Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến mủ cao su bằng công nghệ lọc sinh học màng (membrane biorector)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC



ĐỖ THỊ DUYÊN




NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI
CHẾ BIẾN MỦ CAO SU BẰNG CÔNG
NGHỆ LỌC SINH HỌC – MÀNG
(Membrane Biorector)


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: HÓA CÔNG NGHỆ - MÔI TRƢỜNG

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
Th.S PHẠM THỊ HẢI THỊNH






Hà Nội – 2014

LỜI CẢM ƠN

Với sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các Thầy giáo, Cô giáo, gia đình, bạn
bè cùng sự nỗ lực của bản thân, sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu đề tài
“Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến mủ cao su bằng công nghệ phương
lọc sinh học – màng(Membrane bioreactor)” đã đƣợc hoàn thành.
Trƣớc hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Cô giáo – Th.S. Phạm
Thị hải Thịnh đã dành thời gian đọc bản thảo, bổ sung và đóng góp nhiều kinh
nghiệm quý báu cho đề tài. Em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các Thầy giáo, Cô
giáo khoa Hóa Học - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã nhiệt tình giảng
dạy trong suốt thời gian em học tập tại trƣờng.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các anh, chị tại viện Công nghệ
Môi trƣờng - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Đồng thời
gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên, khích lệ em trong
quá trình thực hiện khóa luận.
Trong quá trình nghiên cứu và làm đề tài không tránh khỏi những thiếu
sót. Vì vậy em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các Thầy giáo, Cô
giáo và các bạn để đề tài đƣợc hoàn thiện và mang lại hiệu quả cao hơn.

Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2014
Sinh viên

Đỗ Thị Duyên

LỜI CAM ĐOAN

Khóa luận tốt nghiệp với đề tài:
“Nghiên cứu xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su bằng công nghệ
lọc sinh học màng (Membrane bioreactor)” đƣợc hoàn thành dƣới sự
hƣớng dẫn của Cô giáo – Th.S. Phạm Thị Hải Thịnh. Tôi xin cam đoan những
kết quả trong khóa luận là kết quả nghiên cứu của bản thân, không trùng với
kết quả nghiên cứu của tác giả khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm.

Hà Nội, tháng 05 năm 2014
Sinh viên thực hiện


Đỗ Thị Duyên



CÁC TỪ VIẾT TẮT
COD
: Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học.
BOD
: Biochemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hóa.
DO
: Dissolved Oxygen - Oxi hòa tan.
TSS
: Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng.
MLSS

: Mixed Liquor Suspended Solid – Tổng lƣợng sinh khối.
UASB
: Upflow anearobic sludge blanket - bể xử lý sinh học dòng
chảy ngƣợc qua tầng bùn kỵ khí.
SBR
: Sequencing Batch Reactor - Bể phản ứng theo mẻ.
VSV
: Vi sinh vật.
CSTN
: Cao su thiên nhiên
ANRPC
: Hiệp hội các nƣớc sản xuất cao su tự nhiên



MBR
: Membrane Biorector - lọc sinh học - màng.
TTNC
: Trung tâm nghiên cứu.
QCVN
: Quy chuẩn Việt Nam.
TCVN
: Tiêu chuẩn Việt Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Giới thiệu chung về tình hình sản xuất cao su thế giới và Việt Nam 3
1.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cao su thế giới 3

1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cao su ở Việt Nam 5
1.2. Nguồn gốc, thành phần và tính chất nƣớc thải ngành chế biến mủ
cao su 8
1.2.1. Nguồn gốc 8
1.2.2. Đặc tính nƣớc thải cao su 9
1.3. Công nghệ xử lý nƣớc thải cao su ở trong và nƣớc ngoài 11
1.3.1. Các công nghệ xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su ở nƣớc ngoài 11
1.3.2. Công nghệ xử lý nƣớc thải cao su trong nƣớc 13
1.3.3.Tình trạng kỹ thuật tại hệ thống xử lý nƣớc thải ngành cao su 15
1.4. Một số phƣơng pháp đƣợc áp dụng để xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao
su 15
1.4.1. Phƣơng pháp cơ học 15
1.4.2. Phƣơng pháp hóa học và hóa lý 16
1.4.3. Phƣơng pháp sinh học 17
1.5. Cơ sở lý thuyết loại bỏ hợp chất Nitơ trong nƣớc thải 18
1.5.1. Quá trình Nitrat hóa 18
1.5.2. Quá trình khử Nitrat 20
1.6. Giới thiệu về phƣơng pháp lọc sinh học – màng (Membrane
Bioreactor) 22
1.6.1. Phƣơng pháp lọc sinh học – màng (Membrane Bioreactor) 22
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1. Đối tƣợng và mục đích nghiên cứu 25
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu 25
2.1.2. Mục đích và nội dung nghiên cứu 29
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 29
2.2.1. Phƣơng pháp khảo sát hiện trƣờng 30
2.2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm 30
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích 30
2.2.4. Phƣơng pháp thu thập và xử lý số liệu 31

2.2.5. Phƣơng pháp tính toán 31
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1. Các chế độ thí nghiệm 33
3.1.1. Thay đổi chu kỳ sục khí - ngừng sục khí của hệ lọc sinh học –
màng 33
3.1.2. Ảnh hƣởng của thời gian sục khí/ngừng sục khí đến hiệu quả xử lý
34
3.1.3. Ảnh hƣởng của tải trọng COD, T-N đến hiệu quả xử lý COD, nitơ
của hệ thống 39
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42
1. Kết luận 42
2. Kiến nghị 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44
PHỤ LỤC 46


DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH
Bảng 1.1. Các thông số ô nhiễm đặc trƣng của nƣớc thải chế biến mủ cao su
Bảng 1.2. Hệ thống xử lý nƣớc thải của các nƣớc Đông Nam Á
Bảng 1.3. Nồng độ NH
4
+
và NO
2
-
gây ức chế nitrobacter
Bảng 2.1 Đặc trƣng nƣớc thải của nhà máy chế biến mủ cao su Hà Tĩnh

Hình 1.1: Sản lƣợng cao su các quốc gia trên thế giới (nghìn tấn)
Hình 1.2. Thị phần sản xuất cao su tự nhiên trên thế giới (%)

Hình 1.3. Tiêu thụ cao su tự nhiên của các nƣớc, năm 2011 (Ngàn tấn)
Hình 1.4: Diện tích trồng cây cao su phân theo vùng miền (%)
Hình 1.5. Diện tích và sản lƣợng cao su cả nƣớc qua các năm
Hình 1.6. Sơ đồ công nghệ xử lý hiện nƣớc thải tại Malaysia
Hình1.7 . Cấu trúc 1 hạt bùn hoạt tính chứa vùng thiếu khí và hiếu khí
Hình 2.1: Màng lọc MBR dùng cho thí nghiệm
Hình 2.2 : Hệ thống thí nghiệm MBR
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của các chế độ sục khí đến hiệu suất
xử lý COD
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử
lý N-NH
4
+
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thời gian sục khí/ngừng sục khí đến
sự chuyển hóa N-NO
3
-

Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thời gian sục khí/ngừng sục khí đến
sự chuyển hóa N-NO
2
-
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng chế độ sục khí đến hiệu quả xử lý T-N
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tải trọng COD đến hiệu suất xử lý COD
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tải trọng T –N đến hiệu quả xử lý T - N.

1
MỞ ĐẦU

Đặt vấn đề

Phát triển bền vững kinh tế - xã hội - môi trƣờng là mục tiêu hƣớng tới
của hầu hết các quốc gia hiện nay. Trong đó vấn đề môi trƣờng và những vấn
đề liên quan đến môi trƣờng là đề tài đƣợc bàn luận một cách sâu sắc trong kế
hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới.
Ô nhiễm môi trƣờng ngày càng trở nên vấn đề toàn cầu. Ở nƣớc ta,
trƣớc đây ô nhiễm môi trƣờng chủ yếu xảy ra ở một số khu vực nhƣ đô thị
đông dân cƣ, một vài nơi khai thác khoáng sản… Nhƣng hiện nay ô nhiễm
xảy ra phổ biến ở mọi nơi và trên mọi môi trƣờng đất, nƣớc, không khí.
Ngành công nghiệp chế biến mủ cao su là một trong những ngành công
nghiệp hàng đầu của nƣớc ta và tiềm năng phát triển của ngành này vô cùng
to lớn. Theo xu hƣớng phát triển chung của thế giới thì nhu cầu tiêu thụ cao
su ngày càng tăng. Cao su đƣợc sử dụng hầu hết trong các lĩnh vực từ nhu cầu
sinh hoạt hằng ngày đến nhu cầu nhiên liệu công nghiệp và xuất khẩu. Tính
đến năm 1997 diện tích cây cao su ở nƣớc ta đạt gần 300.000 ha, sản lƣợng
185.000 tấn. Theo quy hoạch tổng thể với nguồn vốn vay ngân hàng thế giới
đến năm 2010 diện tích cây cao su sẽ đạt tới 700.000 ha, sản lƣợng khoảng
300.000 tấn. Ở nƣớc ta, ƣớc tính hàng năm ngành chế biến mủ cao su thải ra
khoảng 5 triệu m
3
nƣớc thải. Lƣợng nƣớc thải này có nồng độ các chất hữu cơ
dễ bị phân hủy rất cao nhƣ acid acetic, đƣờng, protein, chất béo hàm lƣợng
COD đạt đến 2.500 – 35.000 mg/L, BOD từ 1.500 – 12.000 mg/L đƣợc xảy ra
nguồn tiếp nhận mà chƣa đƣợc xử lý hoàn toàn ảnh hƣởng trầm trọng đến
thủy sinh vật trong nƣớc. Ngoài ra vấn đề mùi hôi phát sinh do các chất hữu
cơ bị phân hủy kỵ khí tạo thành mercaptan và H
2
S ảnh hƣởng môi trƣờng
không khí khu vực xung quanh. Do đó vấn đề đánh giá và đƣa ra phƣơng án

2

khả thi cho việc xử lý lƣợng nƣớc thải chế biến mủ cao su đƣợc nhà nƣớc và
chính quyền địa phƣơng quan tâm một cách đầy đủ.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và những yêu cầu về chất lƣợng môi
trƣờng, đƣợc sự nhất trí của Ban Chủ Nhiệm Khoa Hóa Học,Trƣờng Đại Học
Sƣ Phạm Hà Nội 2, dƣới sự hƣớng dẫn của Th.s Phạm Thị Hải Thịnh, em tiến
hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su
bằng công nghệ lọc sinh học màng (Membrane bioreactor)” với mục đích
xử lý xử lý đƣợc đồng thời chất hữu cơ và nitơ trong nƣớc thải chế biến mủ
cao su sau xử lý yếm khí. Từ đó đƣa ra chế độ sục khí và khoảng tải lƣợng
phù hợp nhất cho hệ lọc sinh học màng để xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su.
Bài báo cáo tốt nghiệp của em về: “Nghiên cứu việc xử lý nước thải chế
biến mủ cao su bằng công nghệ lọc sinh học màng (Membrane bioreator)”
gồm những nội dung chủ yếu sau:
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ










3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về tình hình sản xuất cao su thế giới và Việt Nam
1.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cao su thế giới
Ngành cao su thế giới đƣợc chia thành 2 nhóm bao gồm cao su tự nhiên
và cao su nhân tạo. Cao su tự nhiên có thành phần chính là mủ cao su đƣợc
chiết xuất từ cây cao su, trong khi cao su nhân tạo có nguồn gốc từ dầu mỏ.
Hiện nay, nhu cầu tiêu thụ cao su tự nhiên chiếm khoảng 40 - 45% tổng nhu
cầu cao su toàn thế giới.
Kể từ năm 2010, sản lƣợng cao su tự nhiên (CSTN) thế giới hàng năm
đã vƣợt 10 triệu tấn/năm, chiếm trên 40% tổng lƣợng cao su sử dụng. Sản
lƣợng CSTN của các nƣớc trong Hiệp hội các nƣớc sản xuất cao su tự nhiên
(ANRPC) tăng hàng năm, đóng góp khoảng 92-94% sản lƣợng CSTN toàn
thế giới. [7]
Nguồn: Monthly Bulletin Sep 2010, ANRPC
Hình 1.1: Sản lƣợng cao su các quốc gia trên thế giới (nghìn tấn)


4
Theo báo cáo của Hiệp hội các nƣớc sản xuất cao su tự nhiên (ANRPC),
cây cao su tự nhiên đƣợc trồng chủ yếu tại khu vực Đông Nam Á, tập trung ở
các quốc gia bao gồm Campuchia, Trung quốc, Ấn Độ, Indonesia, Malaysia,
Phillipin, Singapore, Thái Lan và Việt Nam. Sản lƣợng sản xuất cao su tự
nhiên của các nƣớc này chiếm khoảng 94% sản lƣợng sản xuất cao su tự
nhiên toàn thế giới. Trong đó, Thái Lan là quốc gia đứng đầu thế giới về sản
xuất cao su đạt 3 triệu tấn vào năm 2010 chiếm khoảng 33% sản lƣợng cao su
toàn thế giới, tiếp theo là Indonesia với 25% thị phần, Việt Nam đứng thứ 5
chiếm 7,4% thị phần vào năm 2009 và con số này lên 8% vào năm 2010.

Nguồn: Monthly Bulletin Sep 2010, ANRPC
Hình 1.2. Thị phần sản xuất cao su tự nhiên trên thế giới (%)
Với ƣu thế là quốc gia đứng đầu về sản lƣợng sản xuất cao su, Thái Lan
liên tục là quốc gia đứng đầu về xuất khẩu cao su tự nhiên với sản lƣợng xuất
khẩu hàng năm chiếm khoảng 40 - 42% thị phần thị trƣờng xuất khẩu thế giới.
Tiếp theo là Indonesia với thị phần là 30 - 31%; Việt Nam đứng thứ 3 với
11,4%; tiếp theo là Malaysia với 11% thị phần. Nhƣ vậy, 4 nƣớc đứng đầu đã
chiếm tới 96,1% thị phần xuất khẩu cao su tự nhiên trên thế giới. Mặc dù là
Ấn độ và Trung quốc là quốc gia sản xuất nhiều cao su tự nhiên nhƣng do
mức tiêu thụ trong nƣớc lớn nên lƣợng xuất khẩu là rất ít.

5

Nguồn
:
NMCE- Natianal Multi Commodity Exchange, Natural rubber 2012-2013
Hình 1.3. Tiêu thụ cao su tự nhiên của các nƣớc, năm 2011 (Ngàn tấn)
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cao su ở Việt Nam
Cao su tự nhiên là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của
Việt Nam, với kim ngạch xuất khẩu liên tục đạt trên 1 tỷ USD/năm từ năm
2006 đến năm 2010, năm 2011 đặt mục tiêu xuất khẩu đạt 3 tỷ USD. Hiện
nay Việt Nam đang nằm trong top 5 các quốc gia có kim ngạch xuất khẩu
cao su tự nhiên hàng đầu thế giới cùng với Malaysia, Indonesia, Thái Lan,
Ấn Độ. Theo chiến lƣợc phát triển cây cao su do Chính phủ đề ra, đến năm
2020 diện tích cao su phải đạt 800.000 ha với sản lƣợng khai thác đạt 1.200
nghìn tấn mủ. Việt Nam hiện nay đang đứng thứ 6 về nguồn cung cấp (diện

tích chiếm 6,4% tổng diện tích cao su thế giới), thứ 5 về khai thác (7,4%
tổng sản lƣợng cao su thế giới) và thứ 3 về xuất khẩu cao su tự nhiên
(khoảng 11,4% của thế giới).







6








Nguồn: Bộ NN&PTNT
Hình 1.4: Diện tích trồng cây cao su phân theo vùng miền (%)
Diện tích năm 2010 là khoảng 715.000 ha đƣợc trồng chủ yếu ở Đông
Nam Bộ, Tây Nguyên, Duyên Hải miền Trung và đang mở rộng diện tích
sang Lào và Campuchia thêm 200.000 ha. Diện tích trồng cao su chủ yếu
thuộc các đơn vị trong Tập đoàn công nghiệp cao su Việt Nam.
Sản phẩm xuất khẩu chủ yếu của Việt Nam (90%) là cao su tự nhiên
chƣa đƣợc xử lý chiếm 60% đã đƣợc định chuẩn về mặt kỹ thuật và cao su
nguyên thuỷ nên lợi nhuận đạt đƣợc khá thấp so với các quốc gia xuất khẩu
khác nhƣ Malaysia hay Thái Lan.
Tập đoàn công nghiệp cao su Việt Nam gồm 36 đơn vị thành viên tại

Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Bắc Trung Bộ, duyên hải Nam Trung Bộ. Do
chủ yếu sản phẩm của Việt Nam là sản phẩm thô chất lƣợng vẫn còn chƣa tốt
và chủng loại không phong phú nên khả năng cạnh tranh không cao đối với
các quốc gia trong khu vực nhƣ Malaysia, Indonesia hay Thái Lan, không đáp
ứng đƣợc nhu cầu của những khách hàng cao cấp.






7









Nguồn: Tổng cục thống kê
Hình 1.5. Diện tích và sản lượng cao su cả nước qua các năm
Thị trƣờng tiêu thụ cao su tự nhiên trong nƣớc khá nhỏ bé so với thị
trƣờng xuất khẩu khi chỉ chiếm khoảng chiếm 10 - 15% tổng sản lƣợng mủ
cao su sản xuất hàng năm. Do công nghệ chế biến cao su còn thấp nên chỉ có
khoảng 20% cao su tự nhiên đƣợc chế biến để xuất khẩu.
Giá cao su tăng mạnh kéo theo xuất khẩu quý I/2011 tăng 140% về giá
trị xuất khẩu. Xuất khẩu cao su tháng 3 đạt 50.000 tấn, thu về 227 triệu USD.
Luỹ kế 3 tháng đầu, kim ngạch xuất khẩu đạt 173.000 tấn, trị giá 774 triệu

USD. So với cùng kì năm 2010, lƣợng xuất khẩu tăng 40%, giá trị tăng gần
135%. Ngành cao su đặt mục tiêu sẽ đạt kim ngạch xuất khẩu 3 tỉ USD trong
năm 2011. Trung Quốc là thị trƣờng nhập khẩu cao su lớn nhất của Việt Nam,
chiếm hơn 70% lƣợng xuất khẩu, chủ yếu qua đƣờng mậu biên. Sản phẩm cao
su tự nhiên của Việt Nam xuất khẩu mạnh sang hơn 70 thị trƣờng khác nhƣ
Ấn Độ, Mỹ, EU, Nhật Bản, và hiện nay đang đƣợc mở rộng sang Đông Âu,
Trung Đông, Nam Mỹ và Châu Phi. [8]



8
1.2. Nguồn gốc, thành phần và tính chất nƣớc thải ngành chế biến mủ
cao su
1.2.1. Nguồn gốc
Nƣớc thải từ nhà máy chế biến mủ cao su có độ nhiễm bẩn rất cao, ảnh
hƣởng lớn đến điều kiện vệ sinh môi trƣờng. Nƣớc thải ra từ nhà máy với
khối lƣợng lớn gây ô nhiễm trầm trọng đến khu vực dân cƣ, ảnh hƣởng đến
sức khỏe, đời sống của nhân dân trong khu vực. Các mùi hôi thối độc hại, hóa
chất sử dụng cho công nghệ chế biến cũng ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống
nhân dân và sự phát triển của động thực vật xung quanh nhà máy.
Bên cạnh sự phát triển của ngành công nghiệp cao su là vấn đề ô nhiễm
môi trƣờng do nƣớc thải của ngành này gây ra. Hàng năm ngành chế biến mủ
cao su phát sinh khoảng 10 triệu m
3

nƣớc thải, trung bình lƣợng nƣớc thải
phát sinh khoảng 25 m
3

/tấn sản phẩm (tính theo khối lƣợng khô) sản xuất từ

mủ tinh, 35 m
3

/tấn sản phẩm sản xuất từ mủ tạp và 18 m
3

/tấn sản phẩm sản
xuất từ mủ li tâm (Tổng công ty Cao su Việt Nam, 2004).
Trong quá trình chế biến mủ cao su, nƣớc thải phát sinh chủ yếu từ các
công đoạn sản xuất sau :
* Dây chuyền chế biến mủ ly tâm:
Nƣớc thải phát sinh từ quá trình ly tâm mủ, rửa máy móc thiết bị và vệ
sinh nhà xƣởng.
* Dây chuyền chế biến mủ nƣớc:
Nƣớc thải phát sinh từ khâu đánh đông, từ quá trình cán băm, cán tạo
tờ, băm cốm. Ngoài ra nƣớc thải còn phát sinh do quá trình rửa máy móc thiết
bị và vệ sinh nhà xƣởng.
* Dây chuyền chế biến mủ tạp:
Đây là dây chuyền sản xuất tiêu hao nƣớc nhiều nhất trong các dây
chuyền chế biến mủ. Nƣớc thải phát sinh từ quá trình ngâm, rửa mủ tạp, từ

9
quá trình cán băm, cán tạo tờ, băm cốm, rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà
xƣởng, Ngoài ra nƣớc thải còn phát sinh do rửa xe chở mủ và sinh hoạt.
Trong chế biến cao su khô, nƣớc thải sinh ra ở các công đoạn khuấy
trộn, làm đông và gia công cơ học. Thải ra từ bồn khuấy trộn là nƣớc rửa bồn
và dụng cụ, nƣớc này chứa một ít mủ cao su. Nƣớc thải từ các mƣơng đông tụ
là quan trọng nhất vì nó chứa phần lớn là serum đƣợc tách ra khỏi mủ trong
quá trình đông tụ. Nƣớc thải từ công đoạn gia công cũng có bản chất tƣơng tự
nhƣng loãng hơn, đây là nƣớc rửa đƣợc phun vào các khối cao su trong quá

trình gia công cơ để tiếp tục loại bỏ serum cũng nhƣ các chất bẩn.
Trong sản xuất mủ cao su ly tâm, mủ cao su sau khi khuấy trộn đƣợc
đƣa vào các nồi ly tâm quay với tốc độ chừng 7000 vòng/ phút. Với tốc độ
này, lực ly tâm đủ lớn để tách các hạt cao su ra khỏi serum, dựa vào sự khác
biệt về trọng lƣợng riêng của chúng. Sau khi mủ cao su đƣợc cô đặc đã đƣợc
tách ra, chất lỏng còn lại là serum, vẫn còn chứa khoảng 5% cao su, sẽ đƣợc
làm đông bằng axit H
2
SO
4
để chế biến thành cao su khối với một quá trình
tƣơng tự nhƣ cao su thông thƣờng. Chế biến mủ ly tâm cũng tạo nên 3 nguồn
nƣớc thải. Nƣớc rửa máy móc và các bồn chứa, serum từ mƣơng đông tụ
skim, và nƣớc rửa từ các máy gia công cơ. Trong số này serum của mủ skim
là có hàm lƣợng chất ô nhiễm cao nhất.
Sản xuất một tấn thành phẩm (quy theo trọng lƣợng khô) cao su khối,
cao su tờ và mủ ly tâm thải ra tƣơng ứng khoảng 30; 25; 18 m
3
nƣớc thải.
1.2.2. Đặc tính nước thải cao su
Nƣớc thải đánh đông có nồng độ chất bẩn cao nhất, chủ yếu là các
serum còn lại trong nƣớc thải sau khi vớt mủ bao gồm một số hóa chất đặc
trƣng nhƣ axit axetic CH
3
COOH, protein, đƣờng, cao su thừa; lƣợng mủ
chƣa đông tụ nhiều do đó còn thừa một lƣợng lớn cao su ở dạng keo; pH thấp
khoảng 5-5,5. Nƣớc thải ở các công đoạn khác (cán, băm,…) có hàm lƣợng
chất hữu cơ thấp, hàm lƣợng cao su chƣa đông tụ hầu nhƣ không đáng kể.

10

Đặc trƣng cơ bản của các nhà máy chế biến cao su đó là sự phát sinh
mùi. Mùi hôi thối sinh ra do men phân hủy protein trong môi trƣờng acid.
Chúng tạo thành nhiều chất khí khác nhau: NH
3
, CH
3
COOH, H
2
S, CO
2
,
CH
4
,…
Bảng 1.1. Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải chế biến
mủ cao su
Thông số
Nồng độ nƣớc
thải đầu vào
Đơn vị
Yêu cầu chất lƣợng nƣớc
đầu ra (QCVN
01:2008/BTNMT, cột B)
pH
7,2
-
6 - 9
BOD
5

2817
mg/l
50
COD
4000
mg/l
250
SS
800
mg/l
100
N tổng
410
mg/l
60
P tổng
37
mg/l
6
Coliform
5,8.10
9
MPN/100ml
5000

Tính chất nƣớc thải:
* Dây chuyền sản xuất mủ ly tâm:
Dây chuyền sản xuất này không thực hiện quy trình đánh đông cho nên
hoàn toàn không sử dụng acid mà chỉ sử dụng amoniac, lƣợng amoniac đƣa
vào khá lớn khoảng 20 kgNH

3
/tấn DRC nguyên liệu. Do đó đặc điểm chính
của loại nƣớc thải này là:
- Độ pH khá cao, pH = 9-11.
- Nồng độ BOD, COD, N, P rất cao.

11
* Dây chuyền chế biến mủ nƣớc:
Đặc điểm của quy trình công nghệ này là sử dụng từ mủ nƣớc vƣờn cây
có bổ sung amoniac làm chất chống đông. Sau đó, đƣa về nhà máy dùng acid
để đánh đông, do đó ngoài tính chất chung là nồng độ BOD, COD và SS rất
cao, nƣớc thải từ dây chuyền này còn có độ pH thấp và nồng độ N cao.
* Dây chuyền chế biến mủ tạp:
Mủ tạp lẫn khá nhiều đất cát và các loại chất lơ lửng khác. Do đó, trong
quá trình ngâm, rửa mủ, nƣớc thải chứa rất nhiều đất, cát, màu nƣớc thải
thƣờng có màu nâu, đỏ.
- pH = 5,0-6,0
- Nồng độ chất rắn lơ lửng rất cao
- Nồng độ BOD, COD thấp hơn nƣớc thải từ dây chuyền chế biến mủ
nƣớc.
1.3. Công nghệ xử lý nƣớc thải cao su ở trong và nƣớc ngoài
1.3.1. Các công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su ở nước ngoài
Các hệ thống xử lý nƣớc thải đƣợc sử dụng rộng rãi để xử lý nƣớc thải
nhà máy cao su ở Malaysia, Indonexia.

12
Bảng 1.2. Hệ thống xử lý nước thải của các nước Đông Nam Á
Tên nhà máy
Chủng loại sơ chế
Công suất

(tấn/ngày)
Hệ thống xử lý nƣớc thải
Malaysia



Mardec
Mendakale
Mủ ly tâm
12.000
Kỵ khí
Tropical prodce
Mủ ly tâm
12.000
Hồ sục khí
Lee Rubber
Mủ khối tạp
13.000
Hồ kỵ khí – Hồ sục khí
Chip Lam seng
Mủ ly tâm
36.000
Kỵ khí – UASB
Kotatrading
Mủ ly tâm/skim
24.000
Mƣơng oxi hoá
Titilex
Mủ ly tâm
12.000

Hồ sục khí và hồ tùy chọn
Indonexia



Membang Muda
Mủ ly tâm
12.000
Hồ sục khí và hồ tùy chọn
Gunung Para
Mủ tờ và mủ khối
25.000
Hồ kỵ khí – Hồ sục khí
Rambiman
Mủ khối & ly tâm
12.000
Hồ sục khí và hồ tùy chọn

Từ những năm cuối thập kỷ 70 và đầu 80, Malaysia đã đi đầu trong
nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ xử lý nƣớc thải vào thực tế sản xuất. Kết
quả hiện nay các công nghệ xử lý nƣớc thải do Malaysia đƣa ra đƣợc coi là
phù hợp và đƣợc áp dụng tại nhiều nhà máy sơ chế cao su nhƣ ở Malaysia,
Indonesia, Thái Lan, Công nghệ xử lý nƣớc thải đƣợc nghiên cứu và áp
dụng vào sản xuất ở Malaysia chủ yếu tập trung vào xử lý sinh học nhƣ:
1- Hệ thống hồ kị khí - hồ tùy nghi.
2- Hệ thống hồ kị khí - hồ làm thoáng
3- Hệ thống hồ làm thoáng.

13
4- Hệ thống mƣơng oxy hóa.

Hình 1.6. Sơ đồ công nghệ xử lý hiện nước thải tại Malaysia
1.3.2. Công nghệ xử lý nước thải cao su trong nước
Trên thế giới hiện nay, Việt Nam đứng hàng thứ ba về sản xuất cao su.
Trƣớc 1994, vấn đề xử lý nƣớc thải cho các nhà máy chế biến mủ cao su chƣa
đƣợc chú ý. Sau khi nhà nƣớc ban hành Tiêu chuẩn môi trƣờng đối với các
loại nƣớc thải công nghiệp (TCVN 5945-1995), cùng với sự phát triển nhanh
về kinh tế và xã hội, yêu cầu xử lý nƣớc thải ngày càng trở nên cấp bách.
Trƣớc tình hình này, Tổng Công ty Cao su Việt Nam mời Công ty tƣ vấn
Hồ làm thoáng

Bể lắng

Nƣớc thải chế biến
mủ cao su

Xử lý cơ học

Bể cân bằng

Hồ kỵ khí

Hồ kỵ khí

Mƣơng oxy hoá

Hồ làm thoáng

Hồ tuỳ nghi

Nơi tiếp nhận

Nơi tiếp nhận

Nơi tiếp nhận

Nơi tiếp nhận

Hồ làm thoáng

Hồ hoàn thiện

14
hàng đầu ở Malaysia là Mott Mac Donald Ltd, thực hiện việc điều tra, nghiên
cứu các nhu cầu kiểm soát ô nhiễm cho các nhà máy chế biến mủ cao su trực
thuộc. Kết quả Mac Donald.Ltd., đã đƣa ra khuyến cáo có thể áp dụng một
trong bốn công nghệ của Malaysia vào các nhà máy chế biến mủ cao su tại
Việt Nam. Tuy nhiên, khuyến cáo này chƣa có tính khả quan vì :
- Ở Malaysia các nhà máy chế biến mủ cao su thƣờng không nằm
trong khu vực dân cƣ, ngƣợc lại tại Việt Nam, có nhà máy sẽ có dân cƣ sống
ở xung quanh. Do đó, không thể áp dụng công nghệ xử lý nƣớc thải chế biến
mủ cao su dạng hồ xử lý sinh học liên hoàn (kị khí, tùy nghi, ) đƣợc. Việc
áp dụng công nghệ xử lý này sẽ không khỏi gây ô nhiễm nguồn nƣớc, mùi hôi
ảnh hƣởng đến khu dân cƣ sống ở xung quanh và nƣớc ngầm do thấm.
- Điều kiện tự nhiên, địa lý, kinh tế và xã hội hai nƣớc khác nhau.
- Đặc điểm, tính chất nƣớc thải từ các công nghệ chế biến mủ cao su
khác nhau.
- Yêu cầu tiêu chuẩn, chất lƣợng nƣớc thải ra ngoài môi trƣờng hai nƣớc
cũng khác nhau. Một số chỉ tiêu nƣớc thải sau xử lý ở Malaysia cũng không đạt
tiêu chuẩn thải loại A và B (QCVN 01: 2008/BTNMT) của Việt Nam.
Hiện nay, trong số 10 nhà máy chế biến mủ cao su có hệ thống xử lý
nƣớc thải thì 6 nhà máy áp dụng công nghệ theo công nghệ của Malaysia. Còn
lại 4 nhà máy áp dụng các công nghệ dạng bể nhƣ : UASB ở Nhà máy Long
Thành (Đồng Nai), bể sinh học kị khí ở Nhà máy cao su Ven Ven (Tây Ninh),
DAF nhà máy Hòa Bình (Vũng Tàu) và Tân Biên (Tây Ninh). Nhìn chung các
nhà máy xử lý nƣớc thải hoạt động chƣa có hiệu quả. Mặc dù hệ thống xử lý
UASB, bể sinh học kị khí đều có hiệu quả xử lý cao hơn so với dạng hồ nhƣng
nƣớc thải ra khỏi hệ thống xử lý vẫn chƣa đạt tiêu chuẩn môi trƣờng.

15
1.3.3.Tình trạng kỹ thuật tại hệ thống xử lý nước thải ngành cao su
* Không đủ công xuất xử lý: Hầu hết các hệ thống bị quá tải từ tháng

giữa năm đến cuối năm do đƣợc thiết kế không đủ công xuất. Đó là:
- Tất cả bể gạn mủ không đạt hiệu quả, mủ cao su còn nhiều trong
nƣớc thải ở quá trình xử lý tiếp theo.
- Tải trọng hữu cơ khảo sát gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn kỹ thuật.
- Thiết bị sục khí thƣờng có công suất thấp hơn nhiều so với công suất
thiết kế và không làm việc 24/24 giờ.
- Chất lƣợng nƣớc thải sau khi xử lý của hệ thống chƣa đạt tiêu chuẩn
yêu cầu kỹ thuật.
* Công nghệ chƣa phù hợp: Đặc điểm này thể hiện ở một số công nghệ
xử lý nƣớc thải đƣợc áp dụng không bao gồm công đoạn xử lý kỵ khí đối với
chất thải ô nhiễm chất hữu cơ cao còn nếu xử lý sinh học hoàn toàn bằng
phƣơng pháp hiếu khí đòi hỏi công xuất thiết bị và tiêu hao điện năng rất lớn.
1.4. Một số phƣơng pháp đƣợc áp dụng để xử lý nƣớc thải chế biến mủ
cao su
1.4.1. Phương pháp cơ học
Trong nƣớc thải thƣờng chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng. Để
tách các chất này ra khỏi nƣớc thải thƣờng sử dụng các phƣơng pháp cơ học
nhƣ lọc qua song chắn rác hoặc lƣới chắn rác, lắng dƣới tác dụng của trọng
lực học lực li tâm và lọc. Tùy theo kích thƣớc tính chất lý hóa, nồng độ chất
lơ lửng, lƣu lƣợng nƣớc thải và mức độ cần làm sạch mà lựa chọn công nghệ
xử lý thích hợp.
1.4.1.1. Song chắn rác
Nƣớc thải dẫn vào hệ thống xử lý trƣớc hết phải qua song chắn rác. Tại
đây các thành phần có kích thƣớc lớn: lá cây, bao nilon, rác đƣợc giữ lại.

16
Nhờ đó tránh làm tắc bơm đƣờng ống, kênh dẫn. Đây là bƣớc quan trọng
nhằm đảm bảo an toàn cho cả hệ thống xử lý nƣớc thải.
Song chắn rác làm bằng kim loại, đặt ở cửa vaò kính dẫn, nghiêng một
góc 45 – 60

o
nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75 – 85
o
nếu làm
sạch bằng máy. Vận tốc qua song chắn rác giới hạn trong khoảng 0,6 – 1 m/s.
Vận tốc cực tiểu 0,4 m/s, vận tốc cực đại dao động 0,75 – 1 m/s.
1.4.1.2. Bể lắng
Nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nƣớc thải hoặc cặn
đƣợc tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh học (bể lắng
2). Trong bể lắng ngang dòng nƣớc chảy theo phƣơng ngang qua bể với vận
tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lƣu nƣớc từ 1,5 – 2,5 giờ.
1.4.2. Phương pháp hóa học và hóa lý
1.4.2.1. Phương pháp trung hòa điện
Nƣớc thải chứa các acid vô cơ hoặc kiềm cần đƣợc trung hòa đƣa về
PH khoảng 6,5 đến 8,5 trƣớc khi thải vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng cho
công nghệ tiếp theo. Để trung hòa nƣớc thải chứa acid có thể sử dụng: NaOH,
KOH, Na2CO3, đôlômit (CaCO3.MgCO3), Việc lựa chọn phƣơng pháp
trung hòa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ của nƣớc thải, chế độ thải nƣớc
và chi phí hóa chất sử dụng.
1.4.2.2. Phương pháp keo tụ
Trong xử lý nƣớc thải, phƣơng pháp keo tụ là phƣơng pháp kết hợp
giữa phƣơng pháp hoá học và lý học. Mục đích của phƣơng pháp này nhằm
loại bỏ các hạt chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu suất lắng của bể lắng.
Trong nguồn nƣớc thải, một phần các hạt thƣờng tồn tại ở dạng các hạt
keo mịn phân tán, kích thƣớc của hạt thƣờng dao động trong khoảng 0,1 đến
10 µm. Các hạt này không nổi cũng không tách ra do đó tƣơng đối khó tách
loại. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nƣớc có khuynh hƣớng keo tụ do lực

17
hút Vander waals giữa các hạt.Lực này có thể dính kết giữa các hạt ngay

trong khi khoảng cách của chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm do chuyển
động Brown và do tác động của sự xáo trộn.
Những chất keo tụ thƣờng dùng là các muối sắt và muối nhôm nhƣ:
FeCl
2
, NaAlO
2
, Fe
2
(SO
4
)
3

Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông ngƣời ta thƣờng sử dụng
các chất trợ keo tụ.
1.4.3. Phương pháp sinh học
Phƣơng pháp sinh học đƣợc ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa
tanbcos trong nƣớc thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy
các chất hữu cơ ô nhiễm.
1.4.3.1. Phương pháp xử lý yếm khí
Quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ là quá trình phức tạp, tạo
ra nhiều sản phẩm và trải qua nhiều phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phƣơng
trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kị khí có thể biểu diễn đơn giản nhƣ
sau:
Chất hữu cơ CH

4
+ CO

2
+ H

2
+ NH

3
+ H

2
S + Tế bào mới
Xảy ra theo 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: thủy phân cắt mạch các hợp chất cao phân tử
- Giai đoạn 2: acid hóa
- Giai đoạn 3: acetate hóa
- Giai đoạn 4: Metan hóa
Quá trình xử lý kỵ khí vơí vi sinh vật sinh trƣởng dạng lơ lửng nhƣ quá
trình tiếp xúc kỵ khí, quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nƣớc đi từ
dƣới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB). UASB có đặc điểm
sau:
Vi sinh vật

18
Cả 3 quá trình, phân hủy – lằng bùn – tách khí, đƣợc lắp đặt trong cùng
một công trình.
Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng
vƣợt xa so với bung hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng.
1.5. Cơ sở lý thuyết loại bỏ hợp chất Nitơ trong nƣớc thải
1.5.1. Quá trình Nitrat hóa
Quá trình nitrat hóa là sự oxy hóa chất hữu cơ và amoni thành nitrat,

nhƣ vậy chỉ đơn thuần là chuyển Nitơ từ dạng này sang dạng khác trong nƣớc
thải. Quá trình này chỉ kiểm soát nồng độ amoni.
Đây là quá trình tự dƣỡng hiếu khí và cần năng lƣợng cho quá trình
sinh trƣởng vi khuẩn mà nhận từ quá trình oxy hóa hợp chất vô cơ (amoni ban
đầu), sử dụng cacbon vô cơ thay cho carbon hữu cơ để tổng hợp tế bào.
Quá trình oxy hóa NH
4
+
thành nitrat xảy ra theo 2 bậc:

NH
4
+
+ 1,5 O
2
 NO
2
-
+ 2H
+
+ H
2
O
NO
2
-
+ 0,5 O
2
 NO
3

-
NH
4
+
+ 2 O
2
 NO
3
-
+ 2H
+
+ H
2
O
Cùng với việc tiêu thụ năng lƣợng thì có khoảng 20-40% NH
4
+
đƣợc
tiêu thụ trong quá trình tổng hợp tế bào. Phản ứng tổng hợp sinh khối có thể
viết nhƣ sau:
4 CO
2
+ HCO
3
-
+ NH
4
+
+ H
2

O  C
5
H
7
O
2
N (tế bào VK) + 5 O
2
Công thức tổng hợp mô tả sự oxy hóa và tổng hợp tế bào:
1,02NH
4
+
+ 1,89O
2
+ 2,02 HCO
3
-


0,021C
5
H
7
NO
2
+ 1,06 H
2
O + 1,92 H
2
CO

3
+ NO
3
-

Quá trình nitrat hóa bao gồm 2 phản ứng kế tiếp nhau nên tốc độ oxy
hóa của quá trình bị khống chế bởi giai đoạn có tốc độ thấp hơn. Tốc độ phát
triển của Nitrosomonas chậm hơn Nitrobacter do đó nồng độ NO
2
-
thấp hơn
trong giai đoạn ổn định.