I. Tính chất nước thải: Nước thải chế biến cao su được hình thành chủ yếu từ các công đoạn khuấy trộn, làm đông, gia công cơ học và nước rửa máy móc, bồn chứa. Đặc tính ô nhiễm của nước thải ngành sản xuất mủ cao su được cho trong Bảng 1
Bảng 1: Thành phần chất ô nhiễm trong nước thải chế biến mũ cao su
STT
|
Thành phần
|
Đơn vị
|
Công đoạn
|
Cống chung
|
Sản xuất mũ cốm
|
Sản xuất mủ ly tâm
|
Đánh đông
|
Cán cắt cốm
|
1
|
pH
|
-
|
4.7 – 5.49
|
5.27 – 5.59
|
4.5 – 4.81
|
5.9 – 7.5
|
2
|
COD
|
mg O2/l
|
4358 – 13127
|
1986 – 5793
|
3560 – 28450
|
3790 – 13000
|
3
|
BOD5
|
mg O2/l
|
3859 – 9780
|
1529 – 4880
|
1890 – 17500
|
3200 – 8960
|
4
|
SS
|
mg/l
|
360 – 5700
|
249 – 1070
|
130 – 1200
|
286 – 1260
|
5
|
N – NH3
|
mg/l
|
649 – 890
|
152 – 214
|
123 – 158
|
138 – 320
|
(Nguồn: Khoa Môi
Trường – Trường Đại học Bách Khoa TPHCM)
Nước thải chế biến cao
su có pH thấp, trong khoảng 4.2 đến 5.2 do việc sử dụng axit để làm đông tụ mủ
cao su. Các hạt cao su tồn tại trong nước ở dạng huyền phù với nồng độ rất cao.
Các hạt huyền phù này là các hạt cao su đã đông tụ nhưng chưa kết lại thành
mảng lớn, phát sinh trong giai đoạn đánh đông và cán crep. Nếu lưu nước thải
trong một thời gian dài và không có sự xáo trộn dòng thì huyền phù này sẽ tự
nổi lên và kết dính thành từng mảng lớn trên bề mặt nước. Các hạt cao su tồn
tại ở dạng nhũ tương và keo phát sinh trong quá trình rửa bồn chứa, rửa các
chén mỡ, nước tách từ mủ ly tâm và cả trong giai đoạn đánh đông. Trong nước
thải còn chứa một lượng lớn protein hòa tan, axit foocmic (dùng trong quá trình
đánh đông), và N-NH3 (dùng trong quá trình kháng đông). Hàm
lượng COD trong nước thải là khá cao, có thể lên đến 15.000mg/l. Tỷ lệ BOD/COD
của nước thải là 0.6 – 0.88 rất thích hợp cho quá trình xử lý sinh học.
II. Quy trình xử lý nước thải cao su
Xử lý nước thải chế biến mủ cao su cần chú ý đến việc xử lý các chỉ tiêu gây ô nhiễm như COD, ammonium và photpho. Hàm lượng N-NH3 trong nước thải cao chủ yếu là do việc sử dụng amoniac là chất chống đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ mủ, đặc biệt là trong chế biến mủ li tâm. Bên cạnh đó, hàm lượng photpho trong nước thải cũng rất cao 88,1-109,9mg/l. Một vấn đề đặc biết quan trọng là việc thu hồi mủ cao su có trong nước thải
Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su
Thuyết minh quy trình công nghệ:
2.1 Mương thu nước thải mủ cao su – Bể chứa 
Nước thải sản xuất được thu gom về mương thu gom. Sau khi tách rác và mủ khối có kích thước lớn, nước thải được bơm qua bể chứa. Từ bể chứa, nước thải dược bơm lên bể keo tụ mủ.
2.2 Bể keo tụ mủ – Bể tách mủ
Tại bể keo tụ mủ, hóa lý keo tụ mủ được châm vào với liều lượng nhất định. Trong bể, hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn sẽ hòa trộn nhanh, đều hóa chất với nước thải đầu vào. Nước tự chảy từ bể keo tụ mũ sang bể tách mũ, mũ được tập trung dưới đáy bể, nước trong tự chảy qua bể điều hòa.
2.3 Bể điều hòa
Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Đồng thời, bể còn có chức năng hỗ trợ các công trình xử lý kỵ khí và xử lý nito của các công trình phía sau
2.4 Bể phản ứng – Bể keo tụ tạo bông – Bể lắng
Nước thải từ bể điều hòa bơm lên bể phản ứng. Hóa chất keo tụ và hóa chất hiệu chỉnh môi trường được châm vào bể với liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ bằng máy pH. Dưới tác dụng của hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, hóa chất keo tụ và hóa chất hiệu chỉnh môi trường được hòa trộn nhanh và đều vào trong nước thải. Trong điều kiện môi trường thuận lợi cho quá trình keo tụ, hóa chất keo tụ và các chất ô nhiễm trong nước thải tiếp xúc, tương tác với nhau, hình thành các bông cặn nhỏ li ti trên khắp diện tích và thể tích bể. Hỗn hợp nước thải này tự chảy qua bể keo tụ tạo bông.
Tại bể keo tụ tạo bông, hóa chất trợ keo tụ được châm vào bể với liều lượng nhất định. Dưới tác dụng của hóa chất này và hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm, các bông cặn li ti từ bể phản ứng sẽ chuyển động, va chạm, dính kết và hình thành nên những bông cặn tại bể keo tụ tạo bông có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng ở bể lắng. Hỗn hợp nước và bông cặn hữu dụng tự chảy sang bể lắng.
Bùn được giữ lại ở đáy bể lắng và được xả vào bể chứa bùn, nước sau xử lý tại bể tự chảy sang bể UASB.
2.5 Bể UASB
Nước thải từ bể lắng tự chảy qua bể UASB – là công trình xử lý sinh học kị khí. Với ưu điểm không sử dụng oxy, bể kị khí có khả năng tiếp nhận nước thải với nồng độ rất cao. Nước thải có nồng độ ô nhiễm cao sẽ tiếp xúc với lớp bùn kị khí và toàn bộ các quá trình sinh hóa sẽ diễn ra trong lớp bùn này, bao gồm quá trình thủy phân, acid hóa, acetate hóa và tạo thành khí methane, và các sản phẩm cuối cùng khác. Tuy nhiên, sau khi qua bể kị khí, nồng độ các chất hữu cơ và các chất khác vẫn còn cao hơn tiêu chuẩn nguồn tiếp nhận theo quy định hiện hành của pháp luật nên nước thải sẽ tiếp tục được xử lý sinh học ở cấp bậc cao hơn.
2.6 Bể anoxic– aerotank
Nước thải từ bể UASB tự chảy vào bể anoxic – aerotank. Đây là bể bùn hoạt tính hiếu khí kết hợp khử nitơ, xử lý tổng hợp các chất ô nhiễm trong nước: khử BOD, nitrat hóa khử NH4+ và khử NO3- thành N2, khử trùng nước thải nhưng không sử dụng hóa chất khử trùng. Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính xử lý kết hợp như trên không những tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon từ ngoài vào khi cần khử NO3-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử NH4+ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-, mà còn giảm diện tích đất sử dụng.
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể dao động từ 1.000-5.000 mgMLSS/L. Nồng độ bùn hoạt tính càng cao, tải trọng hữu cơ áp dụng và hiệu suất xử lý của bể càng lớn. Oxy (không khí) được cung cấp bằng các máy thổi khí (airblower) và hệ thống phân phối khí có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10 µm. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: (1) cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và amoni thành nitrat NO3-; (2) xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý. Tải trọng chất hữu cơ của bể hiếu khí thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm.
Oxy hóa và tổng hợp
COHNS (chất hữu cơ) + O2 + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí —-> CO2 + H2O + NH3 + C5H7O2N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác
Hô hấp nội bào
C5H7O2N (tế bào) + 5O2 + vi khuẩn —-> 5CO2 + 2H2O + NH3 + E
Bên cạnh quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành carbonic (CO2)và nước (H2O), vi khuẩn hiếu khí Nitrisomonas và Nitrobacter còn oxy hóa amoniac (NH3) thành nitrite (NO2-) và cuối cùng là nitrate (NO3-).
Vi khuẩn Nitrisomonas:
2NH4+ + 3O2 —-> 2NO2- + 4H+ + 2H2O
Vi khuẩn Nitrobacter:
2NO2- + O2 —-> 2 NO3-
Tổng hợp 2 phương trình trên:
NH4+ + 2O2 ® NO3- + 2H+ + H2O
Lượng oxy O2 cần thiết để oxy hóa hoàn toàn amoni (NH4+) bằng 4,57g O2/g N với 3,43g O2/g được dùng cho quá trình nitrite và 1,14g O2/g NO-2 bị oxy hóa.
Trên cơ sở phương trình tổng hợp sau:
NH4+ + 1,731O2 + 1,962HCO3- —-> 0,038C5H7O2N + 0,962NO3- + 1,077H2O + 1,769H+
Phương trình trên cho thấy rằng mỗi một (01)g nitơ nito-amoniac (N-NH3) được chuyển hóa, 3,96g oxy O2 được sử dụng, 0,31g tế bào mới (C5H7O2N) được hình thành, 7,01g kiềm CaCO3 được tách ra và 0,16g carbon vô cơ được sử dụng để tạo thành tế bào mới.
Quá trình khử nitơ (denitrification) từ nitrate NO3- thành nitơ dạng khí N2 đảm bảo nồng độ nitơ trong nước đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường. Quá trình sinh học khử Nitơ liên quan đến quá trình oxy hóa sinh học của nhiều cơ chất hữu cơ trong nước thải sử dụng Nitrate hoặc nitrite như chất nhận điện tử thay vì dùng oxy. Trong điều kiện không có DO hoặc dưới nồng độ DO giới hạn ≤ 2 mg O2/L (điều kiện thiếu khí). Điều kiện này được tạo ra trong bể anoxic bằng máy khuấy trộn chìm.
C10H19O3N + 10NO3- —-> 5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 100H+
Quá trình chuyển hóa này được thực hiện bởi vi khuẩn khử nitrate chiếm khoảng 10-80% khối lượng vi khuẩn (bùn). Tốc độ khử nitơ đặc biệt dao động 0,04 đến 0,42 gN-NO3-/g MLVSS.ngày, tỉ lệ F/M càng cao tốc độ khử tơ càng lớn. Sau quá trình xử lý tại bể anoxic – bể aerotank, nước thải tự chảy qua bể lamella.
2.7 Bể lắng lamella
Nước thải từ bể anoxic – aerotank được phân phối vào vùng phân phối nước của bể lắng lamella. Hiệu suất bể lắng được tăng cường đáng kể do sử dụng hệ thống tấm lắng lamella. Bể lắng lamella được chia làm ba vùng căn bản:
Vùng phân phối nước
Vùng lắng
Vùng tập trung và chứa cặn.
Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của bể là hệ thống tấm lắng lamella, với nhiều lớp mỏng được sắp xếp theo một trình tự và khoảng cách nhất đinh. Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi qua hệ thống này, các bông bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông bùn ban đầu. Các bông bùn này trượt theo các tấm lamella và được tập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng. Nước sạch được thu ở phía trên bể lắng và được đưa sang bể trung gian.
2.8 Bể trung gian– Bể nano dạng khô
Bể trung gian là nơi trung chuyển nước từ bể lắng lamella lên bể nano dạng khô. Nước được bơm từ bể lắng qua bể nano dạng khô.
Các chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, màu,…. còn sót lại trong nước thải sẽ bị loại bỏ tại bể nano dạng khô.
Nước thải mủ cao su sau khi qua bể nano dạng khô đạt quy chuẩn xả thải cho phép theo quy định của pháp luật.
Để biết thêm các dịch vụ của Ensol và tìm hiểu thêm Ensol có thể giúp gì cho Quý Công Ty trong lĩnh vực môi trường hoặc cần tư vấn miễn phí các vấn đề về môi trường, vui lòng liên hệ với chúng tôi:
ENSOL Company
Make Your Life Better
Điện
thoại : (84.8) 666 01778
Fax
: (84.8)
625 84977
Hotline
: (84) 091
718 6802
Google Account Video Purchases
649/40 Điện Biên Phủ, Phường 25, Quận Bình Thạnh, TPHCM
