Nghiên cứu công nghệ tích hợp xử lý nước thải chế biến cao su kết hợp thu biogas

Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và các cộng sự. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và một số đƣợc trích dẫn từ kết quả của đề tài,
và đƣợc sự cho phép của đề tài:“Hợp tác nghiên cứu chuyển hóa sinh học phụ phẩm
và chất thải của sản xuất cao su tự nhiên cho mục tiêu phát triển nhiên liệu sinh học
thế hệ hai và giảm thiểu ô nhiễm môi trường” của Bộ Khoa học và Công nghệ.

Học viên

Trần Phƣớc Long

Lớp KTMT 2012B

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

LỜI CẢM ƠN!
Trƣớc hết tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với thầy giáo
PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân, Viện phó Viện Khoa học và Công nghệ môi trƣờng Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tiếp nhận tôi và tận tình hƣớng dẫn, góp ý,
động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các anh chị trong phòng nghiên cứu R&D
- Viện Khoa học và Công nghệ môi trƣờng đã đóng góp nhiều ý kiến và tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn; các thầy cô trong Viện Khoa học Công

nghệ và Môi trƣờng – trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ, tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho tôi đƣợc học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các cán bộ, công nhân viên Công ty TNHH
MTV Thống Nhất, huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa đã giúp đỡ tôi tận tình trong
suốt quá trình tiến hành khảo sát, lấy mẫu và tiến hành một số thí nghiệm tại nhà
máy.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, ngƣời thân và bạn bè đã
nhiệt tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2014
Học viên

Trần Phƣớc Long

Lớp KTMT 2012B

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CAO SU VÀ CƠ SỞ LÝ
THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP MAP, PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ YẾM KHÍ............... 3

1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp cao su........................................................................ 3
1.1.1. Vài nét về tình hình phát triển ngành công nghiệp cao su .......................................... 3
1.1.2. Công nghệ xử lí nƣớc thải chế biến mủ cao su ........................................................... 5
1.2. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp MAP và phƣơng pháp xử lý yếm khí ................... 16
1.2.1. Cơ sở của quá trình tách Amoni trong nƣớc thải bằng phƣơng pháp kết
tủa MAP .............................................................................................................. 16
1.2.2. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp xử lý yếm khí nƣớc thải chế biến cao su ......... 22
CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 30
2.1. Mục đích và đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................... 30
2.1.1. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 30
2.1.2. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................... 30
2.2. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu kết tủa amoni bằng kết tủa MAP .................. 31
2.2.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 31
2.2.2. Hóa chất và dụng cụ sử dụng .................................................................... 31
2.2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 31
2.3. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu xử lý nƣớc thải chế biến cao su bằng phƣơng
pháp xử lý yếm khí ................................................................................................................ 33
2.3.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 33
2.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 34
2.4. Phƣơng pháp phân tích .................................................................................... 36
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.......................................... 42

Lớp KTMT 2012B

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

3.1. Khảo sát hiệu quả xử lí COD và NH4+-N bằng phƣơng pháp kết tủa MAP khi sử
dụng hỗn hợp hóa chất MgSO4.7H2O và Na3PO4.12H2O [12] .......................................... 42
3.1.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH tới hiệu quả xử lí COD và NH4+-N ............. 42
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của sự thay đổi tỉ lệ phân tử Mg2+:NH4+: PO43- tới
hiệu quả xử lý COD và NH4+-N .......................................................................... 43
3.2. Khảo sát hiệu quả xử lí COD và NH4+-N bằng phƣơng pháp kết tủa MAP khi sử
dụng hỗn hợp hóa chất MgCl2.6H2O và K2HPO4.3H2O .................................................... 45
3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH tới hiệu quả xử lý COD và NH4+-N ............ 45
3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của sự thay đổi tỉ lệ phân tử Mg2+:NH4+: PO43- tới
hiệu quả xử lí COD và NH4+-N........................................................................... 46
3.3. Khảo sát ảnh hƣởng của các yếu tố khác đến quá trình kết tủa MAP ........................ 49
3.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian khuấy trộn đến quá trình kết tủa ........ 49
3.3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến quá trình kết tủa ............. 50
3.4. Nghiên cứu xử lý yếm khí nƣớc thải chế biến cao su .................................................. 51
3.4.1. Quá trình hoạt hóa bùn yếm khí và khởi động hệ thống Pilot thí nghiệm 51
3.4.2. Ảnh hƣởng của pH dòng vào .................................................................... 52
3.4.3. Ảnh hƣởng của tải lƣợng dòng vào ........................................................... 53
3.4.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ duy trì trong thiết bị........................................... 55
3.4.5. Ảnh hƣởng của chế độ tuần hoàn .............................................................. 56
KẾT LUẬN.............................................................................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 59
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 61

Lớp KTMT 2012B

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ANRPC

IRSG

The Association of Natural Rubber Producing Countries –
Hiệp hội các nƣớc sản xuất cao su tự nhiên
International Rubber Study Group – Nhóm nghiên cứu
cao su quốc tế

DRC

Dry Rubber Content – Hàm lƣợng cao su khô

CTCP

Công ty cổ phần

CNMT

Công nghệ Môi trƣờng

TNHH MTV

Trách Nhiệm Hữu Hạn Một Thành Viên

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

BOD

Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

SS

Suspended Solid – Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng

TKN

Tổng Nito Kjeldahl

TMTD

Tetra Metyl Thiuram Disulfedi

FAS

Ferrous Ammonium Sulfate

DRC

Dry Rubber Content – Hàm lƣợng cao su khô

UASB

Upflow Anaerobic Sludge Blanket – Bể xử lí sinh học
dòng chảy ngƣợc qua tầng bùn kị khí

SBR

Sequencing Batch Reactor – Bể phản ứng theo mẻ

MAP

Magie amoni photphat

Lớp KTMT 2012B

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng số liệu thống kê của các nƣớc tính đến cuối năm 2012 ................................ 3
Bảng 1.2. Những công trình xử lí nƣớc thải đang đƣợc áp dụng xử lí nƣớc thải ngành chế
biến mủ cao su.......................................................................................................................... 11
Bảng 1.3. Hiệu suất xử lí của các công nghệ xử lí đang đƣợc ứng dụng ............................. 12
Bảng 1.4. Đánh giá hiệu quả của các công nghệ xử lí nƣớc thải tại các nhà máy chế biến

cao su ở Việt Nam.................................................................................................................... 13
Bảng 1.5. Kết quả xử lí nƣớc thải tại hai nhà máy Thuận Phú và Ngọc Hồi....................... 16
Bảng 2.1. Lƣợng amoni chuyển thành NH3 tại một số giá trị pH khác nhau ...................... 22
Bảng 2.2. Một số nhóm vi khuẩn lên men CH4 và điều kiện môi trƣờng........................... 25
Bảng 2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ ion kim loại .................................................................... 28
Bảng 2.4. Đặc tính nƣớc thải Xƣởng chế biến mủ cao su của Công ty TNHH MTV Thống
Nhất – Thanh Hóa.................................................................................................................... 30
Bảng 2.5. Các nguyên tố Đa lƣợng cần bổ sung cho quá trình sinh trƣởng và phát triển của
vi sinh vật.................................................................................................................................. 33
Bảng 2.6. Các nguyên tố Vi lƣợng cần bổ sung cho quá trình sinh trƣởng và phát triển của
vi sinh vật.................................................................................................................................. 33
Bảng 2.7. Bảng lựa chọn thể tích mẫu.................................................................................... 38
Bảng 3.1. Kết quả ảnh hƣởng của tải lƣợng dòng vào tới hiệu quả xử lý và hiệu quả khí
hóa ............................................................................................................................................. 54

Lớp KTMT 2012B

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sản lƣợng khai thác và sản lƣợng xuất khẩu cao su trên thế giới .......................... 4
Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất crep từ mủ nƣớc............................................................. 7
Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ sản xuất crep từ mủ tạp ............................................................... 8
Hình 1.4. Sơ đồ sản xuất latex đậm đặc.................................................................................... 9
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lí công nghệ hệ thống xử lí nƣớc thải nhà máy Thuận Phú.......... 15

Hình 2.1. Nồng độ amoni còn lại và hiệu quả loại bỏ amoni trong kết tủa MAP tại các tỉ lệ
Mg:NH4:PO4 khác nhau .......................................................................................................... 19
Hình 2.2. Hình ảnh thiết bị pilot thí nghiệm xử lý yếm khí .................................................. 34
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình thực nghiệm nghiên cứu xử lý yếm khí nƣớc thải cao su .......... 35
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lí COD và NH4+-N của quá trình kết tủa
MAP sử dụng hỗn hợp hóa chất MgSO4.7H2O và Na3PO4.12H2O ..................................... 42
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của việc thay đổi nồng độ ion Mg2+ tới hiệu quả xử lí NH4+-N và
COD khi sử dụng hỗn hợp hóa chất MgSO4.7H2O vàNa3PO4.12H2O ................................ 43
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của việc thay đổi nồng độ ion PO43- tới hiệu quả xử lí NH4+-N và
COD khi sử dụng hỗn hợp hóa chất MgSO4.7H2O vàNa3PO4.12H2O ................................ 44
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lí COD và NH4+-N của quá trình kết tủa
MAP sử dụng hỗn hợp hóa chất MgCl2.6H2O và K2HPO4.3H2O ....................................... 45
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của việc thay đổi nồng độ ion Mg2+ tới hiệu quả xử lí NH4+-N và
COD khi sử dụng hỗn hợp hóa chất MgCl2.6H2O và K2HPO4.3H2O ................................. 46
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của việc thay đổi nồng độ ion PO43- tới hiệu quả xử lí NH4+-N và
COD khi sử dụng hỗn hợp hóa chất MgCl2.6H2O và K2HPO4.3H2O ................................. 48
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của thời gian khuấy trộn tới hiệu quả xử lí NH4+-N và COD .......... 49
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn tới hiệu quả xử lí NH4+-N và COD ............... 50
Hình 3.9. Các hạt bùn yếm khí trong giai đoạn khởi động hệ thống .................................... 52
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của pH dòng vào tới hiệu quả xử lý và hiệu quả khí hóa ............... 53
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của tải lƣợng dòng vào tới hiệu quả xử lý và hiệu quả khí hóa...... 55
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới hiệu quả xử lý và hiệu quả khí hóa ....................... 55
Hình 3.13. Ảnh hƣởng của tỷ lệ tuần hoàn tới hiệu quả xử lý và hiệu quả khí hóa ............ 56

Lớp KTMT 2012B

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

MỞ ĐẦU
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 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 những lĩnh vực từ nhu cầu sinh hoạt hàng ngày đến
nhu cầu nhiên liệu công nghiệp và xuất khẩu. Ngoài tiềm năng công nghiệp, cây cao
su còn có tác dụng phủ xanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi,
xói mòn, tạo môi trƣờng không khí trong lành…Hiện nay, để chế biến hết lƣợng số
mủ cao su thu hoạch đƣợc nâng cấp và xây dựng mới tại nhiều tỉnh phía Nam, chủ
yếu tập trung ở các tỉnh Đông Nam Bộ nhƣ Đồng Nai, Bình Dƣơng, Bình Phƣớc.
Những năm gần đây, cao su trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến
lƣợc mang lại hàng trăm triệu USD cho đất nƣớc, giải quyết công ăn việc làm cho
hàng ngàn công nhân làm việc trong nhà máy và hàng trăm ngàn công nhân làm
việc trong các nông trƣờng cao su. Tuy nhiên tăng trƣởng kinh tế chỉ là điều kiện
cần và sẽ không bền vững nếu không kết hợp yếu tố môi trƣờng – xã hội. Ở nƣớc ta,
ƣớc tính hàng năm ngành chế biến mủ cao su thải ra khoảng 5 đến 10 triệu m3 nƣớc
thải [3]. Lƣợng nƣớc thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao
nhƣ 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 xả ra nguồn tiếp nhận mà chƣa đƣợc xử lý
sẽ ảnh hƣởng nghiêm trọng đến thủy sinh vật trong nƣớc. Ngoài ra vấn đề mùi hôi
phát sinh do chất hữu cơ bị phân hủy kỵ khí tạo thành mercaptan và H2S ảnh hƣởng
môi trƣờng không khí khu vực xung quanh. Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ ở Việt
Nam đã có rất nhiều công trình nghiên cứu công nghệ xử lý nƣớc thải cho ngành
công nghiệp chế biến cao su tự nhiên. Các công nghệ chủ yếu đƣợc áp dụng gồm
có: Công nghệ sinh học, công nghệ UASB, công nghệ bùn hoạt tính, các công nghệ
phụ trợ khác bao gồm bể tuyển nổi, bể lọc sinh học, sử dụng thực vật trong bãi lọc
ngầm, bể xử lý amoni trong nƣớc thải. Tuy nhiên, hiệu quả hoạt động chƣa cao, hệ

số khí hóa thấp, nƣớc thải đầu ra chƣa đạt tiêu chuẩn. Có rất nhiều nguyên nhân
nhƣng một trong những nguyên nhân có thể kể đến là trong thành phần nƣớc thải có

Lớp KTMT 2012B

1

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

chứa một lƣợng isoprene, thành phần chính trong latex bị thoát ra từ quá trình chế
biến cao su. Chất này sẽ kết tủa trong dòng nƣớc và dòng khí làm hệ thống UASB
hoạt động kém hiệu quả. Vì những lý do trên tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu công
nghệ tích hợp xử lý nước thải chế biến cao su kết hợp thu Biogas”. Việc nghiên
cứu các kỹ thuật tiền xử lý và các công trình phụ trợ khác để tách các chất khó phân
hủy sinh học trong nƣớc thải chế biến mủ cao su là rất cần thiết và cần đƣợc quan
tâm một cách đầy đủ nhằm tăng hiệu quả xử lý nƣớc thải chế biến mủ cao su. Nƣớc
thải nghiên cứu đƣợc lấy từ Công ty TNHH MTV Thống nhất và do thời gian có
hạn nên trong khuôn khổ luận văn chỉ tập trung nghiên cứu xử lý nƣớc thải cao su
bằng 2 phƣơng pháp:
- Tách amoni bằng phƣơng pháp kết tủa MAP.
- Xử lý sinh học bậc 1 bằng yếm khí.

Lớp KTMT 2012B

2

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CAO SU VÀ CƠ SỞ LÝ
THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP MAP, PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ YẾM KHÍ
1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp cao su
1.1.1. Vài nét về tình hình phát triển ngành công nghiệp cao su
a. Sản lượng, năng suất khai thác cao su thiên nhiên trên thế giới
Năm 2012, tổng sản lƣợng cao su thiên nhiên sản xuất đạt 11.4 triệu tấn tăng
3.97% so với năm 2011. Trong đó, châu Á chiếm ƣu thế vƣợt trội khi chiếm tỉ trọng
khoảng 93% trong tổng sản lƣợng sản xuất của thế giới. Nhóm các nƣớc sản xuất
cao su thiên nhiên lớn nhất thế giới là Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Việt Nam
(chiếm 82% trong tổng số sản lƣợng sản xuất của thế giới [1]. Nhóm các nƣớc tiêu
thụ cao su thiên nhiên lớn nhất thế giới là Trung Quốc (33.5%), Mỹ (9.5%), Ấn Độ
(8.7%), Nhật Bản (6.6%). Riêng Trung Quốc trung bình 5 năm qua chiếm 32% tổng
sản lƣợng tiêu thụ cao su thiên nhiên và chiếm đến 25% tổng kim ngạch nhập khẩu
cao su thiên nhiên toàn cầu. Tốc độ tăng trƣởng diện tích bình quân giai đoạn 20102011 đạt 3.8%/năm. Tổng diện tích trồng cao su thiên nhiên trên thế giới tính đến
đầu năm 2012 đạt 9.56 triệu ha [1].
Bảng 1.1. Bảng số liệu thống kê của các nƣớc tính đến cuối năm 2012 [1]

b. Tình hình phát triển ngành công nghiệp cao su ở Việt Nam
Theo thống kê từ Hiệp hội các quốc gia trồng cao su thế giới (ANRPC) và
Tập đoàn Cao su Việt Nam (VRG), tính đến cuối năm 2012 Việt Nam đứng thứ 5
trên thế giới về sản lƣợng khai thác cao su thiên nhiên nhiên với tỉ trọng khoảng
7.6% tƣơng đƣơng 863600 tấn và đứng thứ 4 về xuất khẩu cao su thiên nhiên trên

Lớp KTMT 2012B

3

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

thế giới, chiếm thị phần khoảng 10.3% tƣơng đƣơng 1.02 triệu tấn. Tính riêng 4
nƣớc Thái Lan, Indonesia, Malaysia và Việt Nam đã chiếm đến 87% tổng sản lƣợng
xuất khẩu cao su thiên nhiên toàn thế giới [1].

Hình 1.1. Sản lƣợng khai thác và sản lƣợng xuất khẩu cao su trên thế giới
Với tổng diện tích quy hoạch để trồng cao su là 910.500 ha.Trong đó, diện tích
cho cao su mủ chiếm khoảng 55,55% tƣơng đƣơng 505.800 ha. Tổng sản lƣợng tính
đến hết năm 2012 đạt 863.600 tấn tăng 6,4% so với năm 2011. Tốc độ tăng trƣởng
bình quân sản lƣợng khai thác cả giai đoạn từ 2000 – 2012 đạt 9,5%/năm. Năng
suất bình quân đạt 1,71 tấn/ha. Đây là mức năng suất cao thứ 2 thế giới sau Ấn Độ
là 1,82 tấn/ha, tƣơng đƣơng mức của Thái Lan 1,72 tấn/ha, vƣợt xa so với mức
trung bình của thế giới 1,14 tấn/ha.
Năm 2012 Việt Nam xuất khẩu 1,02 triệu tấn cao su thiên nhiên, đạt kim
ngạch 2,85 tỉ USD tăng 25% về lƣợng và 11,7% về giá trị. Nhập khẩu khoảng
302.000 tấn, giảm 16,6% so với năm 2011. Thị trƣờng nhập khẩu chủ yếu là
Campuchia (chiếm 59%) và thị trƣờng xuất khẩu chủ yếu là Trung Quốc (chiếm
40%). Sản lƣợng xuất khẩu của các doanh nghiệp cao su thiên nhiên niêm yết chiếm
tỉ trọng rất nhỏ so với toàn ngành từ 3% - 4% tƣơng đƣơng 28 – 30 nghìn tấn [1].

Lớp KTMT 2012B

4

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

1.1.2. Công nghệ xử lí nước thải chế biến mủ cao su
a. Đặc trưng và tính chất nước thải ngành chế biến cao su
Do đặc thù của ngành công nghiệp chế biến mủ cao su sử dụng nhiều nƣớc.
Nƣớc thải chế biến mủ cao su có thành phần rất phức tạp và do chứa nhiều họ chất
hữu cơ, vô cơ khác nhau nên dễ bị phân hủy và gây nên mùi rất khó chịu.
Về thành phần ô nhiễm hữu cơ trong nƣớc thải:
Nƣớc thải chế biến mủ cao su từ các công đoạn đánh đông và ly tâm chứa
nhiều chất hữu cơ gồm các chất họ sacharide, chất béo, polyphenol, protein, lipid,
hợp chất chứa lƣu huỳnh hữu cơ và những hóa chất sử dụng trong quá trình sơ chế
gây ra COD và BOD rất cao. Các chất này khi thoát ra gặp không khí bị phân hủy
sinh ra các chất hữu cơ bay hơi có nhiều thành phần phức tạp khác nhau vào có chứa
các hợp chất lƣu huỳnh hữu cơ bay hơi họ merpcatan sinh ra mùi hôi thối khó chịu.
Nƣớc thải chế biến cao su còn chứa chừng khoảng 0,1-1,0% lƣợng mủ cao su
chƣa đông tụ. Đôi lúc nƣớc thải từ khâu ly tâm còn chứa lƣợng cao su nhiều hơn nữa.
Cao su là chất khó bị phân hủy trong thiên nhiên và nó gây ra những rắc rối cho quá
trình xử lý nƣớc thải: đóng vón, gây tắc nghẽn đƣờng ống, kẹt bơm…đóng váng dày
trên bề mặt các hồsinh học xử lý nƣớc thải, đây là vấn đềcần phải giải quyết.
Nƣớc thải từ nhà máy chế biến mủ cao su luôn có hàm lƣợng rất cao
ammonium do cần đƣa vào để chống đông tụ, bảo quản latex trong khâu khai thác

vận chuyển và lƣu trữ. Xử lý nƣớc thải bằng vi sinh vật rất khó giảm lƣợng lớn
ammonium trong nƣớc thải tới giới hạn cho phép.
Về thành phần ô nhiễm vô cơ trong nƣớc thải:
Trong nƣớc thải ngành chế biến mủ cao su còn chứa nhiều các chất ăn mòn
kim loại trong đó muối ammoni là chất ăn mòn mạnh, các thiết bị bằng kim lọai,
thép trong hệ thống xử lý nƣớc thải rất dễ bị rỉ sét và hƣ hỏng do ăn mòn .

Lớp KTMT 2012B

5

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

b. Công nghệ chế biến mủ cao su ở Việt Nam và nguồn phát sinh dòng thải kèm theo
Ở Việt nam: có 3 loại dây chuyền công nghệ chế biến mủ cao su chính:
- Dây chuyền sản xuất cao su RSS (Crep )
- Dây chuyền sản xuất mủ kem (latex cô đặc)
- Dây chuyền sản xuất mủ RSS từ mủ cao su tận thu, mủ tạp
Qui trình chế biến mủ cao su Crep
Mủ nƣớc đƣợc vận chuyển về nhà máy, từ xe bồn chuyển sang chứa trong các bồn
chứa, mủ nƣớc đƣợc loại bỏ các tạp chất lớn qua lƣới lọc. Khấy trộn đều trong bồn, để yên
chừng 15 phút, sau đó xả xuống mƣơng đánh đông. Mƣơng đánh đông có chiều dài khỏang
28m, chiều sâu chừng 28-30cm, chiều rộng chừng 45-50cm. Ở đây axit acetic đƣợc thêm
vào theo tỷ lệ 1-2 % axit/tấn mủ khô. pH trong mƣơng đạt giá trị 5,0-5,2. Công nhân dùng
dầm khấy trộn đều axit với mủ trong mƣơng đánh đông. Quá trình đông tụ cao su kéo dài

khỏang 4 giờ. Thời gian lƣu giữ cao su trong mƣơng là 10-16 giờ nhằm ổn định khối mủ
đông. Sau thời gian nàycao su đông tụ kết thành khối, để lấy mủ ra khỏi mƣơng ngƣời ta cho
thêm nƣớc vào mƣơng để tấm mủ cao su nổi lên, sau đó chuyển tấm mủ cao su sang công
đọan ép tách nƣớc và bọt khí sau đó qua các công đọan cán ép gồm 3 công đọan. Công đọan
cán ép này còn là quá trình rửa cao su nên sử dụng rất nhiều nƣớc. Tiếp theo là quá trình băm
hạt, tấm cao su đƣợc đƣợc xé thành miếng nhỏ vụn và hút qua dàn tách nƣớc bằng bơm áp
lực. Mủ cao su sau khi đƣợc rửa sạch làm ráo nƣớc đƣợc rơi vào thùng sấy và chuyển vào lò
sấy. Quá trình sấy trực tiếp bằng không khí nóng chủ yếu là dùng khí đốt dầu có pha loãng
bằng không khí sạch. Nhiệt độ sấy dao động khỏang 105-1100C, thời gian sấy kéo dài 2h30’
– 3h00’. Sau khi ra khỏi lò sấy cao su đƣợc để nguội và ép đóng gói vào bao nylon thành
phẩm.

Lớp KTMT 2012B

6

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

Mủ nƣớc

Tiếp nhận đo TSC

Axit

Rây lọc

Kho thành phẩm

Pha loãng

Ép đóng gói

Xả vào

Làm nguội

Đánh đông

Xông, xấy

Ổn định

Xếp thùng sấy
NƢỚC THẢI

Cán kéo

Bơm qua dàn

Cán crep

Cán xé tạo hạt

1.2.3

cốm

Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất crep từ mủ nƣớc [3]
Nƣớc thải phát sinh từ khâu đánh đông, từ quá trình cán băm, cán tạo tơ tằm,
băm cốm. Ngoài ra nƣớc thải còn phát sinh do quá trình rửa máy móc thiết bị và vệ
sinh nhà xƣởng. Đặc điểm của quy trình này sử dụng 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, SS rất cao, nƣớc thải từ dây
chuyền này có độ pH thấp và nồng độ N cao.
Lớp KTMT 2012B

7

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

Quy trình chế tạo cao su crep từ mủ tạp, tận thu
Từ trong khai thác mủ cao su, ngƣời ta còn thu gom các lọai cao su tận thu đó
là cao su rơi vãi trong quá trình thu mủ, cao su dính tại vỏ cây, cao su dính ở miệng
chén thu, cao su từ các phƣơng tiện vận chuyển, cao su bị đông tụ tự nhiên do bảo
quản không đúng v.v... Đặc điểm của lọai mủ này là chƣa rất nhiều tạp chất cơ học
nhƣ đất, đá sỏi, rác, vỏ cây, lá cây và đặc biệt là có mùi rất thối do bị phân hủy
trong tự nhiên .
Mủ tạp thu gom

Nhập kho phân loại

Nghiền

Lọai bỏ tạp

Rửa

NƢỚC THẢI

Nghiền

Rửa

Tách nƣớc

Sấy

Làm nguội

Đóng gói

Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ sản xuất crep từ mủ tạp [3]
Sau khi thu gom mủ tạp, đƣa vào kho, từ đây mủ tạp đựơc nghiền, cán, băm
nhỏ, rửa nhằm lọai bỏ vật ngọai lai và rửa sạch khỏi mùi hôi thối. Công đọan chính

Lớp KTMT 2012B

8

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

ở đây là cán nghiền xé nhỏ và rửa nhiều lần. Sau khi rửa cao su đƣợc làm ráo và sấy
khô. Do khối cao su bị phân hủy tự nhiên nên không thể rửa sạch các tạp chất và
mùi. Khi sấy một số một số chất mùi hôi bay ra và lan tỏa trong không khí gây ô
nhiễm và mùi khó chịu cho khu vực nhà máy và lân cận. Do vậy không phải tất cả
các nhà máy đều có qui trình xử lý mủ tạp.
Do quá trình rửa cần rất nhiều nƣớc nên dây chuyền chế biến mủ tạp cho một
lựơng nƣớc thải tƣơng đối lớn. Nƣớc thải phát sinh từ quá trình ngâm, từ quá trình
cán băm, cán tạo tờ, băm cốm, rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xƣởng...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 là màu nâu, đỏ.
pH từ 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
Sản xuất mủ latex - mủ kem
Mủ nƣớc
Tách rác
Ly tâm

NƢỚC THẢI

Mủ latex đặc

Rerum

Thêm amoniac

Đánh đông

Đóng phuy

Crep
Hình 1.4. Sơ đồ sản xuất latex đậm đặc [3]

Mủ latex cô đặc là mủ cao su đã đƣợc loại bỏ bớt serum. Qui trình lọai bỏ
serum hiện đang đƣợc sử dụng nhiều trong các nhà máy chế biến mủ cao su là

Lớp KTMT 2012B

9

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

phƣơng pháp ly tâm. Máy ly tâm cao su có công suất chừng 480 kg mủ/giờ. Muốn
có công suất cao thì phải lắp đặt nhiều máy. Quá trình ly tâm dựa trên nguyên tắc
chênh lệch tỷ trọng của hạt cao su và serum, hạt cao su có tỷ trọng là 0,92 g/ml
trong khi đó serum có tỷ trọng là 1,02 g/ml. Nhƣ vậy khi ly tâm phần cao su sẽ tập
trung vào phía trong gần trục ly tâm, serum tập trung phía ngòai gần vỏ máy ly
tâm . Phần latex nằm phía trong gần trục ly tâm đƣợc tập trung nhiều hạt cao su trở
nên đậm đặc hơn , phần latex nằm phía ngòai cũng vì vậy mà có hàm lƣợng hat cao

su ít hơn . Latex nguyên liệu đƣợc cấp vào khỏang cách giữa serum và latex đặc .
Phƣơng pháp ly tâm liên tục. Sản phẩm ly tâm-latex đậm đặc goi là mủ kem có hàm
lƣợng cao su 60-62 % đƣợc bổ sung thêm ammoniac, chất ổn định và đóng vào
thùng phuy bán cho các xí nghiệp, nhà máy sản xuất đồ cao su công nghiệp và dân
dụng.
Phần mủ latex loãng, chứa 6-10% cao su đƣợc thu hồi, cho qua tháp giải hấp
ammoniac và đem đông tụ theo qui trình đông tụ cao su crep. Cao su crep thu đƣợc
từ quá trình này co chất lƣợng kém hơn crep thu từ mủ cao su latex nguyên chất.
Nƣớc phát sinh từ quá trình ly tâm mủ, rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xƣởng.
Dây chuyền sản xuất này không thực hiện quy trình đánh đông cho nên hoàn
toàn không sử dụng axit mà chỉ sử dụng amoniac, lƣợng amoniac đƣa vào khá lớn
khoảng 20 kg NH3/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 rất cao
c. Một số phương pháp xử lí nước thải cao su đã và đang được áp dụng
Hiện nay hầu hết các nhà máy chế biến mủ cao su ở nƣớc ta đều sử dụng
phƣơng pháp sinh học hoặc sử dụng phƣơng pháp kết hợp hóa lí với sinh học để xử
lí nƣớc thải. Những công trình xử lí nƣớc thải đang đƣợc áp dụng trong ngành chế
biến cao su của Việt Nam đƣợc trình bày trong bảng sau:

Lớp KTMT 2012B

10

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

Bảng 1.2. Những công trình xử lí nƣớc thải đang đƣợc áp dụng xử lí nƣớc thải ngành
chế biến mủ cao su [6].
Tên công nghệ

Số nhà máy áp dụng

Hồ sục khí (Aerate Lagoon)

11

Hồ ổn định (Stabilisation Pond)

10

Bể tuyển nổi (Dissolved Air Flotation)

7

Bể kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic

4

Sludge Blanket)
Bể hiếu khí Aerotank

2

Bể xử lí theo mẻ SBR (Sequencing

2

Batch Reactor)
Bể lọc sinh học (Trickling Filter)

4

Mƣơng oxy hóa (Oxidation Ditch)

4

Các công trình xử lí trên có lƣu lƣợng khoảng 720 – 2800 m3/ngày, với tải
trọng hữu cơ trong khoảng 1.2 – 8.4 kgCOD/m3/ngày [6]. Các hệ thống xử lí này
đều có một bể gạn mủ và một bể điều hòa lƣu lƣợng nƣớc thải đầu vào.
Bể sục khí thƣờng đƣợc lắp đặt từ 2 – 6 máy sục khí bề mặt. Hệ thống sục khí
có thể đƣợc bố trí song song hoặc nối tiếp và vận hành luân phiên nhau. Bể sục khí
đƣợc bố trí ngay sau các hồ kị khí.
Hồ ổn định gồm có: hồ kỵ khí, hồ tùy nghi và hồ hiếu khí. Chúng đƣợc bố trí
nối tiếp nhau trong hệ thống xử lí nƣớc thải hoàn chỉnh.
Bể tuyển nổi: đƣợc đƣa vào hệ thống xử lí nƣớc thải nhằm mục đích loại bỏ
những hạt cao su chƣa đông tụ trong nƣớc thải thô. Bể tuyển nổi thƣờng đƣợc đi sau
một bể gạn sơ bộ, kèm theo các thiết bị sục khí, thiết bị gạn và pha trộn những hóa
chất keo tụ để tăng cƣờng khả năng tuyển nổi các chất lơ lửng có trong nƣớc thải
nhƣ Ca(OH)2, phèn Al, phèn Fe và các polymer trợ keo tụ.
Bể UASB đƣợc đặt sau bể gạn hoặc một bể tuyển nổi và sau bể UASB là bể
xử lí hiếu khí.

Lớp KTMT 2012B

11

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

Bể xử lí sinh học hiếu khí dạng mẻ (SBR) là một dạng của công nghệ xử lí
bùn hoạt tính hiếu khí. Các công đoạn xử lí gồm (nạp, sục khí, lắng và xả) đều đƣợc
thực hiện luân phiên trong một bể. Bể lọc sinh học đƣợc lắp đặt sau một bể thổi khí
và bể lắng, nhằm mục đích làm sạch nƣớc thải lần cuối. Trong bể có chứa các lớp
giá thể gồm đá, cát và các hạt nhựa.
Hiệu suất xử lí của các công trình xử lí nƣớc thải đang đƣợc áp dụng đƣợc
tổng hợp ở bảng sau:
Bảng 1.3. Hiệu suất xử lí của các công nghệ xử lí đang đƣợc ứng dụng [6]
Giá trị trung bình

Loại nƣớc
Công nghệ

Tải trọng

Hiệu suất

Hiệu suất

(kgCOD/m

xử lí COD

xử lí Nito

/ngày)

(%)

tổng (%)

14 ngày

1,7

54

52

thải cao su

Thời gian

đƣợc xử lí

lƣu nƣớc

3

Thô hoặc đã
Hồ sục khí

qua xử lí
hiếu khí

Hồ ổn định

Thô

28 ngày

1,2

72

60

Bể tuyển nổi

Thô

2 giờ

2,6

34

_

Thô

6 giờ

8,4

70

11

14 giờ

3,8

33

16

_

3,6

25

22

Bể kỵ khí
UASB
Bể xử lí theo

Sau xử lí kỵ

mẻ

khí

Bể lọc sinh

Sau xử lí

học

hiếu khí

Ta có thể nhận thấy các công nghệ xử lí áp dụng chủ yếu là sử dụng phƣơng
pháp sinh học cho hiệu quả xử lí COD và Nito tổng là tƣơng đối thấp trong khi đó
thời gian lƣu nƣớc của các công trình tƣơng đối lớn nhƣ đối với hồ ổn định lên đến
28 ngày, hồ sục khí là 14 ngày tiêu tốn khá nhiều năng lƣợng và chi phí vận hành.

Lớp KTMT 2012B

12

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

Bảng 1.4. Đánh giá hiệu quả của các công nghệ xử lí nƣớc thải tại các nhà máy chế
biến cao su ở Việt Nam [6]

STT

Nhà máy

Công nghệ
Gạn mủ - Điều hòa – Mƣơng oxy hóa

1

Vên Vên

– Lắng 1 – Lắng 2 – Hồ hoàn thiện

2

Bến Củi

Gạn mủ - 7 hồ tùy nghi

3
4

Tân Biên
Dầu Tiếng

Gạn mủ - Tuyển nổi – UASB – Thổi
khí – Lắng – Bể hoàn thiện

Nhận xét

Chất lƣợng xử lí khá tốt
Gạn mủ chƣa đạt, hồ bị
thấm
Chất lƣợng chƣa tốt

Gạn mủ - Sục khí – Lắng

Gạn mủ kém, quá tải

Gạn mủ - Tuyển nổi – 2 hồ sục khí –

Gạn mủ không đạt, quá

5

Bến Xúc

hồ tùy nghi

tải

6

Phú Bình

Lắng – 4 hồ tùy nghi

Chất lƣợng chƣa tốt

7

Long Hòa

Gạn mù – hồ tùy nghi – Lắng

Thiếu khí, quá tải

8

Lộc Hiệp

9

Lộc Ninh

10

30/4

11
12

13
14

Quản Lợi

Gạn mủ - điều hòa – UASB – Thổi
khí – Lắng – Hồ hoàn thiện
Gạn mủ - Điều hòa – Kỵ khí giá thể SBR

Gạn mủ - 6 hồ tùy nghi

Trung tâm
Suối Rạt

Lớp KTMT 2012B

Chất lƣợng khá
Gạn mủ kém, chất lƣợng
chƣa tốt

Gạn mủ - Mƣơng oxi hóa – Lắng –
Lọc

Hiệu quả thấp

Thuận Phú Gạn mủ - 9 hồ tùy nghi
Tân Lập

Chất lƣợng khá

Gạn mủ kém, quá tải

Gạn mủ - Mƣơng oxi hóa – Lắng – Hồ Gạn mủ khá, vận hành
chƣa tốt

hoàn thiện

Gạn mủ - 3 hồ kị khí – Sục khí – Lắng Gạn mủ kém, quá tải

13

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

Phƣớc

Gạn mủ - Điều hòa – 3 hồ kị khí – Sục Gạn mủ kém, chất lƣợng

15

Bình

khí – Lắng

xử lí chƣa tốt

16

Bố Lá

Tuyển nổi – Gạn mủ - 7 hồ tùy nghi

Chất lƣợng kém

17

Cua Paris

Gạn mủ - Điều hòa – 7 hồ tùy nghi

Gạn mủ kém, chất lƣợng
xử lí chƣa cao

Gạn mủ - Điều hòa – Tuyển nổi –
18

19

20

21

Xuân Lập

Mƣơng oxi hóa – Bể làm thoáng –
Lắng – Hồ hoàn thiện

An Lộc

Cẩm Mỹ

Chất lƣợng xử lí khá

Gạn mủ - Tuyển nổi – UASB – Hiếu

Chất lƣợng gần đạt, bể

khí – Lắng – Hồ hoàn thiện

lắng nhỏ, lắng kém

Gạn mủ - Tuyển nổi – Kỵ khí – Hiếu
khí – Lắng – Ozon – Lọc – Hồ chứa

Long

Gạn mủ - Sục khí giá thể 1&2 – Lắng

Thành

– Hồ hoàn thiện

Lắng và lọc chƣa đủ
công suất
Đang vận hành

Gạn mủ - Tuyển nổi – Điều hòa –
22

23

24

Hàng Gòn

Mƣơng oxi hóa – Lắng – Khử trùng –

Chất lƣợng xử lí khá

Lọc – Hồ hoàn thiện
Hòa Bình

Xà bang

Gạn mủ - Tuyển nổi – Thổi khí – Lọc

Gạn mủ khá, chất lƣợng

sinh học 1&2 – Lắng

xử lí khá

Gạn mủ - Tuyển nổi – Thổi khí –

Gạn mủ khá, chất lƣợng

Lắng – Lọc sinh học – Lắng

xử lí khá

Qua bảng đánh giá hiệu quả của các công trình nhƣ trên, ta nhận thấy các công
nghệ áp dụng tƣơng đối đơn giản chỉ là các phƣơng pháp xử lí sinh học nhân tạo
hoặc tự nhiên. Hiệu quả xử lí nhìn chung đƣợc đánh giá là chƣa thực sự tốt trong
quá trình vận hành, nƣớc thải đầu ra chƣa đạt chuẩn so với quy định thậm chí nhiều
nhà máy còn bị quá tải so với công suất thiết kế. Điều này sẽ gây các tác động

không nhỏ đến môi trƣờng nguồn tiếp nhận.
Lớp KTMT 2012B

14

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

Hiện nay, một số nhà máy chế biến mủ cao su thuộc tập đoàn công nghiệp cao
su Việt Nam đã đƣa vào áp dụng công nghệ hồ tảo trong xử lí nƣớc thải và đã cho
những kết quả rất khả quan.

Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lí công nghệ hệ thống xử lí nƣớc thải nhà máy Thuận Phú [7]

Lớp KTMT 2012B

15

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

Bảng 1.5. Kết quả xử lí nƣớc thải tại hai nhà máy Thuận Phú và Ngọc Hồi [7]

Kết quả
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nhà máy

Nhà máy

Thuận Phú

Ngọc Hồi

So sánh QCVN
01:2008/BTNMT

pH

-

8,45

7,66

6–9

COD

mg/l

242

114

250

BOD

mg/l

47

32

50

SS

mg/l

124

30

100

Tổng Nito

mg/l

84,62

67,25

60

NH3-N

mg/l

65,80

45,5

40

Việc áp dụng công nghệ hồ tảo ở một số nhà máy thuộc tập đoàn cao su Việt
Nam, điển hình là hai nhà máy Thuận Phú và Ngọc Hồi đã cho các kết quả tƣơng
đối khả quan. Đối với các thông số về pH, COD, BOD đã kết quả đầu ra đạt chuẩn
so với QCVN 01:2008/BTNMT, tuy nhiên đối với các thông số về SS, tổng Nito
cũng nhƣ NH3-N thì hầu nhƣ vƣợt chuẩn cho phép. Điều này có thể lí giải do nồng
độ Nio tổng cũng nhƣ N-NH3 trong nƣớc thải chế biến cao su quá lớn gây ức chế
quá trình xử lí sinh học trong bể kị khí, thậm chí nếu vận hành không tốt có thể làm
phân hủy kị khí các vi sinh vật và tạo N đầu ra cao hơn. Khi vào các bể tảo, cơ chế
loại bỏ N chính ở đây là tảo sử dụng N nhƣ một nguồn dinh dƣỡng để xây dựng tế
bào nhƣng với nồng độ N ban đầu quá lớn thì nhu cầu tảo tiêu thụ là không đủ. Bên
cạnh đó, nếu vận hành không tốt tảo có thể chết, phân hủy và tạo ra nồng độ N cao
ở đầu ra. Phƣơng pháp này là khả thi nhƣng cần phải có những nghiên cứu thêm để
khảo sát các thông số vận hành tối ƣu đảm bảo hệ thống ổn định kéo dài.
1.2. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp MAP và phƣơng pháp xử lý yếm khí

1.2.1. Cơ sở của quá trình tách Amoni trong nước thải bằng phương pháp kết tủa MAP
Một số nguồn thải chứa đồng thời photphat và amoni với hàm lƣợng khá cao
nhƣ nƣớc thải chế biến thủy sản, nƣớc thải chăn nuôi, nƣớc thải cao su, nƣớc thải
giết mổ hay các bể phốt, đặc biệt là nƣớc chiết ra từ các bể ủ (phân hủy) bùn vi sinh
Lớp KTMT 2012B

16

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

yếm khí hoặc hiếu khí. Các phƣơng pháp áp dụng để xử lí hợp chất nito và photpho
đều rất tốn kém vì vậy việc thu hồi đồng thời cả hai thành phần nito và photpho
bằng cách tạo hợp chất MAP để tái sử dụng đang là một hƣớng đi hấp dẫn với
những nhà làm môi trƣờng nói riêng và xã hội nói chung. Có thể đồng thời kết tủa
photphat và amoni để tạo ra hợp chất hóa học struvite (MAP), một dạng phân bón
tổng hợp (N,P) nhả chậm có chất lƣợng cao [9].
MAP (Magie amoni photphat – khoáng Struvite) đã đƣợc biết đến nhƣ một
loại phân bón chậm ở một số quốc gia nhƣ Nhật Bản và chúng đã đƣợc ứng dụng
thực tế trong vụ mùa ở đây. Chất lƣợng cũng nhƣ tính chất, thành phần của MAP
phụ thuộc rất nhiều vào chất lƣợng dòng thải của các nhà máy đặc biệt là hàm lƣợng
kim loại nặng có trong dòng thải. Nếu trong dòng thải có chứa kim loại nặng thì
trong bản thân cấu trúc của MAP sẽ tồn tại các kim loại nặng trong nó, điều này sẽ
làm hại đến môi trƣờng sống xung quanh. Hơn nữa, việc kết hợp bón phân thông
thƣờng và phân bón nhả chậm MAP còn làm tăng khả năng hấp thủ NPK của thực
vật, nghiên cứu về vấn đề này đã đƣợc thực hiện trên cây đậu. Một nghiên cứu khác

cho thấy tính hiệu quả của việc sử dụng phân bón nhả chậm trực tiếp trong nông
nghiệp cũng nhƣ trong việc trồng các cây công nghiệp, các loại cây trồng với mục
đích cảnh quan ở các công viên, trong thành phố hay các sân golf. Việc lƣợng chất
dinh dƣỡng trong phân bón nhả chậm nhả ra từ từ có thể kết hợp thêm dạng keo để
gắn vào đất cho hiệu quả thu hoạch cao đối với các loại cây trồng ở vùng sa mạc.
Bên cạnh đó, có thể kết hợp thêm MgKPO4 để tăng hiệu quả và dinh dƣỡng cây
trồng [13].
1.2.1.1. Cơ chế phản ứng kết tủa MAP
Struvit là sản phẩm của phản ứng kết tủa giữa Mg2+, NH4+, PO43- minh họa ở
phƣơng trình phản ứng sau [9]:
Mg2+ + NH4+ + PO43- + 6H2O ↔ MgNH4PO4.6H2O↓
Tích số tan của struvite là 10-12,6. Do có độ tan thấp nên nó có tính năng nhƣ
một loại phân nhả chậm. Từ phƣơng trình trên ta thấy, để tạo ra hợp chất struvite

Lớp KTMT 2012B

17

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Phước Long

cần tới ba thành phần là photphat, amoni và magie trong môi trƣờng kiềm (OH-) tức
là phản ứng xảy ra trong môi trƣờng kiềm cao [9].
Phần lớn nƣớc thải hầu nhƣ không thể hội đủ các yếu tố trên cho sự tạo thành
struvite phù hợp với thành phần hóa học của sản phẩm, vì vậy cần bổ sung các
thành phần còn thiếu. Tích số tan của struvite giảm khi pH tăng, đạt giá trị cực tiểu

trong vùng pH = 8.5 – 9 [9].
Để kết tủa photphat và amoni dƣới dạng struvite cần phải sử dụng Mg2+ với
liều lƣợng không thấp hơn tỉ lệ của nó trong thành phần hóa học của sản phẩm.
Đồng thời với mục tiêu thu hồi, mục tiêu “làm sạch” hợp chất nito hoặc photpho
hoặc cả hai cũng là những đối tƣợng đáng quan tâm: khi ƣu tiên một đối tƣợng nào
đó, ví dụ photpho thì cần dùng dƣ các hóa chất khác nhƣ NH4+, Mg2+. Phản ứng kết
tủa struvite theo phƣơng pháp gián đoạn có thể thực hiện trong thời gian 4 phút ở
nhiệt độ thƣờng, tại pH = 8.5, tỉ lệ mol Mg/P = 1, nồng độ struvite trong khối sản
phẩm đạt 10 – 20%. Hiệu quả loại bỏ photpho là 92% với nồng độ dƣ là 17 mg/l.
Kết tủa struvite cũng có thể thực hiện theo kĩ thuật phản ứng dòng chảy hoặc dạng
lƣu thể. Struvite có cấu trúc tinh thể, cấu trúc tinh thể hình thành từ lúc bắt đầu cho
tới sau 18h với kích thƣớc khác nhau tùy điều kiện kết tủa [14].
1.2.1.2. Các thông số và yếu tố ảnh hưởng
a. Khả năng hòa tan
Khả năng hòa tan của kết tủa struvite đƣợc biểu thị thông qua tích số tan của
kết tủa và đƣợc xác định nhƣ sau:
Kps = aMg2+ * aNH4+ * aPO43- = γMg2+ [Mg2+]* γNH4+ [NH4+]* γPO4- [PO43-]
Kps tại pH = 9.5 là 10-13.26 (Regy và cộng sự, 2002). Kết quả này thu đƣợc khi
nghiên cứu dung dịch có tỉ lệ Mg2+:NH4+:PO43- = 0.1:0.1:0.01 mmol/L [14]

Lớp KTMT 2012B

18

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường