ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG
----------
TIỂU LUẬN
Đề tài: Nước cấp dùng trong tưới tiêu
GVHD:
TS. Phạm Thị Thúy
ThS. Hoàng Minh Trang
Nhóm 5:
Hoàng Thị Lan Anh
Nguyễn Thị Hằng
Nguyễn Văn Trung
Hà Nội, 2015
MỤC LỤC
Đặt vấn đề............................................................................................................... 1
1
2
3
Nguồn nước cấp sử dụng trong tưới tiêu ......................................................... 2
1.1
Nguồn nước trong tự nhiên........................................................................ 2
1.2
Nước tái sử dụng ....................................................................................... 2
1.3
Tiêu chuẩn nước cấp dùng trong tưới tiêu................................................. 3
Tình hình tái sử dụng nước thải công nghiệp ................................................. 4
2.1
Tái sử dụng nước thải công nghiệp trên Thế giới ..................................... 4
2.2
Tái sử dụng nước thải công nghiệp ở Việt Nam ....................................... 5
Tái sử dụng nước thải chế biến cao su làm nước tưới tiêu .............................. 6
3.1
Tình hình sản xuất và đặc điểm nước thải chế biến cao su ....................... 7
3.1.1
Tình hình sản xuất .............................................................................. 7
3.1.2
Đặc điểm nước thải chế biến cao su ................................................... 8
3.2
Tái sử dụng nước thải chế biến cao su ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên ..... 9
3.2.1
Nguồn gốc và đặc tính dòng thải của công nghiệp chế biến cao su .. 9
3.2.2
Quy trình xử lý nước thải chế biến cao su ....................................... 10
3.2.1
Thuyết minh và đánh giá sơ đồ công nghệ nước thải ....................... 12
3.3
Một số phương pháp xử lí nước thải chế biến cao su ở Malaysia .......... 15
Kết luận ................................................................................................................ 20
Tài liệu tham khảo ................................................................................................ 21
Đặt vấn đề
Theo FAO, tưới nước và phân bón là hai yếu tố quyết định hàng đầu, là
nhu cầu thiết yếu phải đáp ứng được trong canh tác. Nguồn cấp nước và chất
lượng nước đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với mỗi hệ thống tưới tiêu.
Nguồn nước sạch cung cấp cho tưới tiêu có thể tìm thấy trong tự nhiên từ các ao,
hồ, mạch nước hay được tái sử dụng từ nước thải của các ngành công nghiệp.
Tình trạng thiếu nước sạch là một vấn đề ngày càng nghiêm trọng đối với
toàn cầu, tái sử dụng nước đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển
của mỗi quốc gia. Việc tái sử dụng nước mang lại nhiều lợi ích và có thể được
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Có rất nhiều ngành công nghiệp sử dụng lượng nước lớn trong quá trình
sản xuất, có khả năng tái sử dụng làm nước tưới tiêu. Nước thải công nghiệp chế
biến mủ cao su là một minh chứng điển hình.
Trong bài tiểu luận này, chúng tôi sẽ đề cập đến tình hình tái sử dụng và
quy trình công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chế biến cao su dùng trong tưới
tiêu vùng Đông Nam Bộ, Việt Nam và trên thế giới cụ thể là Malaysia.
1
1
Nguồn nước cấp sử dụng trong tưới tiêu
1.1 Nguồn nước trong tự nhiên
Nước trong tự nhiên được sử dụng cho tưới tiêu là nước từ các ao, hồ,
sông suối, mạch nước ngầm, thác nước,…được tưới trực tiếp cho cây. Tuy nhiên
cần kiểm tra chất lượng nước trước khi tưới để đảm bảo sức sống cho cây trồng
cũng như chất lượng các thiết bị trong hệ thống tưới tiêu. Các vấn đề cần quan
tâm như độ pH của nước, độ cứng, độ mặn hay hàm lượng sắt trong nước…
Hình 1: Nước thiên nhiên dùng trong tưới tiêu
1.2 Nước tái sử dụng [7]
Theo ước tính, tổng lượng nước trên Trái đất khoảng 1.386 triệu km3,
trong đó, trên 96% là nước mặn. Trong số hơn 3% nước ngọt còn lại, 68% tồn tại
ở dạng băng và sông băng, 30% là nước ngầm. Nguồn nước mặt (sông, hồ) chỉ
khoảng 93.100 km3, là nguồn nước chủ yếu mà con người sử dụng hàng ngày.
Trong khi dân số không ngừng tăng thì các nguồn nước ngọt lại đang ngày một
bị thu hẹp. Việc TSD nước thải, nhất là nước thải công nghiệp được quan tâm
ngày càng nhiều, đặc biệt trong những ngành sử dụng nhiều nước.
2
1.3
Tiêu chuẩn nước cấp dùng trong tưới tiêu
Nguồn nước dùng trong tưới tiêu được đánh giá và kiểm soát dựa theo
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu QCVN
39:2011/BTNMT.
Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước dùng cho tưới tiêu được
quy định tại Bảng 1.
Bảng 1: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước dùng cho tưới tiêu
TT
Thông số
Đơn vị
Giá trị giới hạn
1
pH
5,5-9
2
DO
≥2
3
TDS
4
Tỷ số hấp phụ Natri
5
Clorua (Cl-)
mg/l
350
6
Sunphat (SO42-)
mg/l
600
7
Bo (B)
mg/l
3
8
Asen (As)
mg/l
0,05
9
Cadimi (Cd)
mg/l
0,01
10
Crom tổng số (Cr)
mg/l
0,1
11
Thủy ngân (Hg)
mg/l
0,001
12
Đồng (Cu)
mg/l
0,5
13
Chì (Pb)
mg/l
0,05
14
Kẽm (Zn)
mg/l
2,0
15
Fecal. Coli
số vi khuẩn/
100ml
200
(Nước tưới rau, thực vật ăn tươi sống)
mg/l
2000
9
3
2
Tình hình tái sử dụng nước thải công nghiệp [7]
2.1 Tái sử dụng nước thải công nghiệp trên Thế giới
TSD nước trong sản xuất công nghiệp bắt đầu tại Mỹ vào những năm
1940: nước thải sau xử lý được khử trùng và sử dụng trong dây chuyền sản xuất
thép. Tại Thụy Điển, từ năm 1930 đến năm 1970, tổng lưu lượng TSD nước đã
tăng 5-6 lần. Ở Israel, nước thải công nghiệp và sinh hoạt được thu gom vào các
hệ thống xử lý nước thải; hơn 80% lượng nước thải của các hộ gia đình được
TSD, đạt tới 400 triệu m3 nước/năm; khoảng ½ lượng nước dùng để tưới tiêu là
nước thải đã qua TSD.
Hình 2: Tình hình tái sử dụng nước trên toàn cầu (EPA, 2012)
Tại Nhật Bản, do hạn chế về nước nên ứng dụng TSD nước từ rất sớm,
nhờ vậy, năm 1995 đã có 89,6% dân số tại các thành phố lớn hơn 50.000 dân
được sử dụng nước sạch. Ở Singapore, năm 2003 đã xử lý và cung cấp nguồn
nước TSD với chất lượng khá cao (đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng cho ăn uống), cấp
trực tiếp cho các ngành công nghiệp, các trung tâm thương mại và tòa nhà. Trung
Quốc đã đạt được tỷ lệ 56% TSD nước trên tổng số 82 thành phố lớn (1989) và
tỷ lệ TSD cao nhất đạt 93%. Tình hình TSD nước trên thế giới năm 2012 được
4
thể hiện trong Hình 2 và tỷ lệ các hướng nghiên cứu về xử lý nước thải công
nghiệp, trong đó có mục đích tái sử dụng cho tưới tiêu được thể hiện ở Hình 3.
Hình 3: Tỉ lệ các hướng nghiên cứu về xử lý nước thải công nghiệp
theo chỉ số phân loại sáng chế quốc tế IPC
2.2 Tái sử dụng nước thải công nghiệp ở Việt Nam
Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới, Việt Nam thuộc diện quốc gia
thiếu nước. Nguồn nước nội địa Việt Nam chỉ đạt mức trung bình kém của thế
giới, khoảng 3.600 m3/người/năm, thấp hơn mức bình quân toàn cầu là 4.000
m3/người/năm.
Trong những năm gần đây, hệ thống pháp lý và các cơ chế quản lý tài
nguyên nước của Việt Nam rất được quan tâm. Gần đây nhất, Chính phủ vừa ban
hành Nghị định số 38/2015/NĐ-CP về quản lý chất thải và phế liệu. Nghị định
này khuyến khích các hoạt động nhằm giảm thiểu và TSD nước thải. Theo quy
định, nước thải phải được quản lý thông qua các hoạt động giảm thiểu, TSD, thu
gom, xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật môi trường. Điều này cho thấy mối quan tâm
rất lớn của Nhà nước đối với công tác bảo vệ môi trường, bên cạnh yêu cầu phát
triển kinh tế.
Về phía các nhà khoa học Việt Nam, đã có nhiều nghiên cứu về TSD nước
thải và đạt được một số kết quả đáng khích lệ: tác giả Trà Văn Tùng và cộng sự
5
(2011) đã thực hiện đề tài nghiên cứu trên quy mô pilot, về ứng dụng màng lọc
(MBR) và hệ thống bùn hoạt tính, kết hợp siêu lọc để TSD nước thải công
nghiệp trên địa bàn TP. HCM. Nguyễn Phước Dân và cộng sự (2009) đã nghiên
cứu về TSD nước thải sinh hoạt, nguồn nước TSD này có thể sử dụng trong các
hoạt động vệ sinh tại các hộ gia đình, công cộng. Ngoài ra, năm 2014, cũng tác
giả này đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy chuẩn địa phương về
TSD nước thải sau xử lý của ngành chế biến mủ cao su và ngành chăn nuôi để
tưới cây”.
3
Tái sử dụng nước thải chế biến cao su làm nước tưới tiêu
Công nghiệp sản xuất mủ cao su là một trong những ngành công nghiệp sử
dụng lượng nước khá lớn trong quá trình sản xuất, nếu tái sử dụng lại nước thải
để tưới cho cây (đặc biệt là cây cao su) sẽ là giải pháp vô cùng hợp lý và tiết
kiệm. Không những vậy nước thải chế biến mủ cao su lại không chứa kim loại
nặng cũng như các chất hữu cơ khó phân hủy, chỉ cần xử lý vấn đề độ pH của
nước thải là hoàn toàn có thể đáp ứng nhu cầu tưới tiêu.
6
3.1 Tình hình sản xuất và đặc điểm nước thải chế biến cao su
3.1.1 Tình hình sản xuất [4]
Hình 4: Sản lượng cao su toàn cầu hàng năm (‘000 tấn)
Sản lượng cao su toàn cầu năm nay khoảng 27.5 triệu tấn bao gồm cao su
thiên nhiên và cao su tổng hợp. Nguồn cung cao su thiên nhiên tùy theo nhu cầu có
thể chiếm từ 40-44% tổng sản lượng cao su. Có thể thấy nhu cầu cao su tăng cao
của thế giới đã đưa nguồn cung cao su thiên nhiên từ mức 6.8 triệu tấn năm 2000
lên gần gấp đôi 12.2 triệu tấn năm 2014. Nguồn cung cao su tổng hợp thế giới vẫn
chiếm tỷ trọng khoảng 56% và tăng lên khoảng 60% trong 6 tháng đầu năm nay.
7
Hình 5: Thị phần sản xuất cao su tự nhiên
Nguồn cung cao su tự nhiên hầu hết đến từ các nước Đông Nam Á với tỷ lệ
hơn 92%, còn lại là các nước Châu Phi và Châu Mỹ La tinh. Các nước Thái Lan,
Indonesia, Malaysia, Việt Nam là những nước sản xuất cao su tự nhiên hàng đầu
chiếm hơn 80% nguồn cung và Việt Nam trong năm 2014 đã vượt lên trở thành
quốc gia sản xuất cao su tự nhiên thứ 3 thế giới với sản lượng năm nay dự tính
khoảng 1 triệu tấn.
3.1.2 Đặc điểm nước thải chế biến cao su [5]
Nước thải chế biến cao su có pH trong khoảng 4,2 –5,2 do việc sử dụng
acid để làm đông tụ mủ cao su.
Hơn 90% chất thải rắn trong nước thải cao su là chất rắn bay hơi. Phần lớn
các chất này ở dạng hoà tan, còn ở dạng lơ lửng chủ yếu là những hạt cao su còn
sót lại sau quá trình đông tụ.
Hàm lượng Nitơ hữu cơ thường không cao lắm và có nguồn gốc từ protein
trong mủ cao su, trong khi hàm lượng Nitơ dạng amonia là rất cao, do việc sử
dụng amoni để chống đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ
mủ cao su.
8
Đặc trưng 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 trường acid. Chúng tạo
thành nhiều chất khí khác nhau: NH3, CH3COOH, H2S, CO2, CH4…
Tóm lại nước thải chế biến cao su thuộc loại có tính chất ô nhiễm nặng, vì
vậy cần phải có qui trình xử lí hợp lí để có thể tái sử dụng nước thải làm nước
tưới tiêu.
3.2 Tái sử dụng nước thải chế biến cao su ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên
3.2.1 Nguồn gốc và đặc tính dòng thải của công nghiệp chế biến cao su [8]
Hiện nay, diện tích trồng cây cao su đang phát triển mạnh, lợi ích kinh tế
từ việc trồng cây cao su đang làm thay đổi bộ mặt kinh tế nhiều nơi, nhất là ở các
tỉnh cón thế mạnh về đất trồng cây công nghiệp như vùng Đông Nam Bộ, Tây
Nguyên. Song song với việc phát triển nhanh chóng diện tích cây cao su là việc
hình thành nhiều nhà máy sản xuất mủ cao su.
Sản xuất mủ cao su sinh ra rất nhiều nước thải từ các công đoạn sản xuất
từ quá trình sản xuất mủ skim, mủ khối và từ việc rửa thiết bị sản xuất.
Dưới đây là một ví dụ về thành phần hóa học và đặc tính ô nhiễm của
nước thải chế biến mủ cao su vùng Đông Nam Bộ, Tây nguyên được thể hiện
trong Bảng 2 và
Bảng 3.
Bảng 2: Thành phần hóa học của nước thải chế biến cao su [5]
Chỉ tiêu
Loại sản phẩm
Mủ tươi
Mủ đông
Cao su tờ
Cao su ly tâm
N hữu cơ
20,2
8,1
40,4
139
N-NH3
75,5
40,6
110
426
N-NO3
Vết
Vết
Vết
Vết
N-NO2
-
-
-
-
P-PO4
26,6
12,3
38
48
9
Al
Vết
Vết
Vết
Vết
Sulphide
22,1
10,3
21,2
35
Ca
2,7
4,1
4,7
7,1
Cu
Vết
Vết
Vết
Vết
Fe
2,3
2,3
2,6
3,6
K
42,5
48
45
61
Mg
11,7
8,8
15,1
25,9
Mn
Vết
Vết
Vết
Vết
Zn
-
-
-
-
Bảng 3: Đặc tính ô nhiễm của nước thải chế biến cao su [5]
Chỉ tiêu
Loại sản phẩm
Mủ tươi
Mủ đông
Cao su tờ
Cao su ly tâm
pH
5,2
5,9
5,1
4,2
COD
3540
2720
4350
6212
BOD
2020
1594
2514
4010
TSS
114
67
80
122
Tổng N
95,7
48,7
150,4
565
Amoni (tính theo N)
75,5
40,6
110
426
3.2.2 Quy trình xử lý nước thải chế biến cao su [9]
10
Phèn + Polymer
Dòng thải
mủ kem
Bể gạt mủ
kem
Bể trộn
Dòng thải
mủ tạp
Bể gạt mủ tạp
Bể khử trùng
Bể keo tụ - tạo
bông
Lưới lọc tinh
Máy thổi khí
Cl2
Nguồn
tiếp nhận
(QCVN
01:2008,
cột B)
Bể điều hòa
Bể lắng
Mương OXH
Bể biochip MBBR
Tháp khử Nitơ
Bể tuyển nổi
Bơm bùn
Xe hút bùn
Bể chứa bùn
11
3.2.1 Thuyết minh và đánh giá sơ đồ công nghệ nước thải
3.2.1.1 Thuyết minh sơ đồ công nghệ [9]
Nước thải chế biến mủ cao su được phân thành 2 loại và chảy vào hai bể là
bể gạt mủ tạp và bể gạt mủ kem.
Sau đó, nước thải từ 2 bể chảy vào bể trộn qua song chắn rác tinh nhằm
giữ lại các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn. Bể trộn có tác dụng trộn đều 2 loại
nước thải trước khi chảy vào bể điều hòa.
Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ các chất
bẩn có trong nước thải cho các công trình xử lý phía sau. Nước thải trong bể điều
hòa được trộn đều bằng khí từ hệ thống cung cấp, đồng thời phân hủy ít lượng
chất bẩn (từ 5-10% COD).
Từ bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể keo tụ tạo bông, tại bể này,
phèn sẽ được bơm định lượng vào nhằm tạo phản ứng, xảy ra quá trình keo tụ,
liên kết các hạt chất bẩn thành dạng huyền phù, tiếp theo hóa chất polymer được
châm vào, các bông cặn hình thành sẽ liên kết với nhau thành khối lớn hơn nổi
lên trên mặt nước.
Sau bể keo tụ tạo bông, nước thải chảy vào bể tuyển nổi, nước thải tại đây
được trộn chung với khí từ dưới lên tạo thành hỗn hợp, nước nổi từ dưới lên,
tách cách bông cặn từ quá trình tạo bông, giảm lượng chất hữu cơ, tạo hiệu quà
cho các quá trình sau.
Sau tuyển nổi, nước thải được bơm định lượng vào tháp khử Nitơ nhằm
giảm bớt lượng Nitơ.
Từ Tháp khử Nitơ, nước thải sẽ được dẫn qua trình xử lý sinh học tiếp
theo là bể Biochip MBBR. Tại đây có các giá thể động với diện tích bề mặt rất
lớn do đó làm tăng nồng độ bùn trong bể. Hỗn hợp bùn nước và giá thể được xáo
trộn đều bằng hệ thống phân phối khí từ máy thổi khí. Nhân tố quan trọng của
quá trình xử lý này là các giá thể động có lớp màng biofilm dính bám trên bề
mặt. Những giá thể này được thiết kế với bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng
12
biofim dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động
của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lững trong nước.
Nước thải sau khi qua bể MBBR sẽ có nồng độ BOD giảm thất hơn 500
mg/l đảm bảo an toàn và ổn định khi vào Mương oxy hóa. Tại đây, các chất hữu
cơ còn lại trong nước thải sẽ được xử lý triệt để. Máy khuấy trộn được vận hành
liên tục nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động. Trong điều kiện
làm thoán kéo dài, quần thể vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở trạng thái lơ lửng (bùn
hoạt tính) sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất
vô cơ đơn giản như CO2 và nước…theo phản ứng sau:
Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí → H2O + CO2 + sinh khối mới +…
Nước thải sau khi ra khỏi mương oxy hóa sẽ chảy qua bể lắng. Tại đây,
xảy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn ( vi sinh vật). Phần bùn lắng
này chủ yếu là vi sinh vật trôi ra từ mương oxy hóa. Phần bùn sau khi lắng được
bơm tuần hoàn về mương oxy hóa nhằm duy trì nồng độ vi sinh vật hoạt động.
Phần nước trong sau khi qua bể lắng sẽ chảy qua bể khử trùng, hóa chất
khử trùng (dung dịch Chlorine) được bơm hóa chất bơm đồng thời vào bể để xử
lý triệt để các vi trùng gây bệnh như E.Coli, Coliform,… Nước thải sau khi qua
bể khử trùng đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến
cao su thiên nhiên QCVN 01:2008/BTNMT, cột B và được xả ra nguồn tiếp
nhận.
3.2.1.2 Nhận xét, giải thích
Hệ thống xử lý nước thải chế biến cao su vùng Đông Nam Bộ, Tây
Nguyên sử dụng hai bể thu gom dòng thải mủ cao su riêng biệt là mủ tạp và mủ
kem. Sở dĩ như vậy là do mủ kem có đặc tính mịn, không chứa các tạp chất hay
rác thô trong khi nguyên liệu cao su thu họach từ vườn cây, ngoài mủ nước ra
phần còn lại đông trong chén, mủ dây trên miệng cạo, mủ đông tận dụng trong
quá trình thu mủ nước thì gọi chung là mủ tạp đông. Mủ tạp thông thường do thu
gom bị nhiễm nhiều tạp chất: cát, đất, rác…nên trước khi đưa vào tồn trữ và sản
13
xuất, mủ tạp phải được phân loại và nhặt bỏ rác thải lẫn trong nguyên liệu. Vì
vậy việc làm sạch mủ (làm giảm chỉ tiêu tạp chất là rất quan trọng) nên mủ tạp
được thu riêng vào bể thu mủ tạp rồi dẫn qua lưới lọc tinh để loại bỏ tạp chất
trước khi trộn với dòng thải mủ kem.
Bên cạnh đó hệ thống được thiết kế kết hợp sử dụng hai phương pháp sinh
học là bể biochip MBBR và mương oxy hóa để loại bỏ được BOD, COD cao
trong nước thải bơi những ưu điểm sau:
Biochip MBBR được hiểu là màng sinh học chuyển động sử dụng các giá
thể sinh học tạo ra một lớp màng luôn luôn chuyển động làm cho các vi sinh vật
hiếu khí bám vào các giá thể hoạt động tốt hơn, phân bố đều hơn trong nước thải
và thực hiện phân hủy các chất hữu cơ, hợp chất nito, phospho trong đó. Bể hoạt
động tốt trong điều kiện lưu lượng, tải lượng ô nhiễm cao.
Sau khi xử lý qua bể MBBR, BOD của nước thải ở mức 500 mg/l được
tiếp tục đưa vào xử lý ở mương oxy hóa. Phương pháp này áp dụng với những
loại nước thải có thông số BOD, COD ở mức trung bình và yêu cầu được thực
hiện ở những nơi có diện tích rộng lớn khá phù hợp với những khu vực trồng cao
su, cà phê…Không những vậy cách vận hành đơn giản, chi phí tiết kiệm và đôi
khi gần như có thể để tự nhiên không cần vận hành là những ưu điểm để chọn
lựa mương oxy hóa thay cho các biện pháp sinh học khác như bùn hoạt tính,…ở
những khu nông trường trồng cao su.
Nước sau xử lý có thể sử dụng để tưới tại chỗ cho cao su, các cây ăn
quả…thì không cần khử trùng bằng clo nhưng nếu dùng để tưới cho các loại rau
sống, rau ăn hàng ngày, cây cho củ…thì phải đưa qua bể khử trùng, hóa chất
khử trùng (dung dịch Chlorine) được bơm hóa chất bơm đồng thời để xử lý triệt
để các vi trùng gây bệnh như E.Coli, Coliform,…
3.2.1.3 Hiệu quả xử lý [2]
Bảng 4 là ví dụ về hiệu quả xử lý của một số nhà máy xử lý nước thải cùng
Đông Nam Bộ, Tây Nguyên.
14
Bảng 4: Hiệu quả xử lý nước thải chế biến mủ cao su
Chỉ tiêu
Vên Vên
Bố Lá
Xuân Lập
QCVN
01:2008/BTNMT
A
B
Trước
XL
Sau
XL
Trước
XL
Sau
XL
Trước
XL
Sau
XL
pH
9,42
8,14
8,09
7,88
8,56
6,59
6-9
6-9
COD
26.436
120
13.981
127
11.935
130
50
250
BOD
13.820
85
7.590
61
8.780
60
30
50
TSS
1.690
60
468
30
1.164
94
50
100
Tổng N
651
74,9
972
120
1.306
67
15
60
N-NH3
285
33
686
30,3
1.043
50
5
40
3.3 Một số phương pháp xử lí nước thải chế biến cao su ở Malaysia [1]
Hiện nay, Malaysia là nước sản xuất cao su lớn thứ ba trên thế giới, theo
đó ngành công nghiệp cao su là một ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng
về kinh tế và xã hội. Ngành công nghiệp cao su tiêu thụ khối lượng lớn nước, sử
dụng hóa chất và các tiện ích khác và tạo ra một lượng lớn các chất thải và nước
thải. Xả nước thải chưa qua xử lý của cao su sẽ dẫn đến ô nhiễm nguồn nước,
ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Với xu hướng toàn cầu đối với sự phát triển
bền vững, ngành cao su cần tập trung vào công nghệ sản xuất sạch hơn, giảm
thiểu chất thải, sử dụng chất thải, thu hồi tài nguyên và tái sử dụng nước.
Một số biện pháp xử lý nước thải được áp dụng phổ biến ở Malaysia đó là
xử lý bằng biện pháp sinh học (hồ sinh học, xử lý kỵ khí, xử lý hiếu khí…), xử lý
bằng các biện pháp nâng cao (các quá trình tự nhiên, phương pháp hóa học, quá
trình ozon hóa và kết hợp các biện pháp lý hóa sinh…).
Hồ sinh học là một biện pháp được sử dụng rộng rãi để xử lí nước thải
công nghiệp chế biến cao su ở Malaysia. Hiện có hơn 500 nhà máy dầu cọ và cao
15
su tại Malaysia đã xây dựng hồ sinh học như một hệ thống xử lý nước thải chính.
Các hệ thống hồ này thường bao gồm hồ kị khí cao tải và hồ hiếu khí thấp tải.
Trước hệ thống xử lí hồ sinh học, cần tiền xử lí qua hệ thống chặn mủ cao su và
bể trung hòa. Nếu hồ đươc thiết kế hiệu quả và hoạt động tối ưu thì có thể loại bỏ
95% BOD. Công nghệ này còn được áp dụng ở nhiều nước khác như Thái Lan.
Nhìn chung, phương pháp hồ sinh học có vài hạn chế: cần diện tích đất lớn, chi
phí vận hành và thời gian xử lý dài.
Xử lý kỵ khí và hiếu khí là phương pháp sinh học phổ biến nhất được sử
dụng tại Malaysia cho xử lý nước thải cao su vì chi phí thấp nhưng mang lại hiệu
quả xử lý cao. Ở một số nhà máy cao su diện tích đất bị hạn chế, hệ thống thông
khí được sử dụng thay cho hồ lắng. Hệ thống xử lý thông thường được thiết lập
bằng cách sử dụng hệ thống thông khí với bùn tái chế để làm tăng nồng độ vi
khuẩn trong bể sục khí. Nó có thể loại bỏ hơn 95% BOD trong nước thải cao su.
Hệ thống này có thể khắc phục mùi hôi và rất thích hợp cho các nhà máy với
diện tích đất không đủ. Tuy nhiên, các hệ thống hiện có lại không có hiệu quả
trong việc loại bỏ nitơ vì nó không cung cấp đủ lượng oxy hòa tan cho quá trình
nitrat hóa.
Năm 1971, Viện Nghiên cứu cao su của Malaysia (RRIM) sử dụng các
quá trình sinh học trong xử lí nước thải các nhà máy cao su. Hệ thống này bao
gồm quá trình kỵ khí và hiếu khí cải tiến. Xơ dừa là một vật liệu mới được lựa
chọn trong xử lý nước thải cao su bởi sự sẵn có, diện tích bề mặt riêng cao, khả
năng giữ nước cao và tỷ lệ C/N/P cân bằng của sợi dừa là đặc điểm thuận lợi cho
các ứng dụng lọc sinh học.
Bể phản ứng UASB cũng được sử dụng khá phổ biến, trong bể này, bùn
tích tụ thành một lớp ổn định, lớp bùn này phân hủy chất hữu cơ rất nhanh. Hệ
thống UASB là hệ thống kín nên có thể kiểm soát được mùi, không như việc áp
dụng công nghệ oxy hóa và hồ ổn định. Hơn nữa hệ thống này tiêu thụ điện năng
thấp, giúp tiết kiệm chi phí. Khó khăn khi sử dụng công nghệ này là việc hình
thành lớp bùn và duy trì sự ổn định của nó. Hệ thống UASB này được ứng dụng
16
rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhưng không thích hợp trong công
nghiệp chế biến cao su.
Kết hợp xử lí hiếu khí và kị khí đã được sử dụng để sản xuất khí sinh học
từ nước thải cao su ở Batang Kali, Selangor, Malaysia. Một nhà máy được
nghiên cứu sản xuất khoảng 8000 m3 khí sinh học mỗi ngày sẽ được sử dụng làm
nhiên liệu trong các lò hơi để sản xuất hơi nước. Hơn nữa, 32 nhà máy của Thái
Lan đã sản xuất 254 triệu m3 methane mỗi năm từ chất thải rắn và nước thải. Tuy
nhiên, phương pháp xử lí hiếu khí và kị khí này không được chính phủ và các
ngành công nghiệp áp dụng do vấn đề về kiểm soát các vi sinh vật như các loài
ngoại lai chưa được biết đến, các loài đột biến gen, chi phí công nghệ cao…
Các quá trình tự nhiên: Người ta xây dựng những vùng đất ngập nước là
đầm lầy nhân tạo hoặc ở đầm lầy tự nhiên bao gồm chất nền, thảm thực vật và
các vi sinh vật chứa trong một cấu hình vật lý. Vùng đất ngập nước được thiết kế
phù hợp và hoạt động hiệu quả được xem xét là có tiềm năng đáng kể bởi chi phí
thấp, hệ thống xử lý nước thải hiệu quả và tự duy trì. Hệ thống này đã chứng tỏ
khả năng để loại bỏ các chất dinh dưỡng, chất rắn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ,
các mầm bệnh và các ion kim loại và làm tăng nồng độ oxy và pH trong nước
thải. So với các hệ thống thông thường, hồ sinh học.., hệ thống đất ngập nước số
lượng vốn và chi phí vận hành ít hơn.
Quá trình bùn hoạt tính: Một trong những phương pháp được sử dụng
rộng rãi cho việc loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải là
quá trình bùn hoạt tính. Hệ thống này chuyển các chất hữu cơ hòa tan và dạng
keo thành bùn sinh học có thể được loại bỏ bằng qua quá trình lắng. Sau lắng sơ
cấp, quá trình bùn hoạt tính thường được ứng dụng như một quá trình xử lý thứ
cấp. Tuy nhiên phải chú ý duy trì lượng oxy cung cấp cho hệ thống, bên cạnh đó
quá trình bùn hoạt tính tuy có thể khắc phục vấn đề mùi của nước thải cao su
nhưng lại đòi hỏi lượng điện năng sử dụng cao và chi phí vận hành bảo dưỡng
khá lớn.
17
Phương pháp hóa học: Thời gian lưu thủy lực càng dài thì càng cần thiết
cho xử lý nước thải cao su bằng phương pháp sinh học thông thường và đôi khi
gặp thất bại nếu hệ thống bị sốc với lượng nạp vào. Gần đây, người ta chú ý
nhiều hơn đến phương pháp điện hóa cho xử lý nước thải bởi chi phí, dễ điều
khiển và tăng hiệu quả xử lý bởi việc sử dụng các vật liệu điện cực mới và lò
phản ứng nhỏ gọn. Phương pháp xử lý điện hóa được ưa thích hơn vì giảm được
thời gian lưu thủy lực.
Quá trình ozon hóa: Một số vật liệu không có khả năng phân hủy sinh
học và cả nitơ amoniac trong nước thải cao su tự nhiên không thể hoàn toàn loại
bỏ bằng quá trình sinh học. Do đó, một số thành phần hữu cơ trong nước thải đầu
ra vượt quá giá trị cho phép. Quá trình ozon hóa có thể biến các chất hữu cơ
trung gian hay khó phân hủy thành những sản phẩm có kích thước phân tử nhỏ
hơn. Hơn nữa, người ta đã chứng minh được rằng quá trình này chuyển amoniac
thành nitrate có khả năng phân hủy sinh học. Nếu kết hợp giữa quá trình bùn
hoạt tính theo mẻ và ozon hóa còn mang lại hiệu quả xử lý cao hơn.
Kết hợp các biện pháp lý hóa sinh: Các quá trình xử lý kết hợp được
nghiên cứu thấy rằng rất hiệu quả trong việc xử lý nước thải cao su ở Malaysia
và Thái Lan. Hệ thống xử lý vật lý và hóa học kết hợp theo hai giai đoạn:
phương pháp sinh học được sử dụng cho chất xơ và loại bỏ các chất rắn lơ lửng
ở Malaysia. Công việc này đòi hỏi phải lắp đặt một hệ thống thu gom chất xơ,
một hệ thống tuyển nổi khí hòa tan, một hệ thống thổi khí, bể lắng thứ cấp và
một hệ thống máy ép bùn. Nước thải đầu ra của quá trình này có thể đạt tiêu
chuẩn DOE loại A…
18
- Xem thêm -