ra tờ mủ mịn, đồng điều có độ dầy 3-4mm. Mỗi máy có hệ thống phun nước ngay trên trục cán để làm sạch tờ mủ trong khi cán. Sau đó tờ mủ được chuyển qua máy cán – bâm liên hiệp để tạo hạt, mủ được cán nhỏ thành hạt có đường kính khoảng 6mm rồi cho vào nước rữa. Sấy: mủ được để ráo khoảng 30 phút, sau đó cho vào lò sấy, sấy ở nhiệt độ 110 – 12000C trong thời gian 2 giờ. Điều chỉnh quạt nguội 15 phút trước khi cho ra lò. Cán – ép: ra khỏi lò sấy, cân khối mủ và ép thành bánh ở nhiệt độ 400C với thời gian 1 phút, sau đó chuyển qua máy kiểm tra kim loại. Giai đoạn cuối cùng là lấy mẫu kiểm phẩm. Đóng kiện: đóng bằng bao PE, xếp thành kiện, đóng palet, tồn kho. 2.4 Chế biến, sản xuất các sản phẩm từ cao su thiên nhiên: Cao su là một trong những nguyên liệu chủ chốt của nền công nghiệp hiện đại, xếp vào hàng thứ tư sau dầu mỏ, than đá và gang thép. Có hàng vạn mặt hàng làm từ cao su, nhưng người ta thường chia làm 5 nhóm chính theo công dụng của cao su: Cao su vỏ ruột xe: xe đạp, xe gắn máy, xe xích lô, xe hơi du lịch, xe tải, máy kéo, máy nông nghiệp, máy bay. Nhóm này quan trọng nhất và chiếm 70% lượng cao su tiêu thụ trên thế giới. Cao su công nghiệp dùng làm các ống dẫn, các băng chuyền, băng tải, cao su thắng, cao su chà gạo, đệm giảm xóc, khớp nối, đế đàn hồi, sản phẩm chống mài mòn. Nhóm này chiếm thành phần 7%. Quần áo, giày dép, áo mưa, vải che nắng, áo tắm, mũ, ủng, đế và gót giày, vải không thấm nước , phao bơi lội, canô cứu nạn …Nhóm này chiếm thành phần khoảng 8%. Cao su xốp dùng làm gối, đệm, thảm trải sàn nhà … Nhóm này chiếm 5%. Một số nhóm khác như: dụng cụ y tế, dụng cụ giải phẫu, thể dục thể thao, dây thun, chất cách điện, dụng cụ nhàbếp, tiện nghi gia đình, nhiều loại keo và nhựa dán … Nhóm này chiếm thành phần khoảng 10%. Bảng 1: Mức tiêu thụ cao su thiên nhiên theo công dụng: Công dụng Tỷ lệ (%) Lốp và săm xe Sản phẩm latex Giày dép Sản phẩm kỹ thuật trong kỹ nghệ xe hơi và nhiều kỹ nghệ khác Vải cao su, vỏ bọc dây điện, sản phẩm chống mài mòn, chống động đất Y khoa ( công cụ y tế, giải phẫu, găng tay, ống truyền máu) Cao su xốp (nệm mút, gối …) Keo, nhựa, hồ dán 68 8 5 5,8 5,9 2 2,1 3,2 Tổng cộng 100 2.5 Một số chủng loại cao su đặc biệt. Ngoài các sản phẩm cao su truyền thống, hiện nay trên thị trường có một số chủng loại cao su đặc biệt sử dụng cho một số ngành công nghiệp đang ngày càng phát triển và đang trở thành một thị trường đầy hứa hẹn trong một tương lai gần: Cao su MG Tên tiếng Anh: Methyl Methacrylate Graft Rubber. Thành phần gồm Methyl Methacrylate/cao su thiên nhiên phối trộn với Polymer. Tính chất cao su: Có cả hai đặc tính, vừa có tính chất của cao su thiên nhiên vừa có tính chất của chất dẻo (Methyl Methacrylate). Làm cho cao su rất cứng, chịu được lực va đập lớn và có độ giãn dày tốt. Lĩnh vực ứng dụng: Sản xuất các loại keo, linh kiện ô tô, keo dán cao su với PVC, công nghiệp giầy, sơn chống gỉ, nhựa gia cường, sơn UV. Cao su SP Tên tiếng Anh: Superior Processing Rubber. Là loại cao su được sản xuất từ sự pha trộn giữa mủ nước vườn cây thông thường với mủ đã được lưu hoá trước khi đánh đông. Tính chất cao su: Sản phẩm cao su có độ ổn định cao về kích thước. Cao su ít bị phồng độp và có bề mặt láng sau khi ép. Lĩnh vực ứng dụng: Các sản phẩm cao su được cán tráng hoặc ép đùn, các loại ống, ống mềm, vòng đệm, cao su xốp, sản phẩm y tế, nguyên liệu tạo khuôn, tấm phủ cao su … Cao su DPNR Tên tiếng Anh: Deproteinised Natural Rubber Là dạng tinh luyện của cao su thiên nhiên, trong đó phần lớn tro và Protein được loại bỏ. Tính chất của cao su: Độ dão thấp, độ trùng vi ứng dụng thấp, ít hút và thấm nước, hàm lượng Protein và hàm lượng chất bẩn thấp, có màu sáng. Lĩnh vực ứng dụng: Các khớp nói chịu nước, đệm làm kín, khớp nói trong xây doing và vòng đệm, chất cách điện, khớp nói chóng rung, bộ giảm xóc, các ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và y tế, các sản phẩm cao su đổ khuôn hoặc đùn ép. Cao su ENR Tên tiếng Anh: Expoxidized Natural Rubber. Là chủng loại cao su thiên nhiên được Expoxit hoá trong giai đoạn mủ nước bằng cách cho tác dụng với Axit Fromic và Hydro Peroxyt. Tính chất cao su: Chống lại sự kết tinh ở nhiệt độ thấp, tăng cường khả năng kháng dầu mỡ và khả năng chống thấm. Lĩnh vực ứng dụng: Công nghiệp sản xuất đế giầy, giảm âm, giảm chấn, sản xuất keo dán. Cao su SUMAR Tên tiếng Anh: Non Smelly Rubber. Là chủng loại cao su thiên nhiên mà trong quá trình sản xuất có thực hiện xử lý hoá chất đối với mủ đông tự nhiên. Tính chất cao su: Cao su không có mùi và có hàm lượng chất bẩn rất thấp. Đây là sản phẩm phụ trong tiêu chuẩn cao su Malaysia. 2.6 Tình hình sản xuất cao su trên thế Giới. Sản lượng cao su toàn thế giới tăng từ mức 6,4 triệu tấn năm 1990 đến 6,75 triệu tấn năm 1999 lên 6,90 triệu tấn năm 2000 và cao su năm 2006 là 21,52 triệu tấn, tăng hơn 2005 3,8%, trong đó cao su thiên nhiên cần là 9,1 triệu tấn và cao su tổng hợp là 12,42 triệu tấn. Diện tích cao su trồng ở các nước Đông Nam Á khoảng 7.808.000 ha, trong đó nhiều nhất là Indonesia: 3.279.000 ha, Thái Lan: 2.099.000 ha, Malaysia: 1.250.000 ha, Ấn Độ 518.000 ha. Năm 2005 sản lượng cao su ở các nước này đạt 7.623.900 tấn. 2.7 Tình hình sản xuất cao su tại Việt Nam. 2.7.1 Trước ngày giải phóng miền Nam: Vào năm 1877, một số cây cao su đã được đem vào trồng thử ở Việt nam. Tuy nhiên cho đến những năm 1900 – 1920, người Pháp mới bắt đầu mở rộng diện tích, lập các đồn điền để trồng cao su. Đến năm 1920 thì diện tích canh tác cây cao su ở Việt nam là 7000 ha với sản lượng 3000 tấn/ ha Với nhu cầu cao su ngày càng tăng, cũng như những lợi ích to lớn về kinh tế, từ năm 1920 – 1945, ngưới Pháp tăng nhanh diện tích gieo trồng cao su ở Việt Nam. Tốc độ phát triển cao su là: 5.000 – 6.000 ha/năm. Tổng diện tích gieo trồng đến năm 1945 là 138000 ha với sản lượng đạt khoảng 80.000 tấn/năm Từ sau năm 1945 đến trước ngày giải phóng, ở miền Nam, được sự khuyến khích của chính quyền lúc đó các đồn điền cao su tư nhân liên tiếp được mở rộng và phát triển mặc dù khả năng đầu tư của tư bản Pháp bị hạn chế do tình trạng chiến tranh. Tốc độ phát triển đạt 2.600 ha/năm, diện tích gieo trồng đạt 142.770 ha với sản lượng đạt mức cao nhất là 83.403 tấn/năm. Năm 1974, tổng diện tích cây cao su đang khai thác là 25.000 ha với sản lượng 21.000 tấn cao su khô, diện tích gieo trồng lên tới vài ngàn ha. 2.7.2 Từ ngày giải phóng miền Nam đến nay: Nhà nước ta đánh giá ngành trồng cây cao su là mũi nhọn của nền kinh tế quốc dân. Năm 1994, diện tích gieo trồng cây cao su là 18.000 ha với sản lượng 95.000 tấn. Diện tích cao su hiện có là 450.900 ha, nhiều nhất là ở Đông Nam Bộ 305.000 ha và Duyên hải Bắc Trung Bộ là 5.200 ha. Trong khối ba nước Đông Dương, nước ta là nước có nhiều khả năng trồng cao su để hợp tác kinh tế với các nước và thoả mãn nhu cầu trong nước. Với điều kiện khí hậu, đất đai phù hợp, nguồn nhân lực dồi dào, đội ngũ cán bộ khá đông và có kinh nghiệm, chúng ta có thể phát triển mạnh mẽ diện tích trồng cây cao su để vừa khai thác đất đai và bố trí lại dân cư một cách hợp lý và kinh tế nhất. Đến đầu thế kỷ 21, ta phấn đấu đạt một sản lượng 800.000 tấn cao su khô để thoả mãn nhu cầu xuất khẩu và phát triển công nghiệp chế biến sản phẩm cây cao su trong nước. Tính đến hết quý III năm 2007, sản lượng cao su sản xuất trong nước đã đạt 502.000 tấn, xấp xỉ bằng cùng ì năm ngoái, năng suất đạt khoảng 1,1tấn/ha. Dự báo, sản lượng cao su Việt Nam năm 2007 đạt 620.000tấn và mục tiêu tăng thêm 13% lên 700.000 tấn vào năm 2010.Việt Nam đang hướng tới chương trình 1triệu ha cao su vào năm 2015, trong đđđó có 200.000 ha cao su được đầy tư ở Lào và Campuchia, như vậy vào năm 2020 có khả năng đạt sản lượng 1,5 triệu tấn cao su. Trong tình hình rừng của chúng ta đã bị tàn phá nặng nề, việc phát triển cây cao su sẽ tăng thảm xanh che mặt đất, chống ô nhiễm và bảo vệ cũng như cải thiện môi trường của đất nước. 2.2.8 Tình hình xuất khẩu Theo Hiệp hội cao su Việt Nam, năm 2007 Việt Nam dự kiến xuất khẩu 780.000 tấn cao su, đạt kim ngạch xuất khẩu khoảng 1,4 triệu USD.Trong kế hoạch xuất khẩu năm 2007, Việt Nam sẽ tăng cường xuất khẩu cao su sang thị trường Châu Aâu, và giảm lượng cao su xuất khẩu sang Trung Quốc nhằm nhằm đa dạng hóa thị trường và tránh nguy cơ rủi ro khi tập trung sản lượng xuất khẩu phụ thuộc vào một thị trường.Đồng thời ưu tiên phát triển sản phẩm cao su có nhu cầu tiêu thụ nội địa và xuất khẩu lớn như săm lốp ôtô, băng tải cao su, nệm cao su, thiết bị, phụ liệu các ngành như y tế, may mặc, da giày… Theo đánh giá của Hiệp hội cao su thế giới, Việt Nam hiện đang đứng thứ 6 về sản xuất và đứng thứ 4 về xuất khẩu cao su thế giới, sau Thái Lan, Indonexia và Malaysia. Chương 3: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CAO SU VÀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU HIỆN NAY. 3.1 Tổng quan về nước thải chế biến cao su. Ngành công nghiệp chế biến cao su là một ngành sản xuất có khả năng gây ô nhiễm rất lớn. Hàng năm ngành chế biến cao su phát sinh khoảng 10 triệu m3 nước thải, trung bình lượng nước thải phát sinh khoảng 25m3/tấn sản phẩm (tính theo khối lượng khô) sản xuất từ mủ tinh, 35m3 nước thải sản xuất từ mủ tạp và 18m3 nước thải sản xuất từ mủ ly tâm. Hiện nay, hầu hết các nhà máy chế biến cao su trên toàn quốc đã có hệ thống xử lý nước thải, với tổng kinh phí đầu tư trên 40 tỷ đồng. Tuy nhiên nhiều nhà máy có chất lượng nước thải không đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường. (Nguồn: Tổng công ty cao su Việt Nam, 2004). Do vậy ngành công nghiệp chế biến cao su đã gây ra nhiều tác động xấu đến môi trường sống, nước thải cao su có hàm lượng các chất hữu cơ rất cao, có mùi hôi ảnh hưởng đến sức khoẻ của người dân, gây chết hoặc hạn chế sự phát triển của động vật, thực vật, gây ô nhiễm cho môi trường. 3.1.1 Các nguồn thải và thành phần- tính chất của nước thải cao su. Trong quá trình chế biến mủ cao su, nước thải sinh ra ở các công đoạn: Khuấy trộn: Trong quá trình chế biến cao su cần lượng lớn nước rửa để làm hoà tan tạp chất trong cao su đồng thời làm sạch vật liệu, máy móc. Đánh đông: Nước thải ra từ mương đông tụ là quang trọng nhất vì chứa phần lớn lượng Serum được tách ra khỏi mủ trong quá trình đông tụ. Gia công cơ học: Nước thải sinh ra từ quá trình này chứa các hạt cao su, đây là nước rửa được phun vào các khối cao su trong quá trình gia công để tiếp tục loại bỏ Serum cũng như các chất bẩn. Như vậy, nước thải ra có hàm lượng nhỏ cao su tan, một lượng lớn Protein, đường, lipit, carotenord, chất hừu cơ, vô cơ, chúng điều bắt nguồn từ cao su thiên nhiên. Đặc biệt trong quá trình sản xuất cao su có sử dụng acid formic, acid phosphoric hay acid sulfuric nên nước thải chế biến cao su có pH dao động khoảng 4,2 đến 6,3. Hàm lượng BOD trong nhà máy chế biến cao su tinh khiết khoảng 3600mg/l, nhà máy cao su tái chế khoảng 750mg/l, cao su tấm (RSS) khoảng 2600mg/l và cao su bánh khoảng 1750mg/l. (Nguồn: Sự cần thiết và chức năng của trạm xử lý nước thải trong các nhà máy cao su – Dự án cải tạo nông nghiệp của ngân hàng Thế Giới) Bảng2: Thành phần hoá học nước thải ngành chế biến cao su (mg/l) Chỉ tiêu Chủng loại sản phẩm Khối từ mủ tươi Khối từ mủ đông Cao su tờ Mủ ly tâm N hữu cơ 20,2 8,1 - - NH3-N 75,5 40,6 - - NO3--N Vết Vết Vết Vết NO2--N KPHĐ KPHĐ KPHĐ KPHĐ PO43--N 26,2 12,3 38 48 Al Vết Vết Vết Vết SO42- 22,1 10,3 24,2 35 Ca 2,7 4,1 4,7 7,1 Cu Vết Vết Vết Vết Fe 2,3 2,3 2,6 2,6 K 42,5 48 45 61 Mg 11,7 8,8 15,1 25,9 Mn Vết Vết Vết Vết Zn KPHĐ KPHĐ KPHĐ KPHĐ (Nguồn: Bộ môn chế biến – Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam) Bảng3: Đặc tính ô nhiễm nước thải của ngành chế biến cao su. Chỉ tiêu Loại sản phẩm Khối từ mủ tươi Khối từ mủ đông Cao su tờ Mủ ly tâm COD 3.540 2.720 4.350 6.212 BOD 2.020 1.594 2.514 4.010 Tổng Nitơ 95 48 150 565 Nitơ ammonia 75 40 110 426 TSS 114 67 80 122 pH 5,2 5,9 5,1 4,2 (Nguồn: Bộ môn chế biến – Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam) Bảng 4: Đặc tính nước thải chế biến mủ Latex Chỉ tiêu ô nhiễm Công đoạn Đánh đông Cán – ép Dòng chung Mầu sắc Trắng sữa Trắng hơi đục Trắng đục pH 4,98 – 5,23 6,12 – 6,43 5,72 – 5,59 Acid(mgCaCO3/l) 1.150 – 1.870 120 – 150 160 – 220 Kiềm (mgCaCO3/l) 1.250 – 1.280 15 – 35 150 – 210 COD (mg/l) 5.015 – 9.962 1.800 – 2.400 1.811 – 4.589 BOD5 (mg/l) 4.859 – 8.780 1.700 – 2.100 1.720 – 4.360 SS(mg/l) 273 – 777 1.000 – 1.200 180 – 250 N-NH3(mg/l) 450 – 890 130 – 152 200 – 296 P-PO43-(mg/l) 420 – 450 56 – 74 - Glucose(mg/l) 1.200 – 2.500 120 – 140 200 – 600 VFA(mg/l) 4.200 – 5.600 860 – 1800 1.200 – 1.800 Nguồn: Sustainable treatment of rubber Latex processing of wastewater – Nguyễn Trung Việt (1999). Bảng 5: Mức độ ô nhiễm nước thải tại các nhà máy chế biến cao su. STT Nhà máy Các chỉ tiêu nước thải pH COD BOD TSS Tổng N N-NH3 1 Cua Pari 5,78 4675 1700 410 136,27 21,70 2 Bố Lá 5,67 4266 1880 530 145,13 33,60 3 Bến Súc 5,49 5212 2160 950 198,80 78,40 4 Dầu Tiếng 5,15 3356 2630 143 138,13 33,60 5 Long Hoà 5,84 2087 1380 173 76,53 0 6 Phú Bình 6,77 160 130 40 14 0 7 Tân Biên 5,53 2000 1340 247 58,33 5,83 8 Vên Vên 5,87 3000 1540 490 159,83 143,97 9 Bến Củi 5,5 1609 680 145 22,17 0 10 Hàng Gòn 6,76 5955 2539 535 252 56,47 11 Long Thành 5,85 11191 3836 2641 395,27 224,47 12 Cẩm Mỹ 6,15 5313 7403 1167 135,10 24,27 13 Xà Bang 5,26 6453 4173 355 267 63 14 Hoà Bình 5,62 6193 1468 263 146 30 15 Dầu Giây 6,7 2360 1140 70 25,20 0 16 An Lộc 6,21 5028 1330 670 154 33,60 (Nguồn: Bộ môn chế biến – Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam). Nhận xét: Nước thải chế biến cao su có pH trong khoảng 4,2 – 6,2 do việc sử dụng acid để làm đông tụ mủ cao su. Tính acid chủ yếu là do các acid béo bay hơi, kết quả của sự phân huỷ sinh học các lipid và phospholipids xảy ra khi tồn trữ nguyên liệu. Hơn 90% chất rắn trong nước thải cao su là chất rắn bay hơi, chứng tỏ rằng nước thải cao su chứa hàm lượng chất hữu cơ cao. Phần lớn chất rắn này ở dạng hoà tan, còn ở dạng lơ lửng chủ yếu là những hạt cao su còn sót lại. Hàm lượng Nitơ không cao và có nguồn gốc từ các protein trong mủ cao su, trong khi hàm lượng Nitơ dạng amoni rất cao do việc sử dụng amoni làm chất kháng đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ mủ cao su. 3.1.2 Mùi hôi trong nước thải cao su. Cao su tự nhiên là các Polimer hữu cơ cao phân tử với các monomer là các chất dạng mạch thẳng như etylen, propilen, butadiene … Do đó, quá trình phân huỷ mủ cao su thực tế là quá trình oxy hoá các sản phẩm phân huỷ trung gian hoặc các chất vô cơ dạng khí như H2S, mercaptal (RSH), amonia(NH3), CO2 hoặc monocarbonxylic (CO) hoặc các chất hữu cơ như acid carbonxylic (RCOOH), Xeton hữu cơ dễ bay hơi và tạo ra mùi hôi trong không khí. Mùi hôi trong nước thải thường gây ra bởi các khí sản sinh ra trong quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ. Mùi hôi đặc trưng và rõ rệt nhất trong nước thải bị phân huỷ kị khí thường là H2S (Hydrogen Sulphide). Các acid béo bay hơi (Volatile Fatty Acids – VFA) là sản phẩm của sự phân huỷ do vi sinh vật, chủ yếu là trong điều kiện kị khí, các lipit và phospholipids có trong chất ô nhiễm hữu cơ. Bảng 6: Một số chất gây mùi hôi thường gặp trong nước thải. Chất Cấu tạo hoá học Mùi đặc trưng Các amin CH3NH2(CH3)H Tanh cá Amonia NH3 Khai Các diamines NH2(CH2)4NH2, NH2(CH2)5NH2 Thịt thối Hydrogen sulphide H2S Trứng thối Dimethyl sulphide (CH3)2S Rau thối Diethyl sunphide (C2H5)2S Tanh sốc Diphenyl sulphide (C6H5)2S Khét Diallyl sulphide (CH2CHCH2)2S Nồng tỏi Dimethyl disulphide (CH3)2S2 Thối rữa Pyridine C6H5N Tanh nồng Các acid béo bay hơi (VFA) Tanh chua Nguồn: Gaudy 1989, Metcalf và Eddy, 1991… 3.2 Các công nghệ đã được nghiên cứu để xử lý nước thải chế biến mủ cao su. Hoạt động nghiên cứu khoa học về mọi lãnh vực liên quan đến ngành sản xuất cao su đã được hệ thống hoá vào đầu thế kỷ 20, khi 15 viện nghiên cứu cao su được thành lập trên thế giới. Việc nghiên cứu xử lý nước thải chế biến cao su được bắt đầu vào năm 1957.Với các công nghệ tiêu biểu như sau: 3.2.1 Bể lọc sinh học hiếu khí. Công trình nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải ngành chế biến cao su đầu tiên được công bố năm 1957 (Molesworth) trong đó nước thải mủ skim được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm bằng một bể sinh học hiếu khí. Hiệu quả xử lý nước thải hữu cơ còn thấp Thí nghiệm này được tiếp tục mở rộng trong một công trình khác cũng sử dụng bể sinh học hiếu khí, trong đó hiệu quả xử lý được gia tăng bằng biện pháp hồi lưu nước thải (Molesworth, 1961). Hiệu quả xử lý BOD dưới 60% với thời gian lưu nước 20 ngày. 3.2.2 Hồ Ổ Định. Muthurajah và cộng sự (1973) đã khẳng định rằng xử lý sinh học bằng một bể kị khí theo sau là một bể hiếu khí thì có khả năng đạt yêu cầu trong việc xử lý nước thải cao su. Theo đó nước thải chế biến cao su chứa đến 80% chất rắn bay hơi, do đó cần phân huỷ kị khí trước khi phân huỷ hiếu khí. Phương pháp này thích hợp cho cho việc xử lý nước thải nhà máy chế biến cao su cốm. Nước thải từ nhà máy chế biến cao su cốm được nghiên cứu xử lý trong hệ thống này với thời gian lưu nước khoảng 20 ngày thì có thể loại bỏ được 90% BOD, 73% COD, 31% tổng Nitơ và 44% Amonia – Nitrogen. (Nguồn: Nguyễn Ngọc Bích – Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước thải ngành chế biến cao su Việt Nam, 2002). Bảng 7: Tính chất nước thải cao su crepe trước và sau xử lý. Chỉ tiêu Trước xử lý Sau xử lý Hiệu quả % BOD 305 32 89,5 COD 846 226 73,3 TSS 546 445 18,2 Tổng Nitơ 75 52 30,7 Amoni – Nitrogen 64 36 43,7 pH 6,3 7,0 - Bảng 8: Tính chất nước thải cao su Latex trước và sau xử lý. Chỉ tiêu Trước xử lý Sau xử lý Hiệu quả % BOD 3520 150 96 COD 4850 530 89,1 TSS 600 200 66,4 Tổng Nitơ 820 360 56,1 Amoni – Nitrogen 465 135 71,2 pH 4,8 7,8 - Nguồn: Xử lý nước thải nhà máy chế biến cao su FACS ban quản lý môi trường Malaysia. Cũng đối với nước thải chế biến mủ ly tâm thì khả năng xử lý của hệ thống hồ kị khí – hồ tuỳ chọn với thời gian lưu nước khoảng 90 ngày thì hệ thống này có khả năng loại 96%BOD, 89%COD, 66% tổng Nitơ, 71%Amonia, và 58% tổng chất rắn lơ lửng từ nước thải chế biến mủ li tâm. 3.2.3 Mương Oxy hoá. Nghiên cứu của Ponniah (1975) có thể ứng dụng công nghệ mương oxy hóa để xử lý nước thải của quá trình chế biến mủ ly tâm. Với công nghệ này có thể đạt hiệu xuất xử lý BOD khoảng 85% với thời gian lưu nước khoảng 17,5 ngày và lượng bùn hồi lưu là 75%. Cùng đó Ibrahim và cộng sự (1979) đã khẳng định rằng khả năng của kênh oxy hoá trong xử lý nước thải chế biến mủ ly tâm, với thời gian lưu nước là 22 ngày có thể loại bỏ 96% BOD và 93% COD. Tuy nhiên ở công trình này hiệu quả xử lý Nitơ còn thấp, chỉ đạt 46% đối với tổng Nitơ còn Amonia là 44%. Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý làm thoáng mở rộng, sử dụng các thiết bị làm thoáng đặt nằm ngang, nước thải lưu thông trong các mương hình bầu dục ở tốc độ 30 cm/s, thiết bị làm thoáng cung cấp oxy để thực hiện quá trình phân huỷ 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 huỷ các chất hữu cơ được thực hiện bởi các vi sinh vật trong bùn hoạt tính có số lượng và mật độ lớn, các chất hữu cơ được phân huỷ nhanh và cho hiệu quả xử lý cao, chỉ trong vài giờ tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ đã có thể giảm xuống 60 – 80%. Quá trình vận hành có tuần hoàn bùn để duy trì nồng độ vi sinh vật. Ưu điểm của hệ thống là làm việc ổn định, khi vận hành ít gây mùi hôi, kích thước công trình xử lý nhỏ thích hợp đối với các nhà máy gần các khu đông dân cư, những nơi hạn chế về đất đai. Nhược điểm là khả năng chịu sự biến đổi tải trọng đột ngột kém, tiêu tốn nhiều năng lượng, chi phí vận hành và bảo trì lớn. 3.2.4 Bể đĩa quay. Borchardt, 1970. Bể đĩa quay là một công nghệ bùn hoạt tính. Đối với nước thải chế biến cao su, hiệu quả xử lý được ghi nhận với COD là 94%, BOD là 98%, Tổng Nitơ là 90% và Amonia là 92% từ nước thải chế biến cao su cốm đã qua xử lý kị khí (John và cộng sự, 1975). Tuy nhiên đối với nước thải chế biến mủ ly tâm, vốn có hàm lượng Amonia cao hơn nên không thể phù hợp để._.