Nước thải nhà máy sản xuất cao su quy trình; nguyên liệu sản xuất; thành phần và tính chất nước thải; chỉ tiêu ô nhiễm và tiêu chuẩn kiểm soát

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA KINH TẾ
BÀI TẬP MÔN HỌC

HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG
Đề tài
Nước thải nhà máy sản xuất cao su: quy trình; nguyên liệu
sản xuất; thành phần và tính chất nước thải; chỉ tiêu ô
nhiễm và tiêu chuẩn kiểm soát
Giảng viên: Th.S. LÊ THỊ OANH
Khoa Môi trường & Tài nguyên

1


PHỤ LỤC
Chương I.

Nguyên liệu & quy trình sản xuất cao su. ........................3

1. Nguyên liệu.................................................................................3
2. Quy trình sản xuất cao su.........................................................5
Chương II.

Thành phần và tính chất nước thải...................................9

1. Nguồn thải của nhà máy chế biến mủ cao su..........................9
2. Đánh giá nguồn thải..................................................................10
3. Thành phần nước thải...............................................................11
4. Tính chất nước thải nhà máy chế biến mủ cao su..................13
Chương III. Chỉ tiêu ô nhiễm và tiêu chuẩn kiểm soát.........................14

1. Chỉ tiêu ô nhiễm.........................................................................14
2. Tiêu chuẩn kiểm soát.................................................................17

2


Chương I.

Nguyên liệu & quy trình sản xuất cao su.

1. Nguyên liệu:
a. Thành phần hóa học và cấu tạo của nguyên liệu:
Cây cao su (có tên quốc tế là Hevea brasiliensis) được tìm thấy ở Mỹ,
rừng mưa Amazon bởi Columbus trong khoảng năm 1493 – 1496. Brazil là
quốc gia xuất khẩu cao su đầu tiên vào thế kỷ thứ 19 (Webrsre and Baulkwill,
1989).
Mủ từ cây cao su Hevea brasiliensis là một huyền phù thể keo, chứa
khoảng 35% cao su. Cao su này là một Hydrocacbon có cấu tạo hóa học là 1,4 –
sis – polyisopren, có mặt trong mủ cao su dưới dạng các hạt nhỏ được bao phủ
bởi một lớp các phospholipid và protein. Kích thước các hạt nằm trong khoảng
0,02µm đến 0,2µm.Nước chiếm khoảng 60% trong mủ cao su và khoảng 5%
còn lại là những thành phần khác của mủ, gồm có khoảng 0,7% là chất khoáng
và khoảng 4,3% là chất thải hữu cơ.
Mủ cao su là hỗn hợp các cấu tử cao su nằm lơ lửng trong dung dịch gọi
là nhũ thanh hoặc serum. Hạt cao su hình cầu có đường kính d < 0,5 µm chuyển
động hỗn loạn (chuyển động Brown) trong dung dịch. Thông thường 1 gram mủ
có khoảng 7,4.1012 hạt cao su, bao quanh các hạt này là các protein giữ cho latex
ở trạng thái ổn định.
b. Latex:
Latex (mủ nước) là một dung dịch huyền phù chảy ra từ cây cao su khi

cạo, nó có màu trắng sữa hoặc hơi vàng. Mủ cao su nằm ở trạng thái lơ lửng
trong dung dịch chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ. Latex gồm 2 phần:
- Phần lỏng (serum): nước và một số chất hoà tan, có thể thay đổi theo
giống cây, mùa cạo, độ tuổi, …
- Phần rắn: gồm mủ cao su và các hóa chất không tan tạo thành thể
huyền phù lơ lửng trong serum.

3


Hình 1: Ảnh minh họa cho Latex

c. Cấu tạo và thành phần hóa học của cao su thiên nhiên:
Phân tử cơ bản của cao su là isoprene polymer (2-methyl-1,3-butadiene
[C5H8]n) có khối lượng phân tử 10 5 – 107. Nó được tổng hợp từ cây bằng một
quá trình phức tạp của carbonhydrate. Cấu trúc hóa học của cao su tự nhiên
(2-methyl-1,3-butadiene):

4


Thành phần

Phần trăm (%)

Nước

52 – 60

Cao su (C5H8)n

37 – 54

Protid

2 – 2,7

Glycerin

1,6 – 3,6

Glucid

1,5 – 4,2

Lipid

0,2 – 0,7

K, Mg, P, Ca, Cu, Fe, Mn, …
Bảng 1: Thành phần hóa học của mủ cao su thiên nhiên:

5


2. Quy trình sản xuất cao su:
a. Phân loại mủ cao su thiên nhiên từ vườn cây:
Loại
1

2

Ngoại lệ

Chỉ tiêu
Tạp chất

Rất ít

Có lẫn vỏ cây, lá cây

Có lẫn vỏ cây, lá cây

Màu

Trắng sữa

Hơi vàng

Vàng

Trạng thái

Lỏng tự nhiên

Chấm đông li ti

Đông lợn cợn

DRC%

NH3

≥ 30

≥ 25

0,01% → 0,03% theo
trọng lượng latex

Bảng 2: Phân loại latex
Sự đông đặc latex:
- Đông đặc tự nhiên.
- Đông đắc bằng acid.
- Đông đặc bằng muối hay chất điện giải.
- Đông đặc bằng cồn hay bằng aceton.
- Đông đặc bằng cách khuấy trộn.
- Đông đặc bởi nhiêt.
b. Sơ lược qua các phương pháp gia công chế biến mủ cao su:
- Gia công hóa học.
- Gia công cơ học.

6

< 25


- Gia công nhiệt.
- Cân, ép, bao bì, đóng gói, bảo quản.
c. Quy trình chế biến cao su thiên nhiên:
Nguyên lý chung

Hình 2:

Nguyên lý chung khi chế biến mủ cao xu

7


Quy trình:

Hình 3:

Quy trình chung khi chế biến mủ cao su

Một vài hình ảnh cho quá trình thu hoạch và chế biến mủ cao su:

Hình 4: Mủ cao xu được thu hoặc bằng
phương pháp rạch.

8


Hình 5: Công nhân phân loại mủ cao su
tại chỗ sau thu hoạch.

Hình 6: Công nhân bỏ mủ cao
su đã được phân loại vào xe để
chở về nhà máy xử lý tiếp.

Hình 7: Một công đoạn xử lý mủ cao

su ở nhà máy.

9


Hình 8: Sản phẩm đang dần
được hoàn thiện tại nhà máy.
Chương II.

Thành phần và tính chất nước thải.

1. Nguồn thải của nhà máy chế biến mủ cao su:
Nước thải phát sinh trong quá trình chế biến cao su thiên nhiên từ các
dòng sau đây:
- Dòng thải 1: Nước thải từ quá trình sản xuất mủ khối.
- Dòng thải 2: Nước thải từ quá trình chế biến mủ skim.
- Dòng thải 3: Nước thải rửa từ dây chuyền sản xuất mủ.
- Dòng thải 4: Nước thải từ quá trình sản xuất mủ ly tâm.
Nước thải chế biến mủ cao phát sinh chủ yếu từ các công đoạn khuấy
trộn, làm đông, gia công cơ học và nước rửa máy móc, bồn chứa. 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 gian đoạn đánh đông,
chúng 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 crepe. Nếu lưu nước thải trong một thời
gian dài và không có sự xáo trộn dòng thì các huyền phù này sẽ tự nổi lên và kết
dính thành từng mảng lớn trên bề mặt nước.

Hình 8: Một hồ
chứa nước thải của nhà

nhà máy chế biến mủ
Công ty Cao su Sông Bé
đặc cứng như bê tông,
mùi hôi bốc lên nồng nặc
trong phạm vị hơn 200m2

10


nếu không có gió, những lúc có gió, mùi hôi của cái hồ này có thể tỏa ra đến cả
một Km2.

2. Đánh giá nguồn thải:
Trong quá tình chế biến mủ cao su, nhất là khâu đánh đông mủ (quy 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 thài ra một lượng lớn nước thải khoảng từ 6001.800 m3 cho mỗi nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20-30 m 3/tấn DRC.
Lượng nước thải này có nồng độ các chất hữu cơ dễ bị phân hủy rất cao như
acid acetic, đường, protein, chất béo... Hàm lượng COD đạt đến 2.500-35.000
mg/l, BOD từ 1.500-12.000 mg/ đã làm chết hầu hết các nguồn nước, tuy thực
vật có thể phát triển, nhưng hầu hết các loại động vật nước đều không thể tồn
tại.
Trong nước thải còn chứa một lượng lớn protein hòa tan, axit foomic
(dùng trong quá trình đánh đông), và N-NH3 (dùng trong quá trình kháng
đông). Nước thải chế biến cao su có pH thấp từ 4,2 đến 5,2 do việc sử dụng axit
để làm đông tụ mủ cao su. Tỷ lệ BOD/COD của nước thải là 0,60 – 0,88 rất
thích hợp cho quá trình xử lý sinh học.
Bên cạnh việc gây ô nhiễm các nguồn nước (nước ngầm và nước mặt),
các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy kỵ khí tạo thành H 2S và mercaptan
là những hợp chất không những không gây độc và ô nhiễm môi trường mà
chúng còn là nguyên nhân gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến cảnh quan môi

trường và khu dân cư khu vực.
Do đó việc xử lý ô nhiễm ( đặc biệt là nước thải ) cho các nhà máy chế
biến mủ cao su là cần thiết

11


3. Thành phần nước thải:
Một vài bảng dữ liệu về thành phần nước thải của nhà máy chế biến
mủ cao su:

Chỉ tiêu

Khối từ mủ đông
(mg/l)

Chỉ tiêu

Khối từ mủ đông
(mg/l)

N hữu cơ

8,1

K

48

NH3 – N

40,6

Mg

8,8

NO3 –N

Vết

Mn

Vết

NO2 – N

KPHN

Zn

KPHN

PO4 – P

12,3

Fe

2,3

Al

Vết

Al

Vết

SO42-

10,3

SO42-

10,3

Ca

4,1

Ca

4,1

Cu

Vết

Cu

Vết

Bảng 3: Thành phần hóa học của nước thải chế biến cao su (mg/l)
(Nguồn: Bộ môn chế biến, viện nghiên cứu cao su Việt Nam)

12


GIÁ TRỊ Ô NHIỄM
THÔNG SỐ

ĐƠN VỊ

DÒNG
DÒNG 2 DÒNG 3 DÒNG 4
1

1. pH

-

6.4

3.5

7.1

5.0

2. BOD5

mg/L

600

5,000

1,918

1,680

3. COD

mg/L

1,300

13,699

7,515

4,704

4. SS

mg/L

600

1,500

1,592

755

5. AMONIA

mg/L

80

700

44

10

150

1,100

64

100

6.
TỔNG
mg/L
NITƠ

Bảng 4: Thành phần và nồng độ các chất ố nhiễm cơ bản có trong các dòng
nước thải của nhà máy chế biến cao su điển hình.

STT Thông số

Đơn vị

Kết quả

1.

pH

-

4.5 - 6.7

2.

BOD5

mg/l

4,000 -5,000

3.

COD

mg/l

5,000 – 7,000

4.

SS

mg/l

700 – 1,000

5.

Amonia

mg/l

100 – 200

6

Tổng nitơ

mg/l

250 – 300

Bảng 5: Tổng hợp thành phần và nồng độ các chất ố nhiễm cơ bản có trong
nước thải của nhà máy chế biến cao su điển hình.

4. Tính chất nước thải nhà máy chế biến mủ cao su:

13


a. Ô nhiễm nguồn nước:
Nước thải sinh hoạt: được thải ra từ quá trình giặt giũ, tắm rửa, vệ sinh của
công nhân ở nhà máy.
Nước thải công nghiệp: được thải ra từ các khâu sản xuất như đánh đông,
cán, vắt, ép…
b. Ô nhiễm không khí:
Ô nhiễm mùi: Mùi trong nước thải thường gây ra bởi các khí được sản sinh
trong quá trình phân huỷ vật chất hữu cơ. Mùi rõ rệt nhất rong nước thải bị phân
huỷ kỵ khí thường là mùi cùa H2S, vốn là kết quả hoạt động của các vi khuẩn
khử sunfat. Ngoài ra H2S củng là kết quả của sự phân huỷ cả kỵ khí lẫn hiếu khí
các axit amin có chứa lưu huỳnh ở tạng thái khử.
Các axit béo bay hơi (VFA) là sản phẩm của sự phân huỷ do vi sinh vật,
chủ yếu là trong điều kiện kỵ khí, các lipid và phospholipid có trong chất ô
nhiễm hữu cơ. Đây là những axit hữu cơ mạch thẳng chứa các nguyên tử cacbon
và 1một nhóm caboncyl. Công thức tổng quát của các axít này là C nH2n+1COOH
với số nguyên tử C từ 6 trở xuống. Các VAF có số nguyên tử C từ 4 đến 6
(butyric, valeric, caproic) có mùi tanh hôi. Các amin và các chất hữu cơ chứa
lưu huỳnh như các sunphua và mercaptan cũng có mùi đặc biệt khó chịu thường
gặp trong nước thải chứa chất ô nhiễm hữu cơ.
Khí thải từ buồng sấy: Do có sử dụng một lượng axit trong quá trình đánh
đông, hơn nữa lại được sấy ở nhiệt độ 110 – 1100 0C, một lượng hơi khí độc hại
sẽ phát sinh trong quá trình này. Thành phần chủ yếu là hơi axít và các loại
hydrocacbon.
Các khí thải khác: Khí thải từ các phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu
tới các cơ sở sản xuất, phương tiện xếp dỡ và vận chuyển nội bộ trong cơ sở.

Khi hoạt động như vậy, các phương tiện vận tải với phương tiện tiêu thụ chủ
yếu là xăng và dầu diezel sẽ thải ra môi trường một lượng khói thải chứa các
chất ô nhiễm không khí. Thành phần khí thải chủ yếu là CO x, NOx, SOx,
cacbuahydro, aldehyde, bụi và quan trọng hơn cả là chì nếu các phương tiện này
có sử dụng nguyên liệu pha chì.

14


Chương III. Chỉ tiêu ô nhiễm và tiêu chuẩn kiểm soát.
Theo QCVN 01:2008/BNTMT do Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên biên soạn, Vụ
Môi trường và Vụ Pháp chế trình duyệt và được ban hành theo Quyết định số
04/2008/QĐ-BTNMT ngày 18 tháng 7 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên
và Môi trường.
1. Chỉ tiêu ô nhiễm:
Giá trị hệ số lưu lượng/dung tích nguồn nước tiếp nhận nước thải từ
nhà máy chế biến mủ cao su (Kq):
a.

• Giá trị hệ số Kq đối với nguồn nước tiếp nhận nước thải của cơ sở chế
biến cao su thiên nhiên là sông, suối, kênh, mương, khe, rạch được quy định
như sau:

Lưu lượng dòng chảy của nguồn nước tiếp
nhận nước thải (Q)

Giá trị hệ số Kq

Đơn vị tính: mét khối/giây (m3/s)

Q ≤ 50

0,9

50 < Q ≤ 200

1

Q > 200

1,1

Bảng 6: Giá trị hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy của sông, suối,
kênh, mương, khe, rạch tiếp nhận nguồn nước thải từ nhà máy chế biến mủ cao
su.

15


Trong đó: Q được tính theo giá trị trung bình lưu lượng dòng chảy của
sông, suối, kênh, mương, khe, rạch tiếp nhận nguồn nước thải 03 tháng khô kiệt
nhất trong 03 năm liên tiếp (số liệu của Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc
gia). Trường hợp sông, suối, kênh, mương, khe, rạch nhỏ không có số liệu về
lưu lượng dòng chảy thì áp dụng giá trị Kq = 0,9 hoặc Sở Tài nguyên và Môi
trường chỉ định đơn vị có tư cách pháp nhân đo giá trị lưu lượng trung bình 03
tháng khô kiệt nhất trong năm để xác định giá trị hệ số Kq.

16

• Giá trị hệ số Kq đối với nguồn tiếp nhận nước thải là hồ, ao, đầm được
quy định như sau:

Dung tích nguồn nước tiếp nhận
nước thải (V)

Giá trị hệ số Kq

Đơn vị tính: mét khối (m3)
V ≤ 10 x 106

0,6

10 x 106 < V ≤ 100 x 106

0,8

V >100 x 106

1,0

Bảng 7: Giá trị hệ số Kq ứng với dung tích hồ, ao, đầm tiếp nhận nguồn
nước thải từ nhà máy chế biến mủ cao su.

Trong đó: V được tính theo giá trị trung bình dung tích hồ, ao, đầm tiếp
nhận nước thải 03 tháng khô kiệt nhất trong 03 năm liên tiếp (số liệu của Trung
tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia). Trường hợp hồ, ao, đầm không có số liệu
về dung tích thì áp dụng giá trị Kq = 0,6 hoặc Sở Tài nguyên và Môi trường chỉ
định đơn vị có tư cách pháp nhân đo dung tích trung bình 03 tháng khô kiệt nhất
trong năm để xác định giá trị hệ số Kq.

• Giá trị hệ số Kq đối với nguồn tiếp nhận nước thải là vùng nước biển ven
bờ thì giá trị hệ số Kq = 1,2. Đối với nguồn tiếp nhận nước thải là vùng nước
biển ven bờ dùng cho mục đích bảo vệ thủy sinh, thể thao và giải trí dưới nước
thì giá trị hệ số Kq = 1.

17


b.

Giá trị hệ số lưu lượng nguồn thải Kf
Giá trị hệ số lưu lượng nguồn thải Kf được quy định như sau:

Lưu lượng nguồn nước thải (F)
Đơn vị tính: mét khối/ngày đêm
(m3/24 h)

Giá trị hệ số Kf

F ≤ 50

1,2

50 < F ≤ 500

1,1

500 < F ≤ 5000

1,0

F > 5000

0,9

Bảng 8: Giá trị hệ số Kf ứng với lưu lượng nguồn nước thải

• Trường hợp nước thải được gom chứa trong hồ nước thải của cơ sở chế
biến cao su thiên nhiên dùng cho mục đích tưới tiêu thì nước trong hồ phải tuân
thủ tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6773:2000 – Chất lượng nước – Chất lượng
nước dùng cho thủy lợi.

18


2. Tiêu chuẩn kiểm soát:
Giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa
cho phép trong nước thải cơ sở chế biến cao su thiên nhiên
a.

Giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho
phép Cmax trong nước thải của cơ sở chế biến cao su thiên nhiên khi thải ra các
nguồn nước tiếp nhận nước thải được quy định như sau:

Giá trị C
TT

Thông số

Đơn vị

A

B

1

pH

-

6-9

6-9

2

BOD5 (200c)

mg/l

30

50

3

COD

mg/l

50

250

4

Tổng chất rắn lơ lửng
(TSS)

mg/l

50

100

5

Tổng Nitơ

mg/l

15

60

6

Amoni, tính theo N

mg/l

5

40

Bảng 9: Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép

19


Trong đó:
- Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán
giá trị tối đa cho phép trong nước thải của cơ sở chế biến cao su thiên nhiên khi
thải vào các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
- Cột B quy định giá trị C của các thông số làm cơ sở tính toán giá trị tối
đa cho phép trong nước thải của cơ sở chế biến cao su thiên nhiên khi thải vào
các nguồn nước được dùng cho mục đích khác.
Ngoài 06 thông số ô nhiễm quy định tại Bảng 9, tùy theo yêu cầu và mục
đích kiểm soát ô nhiễm, giá trị C của các thông số ô nhiễm khác áp dụng theo
quy định tại cột A hoặc cột B của Bảng 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5945:2005
– Chất lượng nước – Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải.

20


b.

Giá trị tối đa của các thông số ô nhiễm:

Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải của

cơ sở chế biến cao su thiên nhiên, được kí hiệu Cmax.
Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải của cơ
sở chế biến cao su thiên nhiên khi thải ra nguồn nước tiếp nhận nước thải không
vượt quá giá trị Cmax được tính toán như sau:

Cmax = C x Kq x Kf
Trong đó:
Cmax là nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải của
cơ sở chế biến cao su thiên nhiên khi thải ra nguồn nước tiếp nhận nước thải,
tính bằng miligam trên lít nước thải (mg/l);
C là giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại mục 2a.
Kq là hệ số lưu lượng/dung tích nguồn nước tiếp nhận nước thải quy định
tại mục 1a.
Kf là hệ lưu lượng nguồn nước thải quy định tại mục 1b.
Không áp dụng công thức tính nồng độ tối đa cho phép trong nước thải
cho chỉ tiêu pH.

21