Phát triển hệ thống xử lý nước thải công nghiệp cao su tự nhiên

Nghiên cứu phát triển hệ thống xử lý nước thải công nghiệp cao su tự nhiên hiệu quả, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng nước.

• Tác giả: Takahiro Watari
• Người hướng dẫn: Assoc. Nguyễn Minh Tân
• Trường học: Hanoi University of Science and Technology
• Chuyên ngành: Chemical Engineering
• Đề tài: Development of an Appropriate Treatment System for Natural Rubber Industrial Wastewater Treatment
• Loại tài liệu: dissertation
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGMENT
• DECLARATION
• 1. CONTENT
• 1.1. ACKNOWLEDGMENT
• 1.2. Figure list
• 1.3. Table list
• 1.4. Abbreviations words list
• 1.5. Abstract
• 2. Natural rubber
• 2.1. Natural rubber processing process
• 2.2. Natural rubber processing wastewater
• 2.3. Current treatment technology for natural rubber processing wastewater
• 2.3.1. Biological aerobic and anaerobic pond
• 2.3.2. Upflow anaerobic sludge blanket reactor
• 2.3.3. Anaerobic baffled reactor
• 2.3.4. Activated sludge process
• 2.3.5. Swim bed tank
• 2.3.6. Downflow hanging sponge reactor
• 2.3.7. Dissolved air floatation
• 2.3.8. Combined treatment systems for natural rubber processing wastewater
• 2.4. Industrial wastewater treatment process
• 2.4.1. Characteristics of anaerobic wastewater treatment and the degradation pathway of anaerobic digestion
• 2.4.2. Anaerobic industrial wastewater treatment technology
• 2.4.3. Characteristics of aerobic wastewater treatment and the degradation
• 2.4.4. Greenhouse gas emissions from the wastewater treatment system
• 2.5. Material and methods
• 2.5.1. Greenhouse gases collection and analysis
• 2.5.2. Laboratory UASB-DHS system
• 2.5.2.1. System description and operational conditions
• 2.5.3. Laboratory scale ABR system
• 2.5.3.1. Raw natural rubber processing wastewater
• 2.5.3.2. System description and operational conditions
• 2.5.4. Pilot UASB-DHS system
• 2.5.4.1. Potential of hydrogen
• 2.5.4.2. Oxidation-reduction potential
• 2.5.4.3. Chemical oxygen demand
• 2.5.4.4. Biochemical oxygen demand
• 2.5.4.5. Ammonia, nitrite, and nitrate
• 2.5.4.6. Volatile fatty acid
• 2.5.4.7. Biogas production and composition
• 2.6. Results and Discussions
• 2.6.1. Characterization of a current wastewater treatment system
• 2.6.2. Performance evaluation of a laboratory-scale UASB-DHS system for natural rubber processing wastewater treatment
• 2.6.3. Performance evaluation of a laboratory-scale ABR experiment
• 2.6.3.1. Process performance of ABR
• 2.6.3.2. Determinates profiles inside the ABR
• 2.6.4. Performance evaluation of a pilot scale UASB-DHS system experiment for treatment of natural rubber processing wastewater
• 2.6.4.1. Nitrogen removal and greenhouse gas emissions
• 2.6.4.2. Performance comparison of ABR-UASB-DHS system and existing treatment system

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Cao Su Tự Nhiên

Ngành công nghiệp cao su tự nhiên đóng vai trò quan trọng ở Đông Nam Á, đặc biệt là Việt Nam, quốc gia đứng thứ 3 về sản lượng. Tuy nhiên, quá trình sản xuất thải ra lượng lớn nước thải công nghiệp cao su chứa nồng độ cao các hợp chất hữu cơ, nitơ và chất gây ô nhiễm khác. Các nhà máy thường sử dụng hệ thống hồ sinh học kỵ khí-hiếu khí kết hợp do chi phí lắp đặt thấp. Mặc dù hệ thống này đạt hiệu quả loại bỏ COD từ 65-90%, nhưng đòi hỏi diện tích lớn, chi phí vận hành cao (đặc biệt cho sục khí bề mặt) và thời gian lưu trữ thủy lực (HRT) dài. Do đó, cần có giải pháp xử lý nước thải cao su hiệu quả hơn để đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải.

1.1. Quy Trình Sản Xuất Cao Su Tự Nhiên và Nguồn Gốc Nước Thải

Quá trình sản xuất cao su tự nhiên bao gồm các công đoạn như đông tụ, ly tâm, cán, rửa và sấy khô, tiêu thụ lượng lớn nước và thải ra lượng nước thải tương ứng. Nước thải này chứa nước rửa và một lượng nhỏ latex chưa đông tụ, serum với protein, carbohydrate, lipid, carotenoid và muối. Theo nghiên cứu, sản xuất 1 tấn RSS (cao su tấm xông khói) từ latex tươi thải ra 25 m3 nước thải, trong khi sản xuất 1 tấn CL (latex cô đặc) thải ra khoảng 18 m3. Sự khác biệt về đặc tính nước thải giữa quy trình sản xuất RSS và latex là đáng kể.

1.2. Thành Phần và Đặc Tính Ô Nhiễm Của Nước Thải Cao Su

Nước thải từ các nhà máy chế biến cao su chứa nhiều chất ô nhiễm, bao gồm COD (nhu cầu oxy hóa học) cao, BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) cao, TSS (tổng chất rắn lơ lửng), TN (tổng nitơ) và amoni. Nồng độ các chất ô nhiễm này vượt quá tiêu chuẩn cho phép, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường nếu không được xử lý đúng cách. Bảng 1.1 trong tài liệu gốc tóm tắt chất lượng nước thải từ chế biến cao su ở Việt Nam, cho thấy mức độ ô nhiễm đáng báo động.

II. Thách Thức Vấn Đề Trong Xử Lý Nước Thải Ngành Cao Su

Các hệ thống xử lý nước thải hiện tại trong ngành cao su ở Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức. Chi phí vận hành cao, đặc biệt là chi phí năng lượng cho sục khí trong các hồ hiếu khí, là một vấn đề lớn. Diện tích đất cần thiết cho các hồ sinh học cũng là một hạn chế, đặc biệt ở các khu vực có giá đất cao. Ngoài ra, hiệu quả loại bỏ nitơ chưa cao, và việc phát thải khí nhà kính (GHG) từ các hồ kỵ khí gây lo ngại về tác động môi trường. Cần có các giải pháp công nghệ xử lý nước thải cao su tiên tiến hơn để giải quyết những vấn đề này.

2.1. Chi Phí Vận Hành Cao và Yêu Cầu Diện Tích Lớn

Hệ thống hồ sinh học kỵ khí-hiếu khí truyền thống đòi hỏi chi phí vận hành đáng kể, chủ yếu do tiêu thụ năng lượng cho sục khí bề mặt để duy trì điều kiện hiếu khí. Ngoài ra, diện tích đất lớn cần thiết cho các hồ này gây khó khăn cho các nhà máy có quỹ đất hạn chế. Việc tìm kiếm các hệ thống xử lý nước thải cao su hiệu quả hơn về chi phí và diện tích là rất quan trọng.

2.2. Phát Thải Khí Nhà Kính và Hiệu Quả Loại Bỏ Nitơ Thấp

Các hồ kỵ khí trong hệ thống xử lý nước thải thải ra khí nhà kính như metan (CH4), góp phần vào biến đổi khí hậu. Hiệu quả loại bỏ nitơ trong các hệ thống hiện tại cũng chưa cao, dẫn đến nồng độ nitơ trong nước thải sau xử lý vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Cần có các giải pháp để giảm thiểu phát thải khí nhà kính và cải thiện hiệu quả loại bỏ nitơ.

2.3. Ảnh Hưởng Của Hạt Cao Su Đến Quá Trình Xử Lý Sinh Học

Các hạt cao su còn sót lại trong nước thải có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình xử lý sinh học kỵ khí. Các hạt này có thể tích tụ trong các bể xử lý, làm giảm hiệu quả hoạt động của vi sinh vật. Do đó, cần có hệ thống tiền xử lý để loại bỏ các hạt cao su này trước khi đưa nước thải vào các công đoạn xử lý sinh học.

III. Phương Pháp UASB DHS Giải Pháp Xử Lý Nước Thải Cao Su Ưu Việt

Hệ thống UASB-DHS (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Downflow Hanging Sponge) là một giải pháp đầy hứa hẹn cho xử lý nước thải công nghiệp cao su. UASB có khả năng xử lý tải lượng hữu cơ cao, chi phí vận hành thấp và thu hồi năng lượng dưới dạng metan. DHS là hệ thống hiếu khí hiệu quả, thường được sử dụng làm công đoạn sau xử lý để loại bỏ chất hữu cơ còn sót lại và đáp ứng tiêu chuẩn xả thải. Nghiên cứu này đánh giá tiềm năng của hệ thống UASB-DHS trong xử lý nước thải cao su ở Việt Nam.

3.1. Ưu Điểm Của Bể UASB Trong Xử Lý Kỵ Khí Nước Thải Cao Su

Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là một công nghệ xử lý kỵ khí hiệu quả, đặc biệt phù hợp cho nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao. UASB có khả năng xử lý tải lượng hữu cơ cao (OLR), chi phí vận hành thấp và thu hồi năng lượng dưới dạng khí metan. Các nghiên cứu trước đây đã báo cáo về việc ứng dụng bể UASB trong xử lý nước thải cao su, tuy nhiên, cần có hệ thống tiền xử lý để loại bỏ các hạt cao su còn sót lại.

3.2. Vai Trò Của Bể DHS Trong Xử Lý Hiếu Khí Sau UASB

Bể DHS (Downflow Hanging Sponge) là một hệ thống xử lý hiếu khí hiệu quả, thường được sử dụng làm công đoạn sau xử lý cho bể UASB. DHS có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ còn sót lại và nitơ, giúp nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải. DHS có cấu trúc đơn giản, chi phí vận hành thấp và hiệu quả xử lý cao.

3.3. Nghiên Cứu Ứng Dụng UASB DHS Trong Xử Lý Nước Thải Cao Su

Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của hệ thống UASB-DHS trong xử lý nước thải cao su tại Việt Nam. Các thí nghiệm được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot để đánh giá hiệu quả loại bỏ COD, BOD, TSS, TN và các chất ô nhiễm khác. Nghiên cứu cũng đánh giá khả năng thu hồi năng lượng từ khí metan và giảm thiểu phát thải khí nhà kính.

IV. Đánh Giá Hiệu Quả Hệ Thống UASB DHS Trong Thực Tế

Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát hệ thống xử lý nước thải hiện tại tại một nhà máy chế biến cao su địa phương để đánh giá hiệu quả hoạt động và tác động môi trường. Kết quả cho thấy hệ thống hiện tại có hiệu quả loại bỏ COD tốt, nhưng chi phí vận hành cao và phát thải khí nhà kính đáng kể. Hệ thống UASB-DHS được đề xuất có tiềm năng giảm chi phí vận hành, giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý.

4.1. Khảo Sát Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Cao Su Hiện Tại

Khảo sát được thực hiện tại một nhà máy chế biến cao su ở tỉnh Thanh Hóa để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống xử lý nước thải hiện tại. Các mẫu nước thải được thu thập tại các điểm khác nhau trong hệ thống để phân tích chất lượng nước. Khí thải từ hồ kỵ khí cũng được đo để đánh giá lượng khí nhà kính phát thải.

4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Loại Bỏ COD và Các Chất Ô Nhiễm Khác

Kết quả phân tích cho thấy hệ thống xử lý nước thải hiện tại có hiệu quả loại bỏ COD tốt, nhưng hiệu quả loại bỏ nitơ chưa cao. Nồng độ các chất ô nhiễm khác như TSS và amoni cũng cần được cải thiện để đáp ứng tiêu chuẩn xả thải.

4.3. Đánh Giá Lượng Khí Nhà Kính Phát Thải Từ Hệ Thống

Đo đạc khí thải từ hồ kỵ khí cho thấy lượng khí nhà kính phát thải đáng kể, chủ yếu là metan. Điều này cho thấy cần có các giải pháp để giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ hệ thống xử lý nước thải cao su.

V. So Sánh UASB DHS Với Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Cao Su Khác

Hệ thống UASB-DHS có nhiều ưu điểm so với các phương pháp xử lý nước thải cao su khác như hồ sinh học truyền thống và hệ thống bùn hoạt tính. UASB-DHS có chi phí vận hành thấp hơn, yêu cầu diện tích nhỏ hơn, khả năng thu hồi năng lượng và hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm cao hơn. Bảng 5 trong tài liệu gốc so sánh các công nghệ xử lý nước thải cao su khác nhau, cho thấy UASB-DHS là một lựa chọn đầy hứa hẹn.

5.1. So Sánh Với Hệ Thống Hồ Sinh Học Truyền Thống

So với hệ thống hồ sinh học truyền thống, UASB-DHS có chi phí vận hành thấp hơn, yêu cầu diện tích nhỏ hơn và hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm cao hơn. Hệ thống hồ sinh học đòi hỏi diện tích lớn và chi phí sục khí cao, trong khi UASB-DHS có thể hoạt động hiệu quả với diện tích nhỏ hơn và không cần sục khí.

5.2. So Sánh Với Hệ Thống Bùn Hoạt Tính

So với hệ thống bùn hoạt tính, UASB-DHS có chi phí lắp đặt, vận hành và bảo trì thấp hơn. Hệ thống bùn hoạt tính đòi hỏi công nghệ phức tạp và chi phí năng lượng cao, trong khi UASB-DHS có cấu trúc đơn giản và chi phí năng lượng thấp.

5.3. Ưu Điểm Về Chi Phí Diện Tích và Hiệu Quả Xử Lý

UASB-DHS có ưu điểm vượt trội về chi phí, diện tích và hiệu quả xử lý so với các phương pháp xử lý nước thải cao su khác. Hệ thống này có tiềm năng giảm chi phí vận hành, giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý, đồng thời tiết kiệm diện tích đất.

VI. Kết Luận Triển Vọng Phát Triển Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Cao Su

Hệ thống UASB-DHS là một giải pháp hiệu quả và bền vững cho xử lý nước thải công nghiệp cao su ở Việt Nam. Hệ thống này có tiềm năng giảm chi phí vận hành, giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý. Cần có thêm nghiên cứu và ứng dụng thực tế để tối ưu hóa hệ thống UASB-DHS và mở rộng ứng dụng cho các ngành công nghiệp khác.

6.1. Tiềm Năng Ứng Dụng Rộng Rãi Của UASB DHS

Hệ thống UASB-DHS không chỉ phù hợp cho xử lý nước thải cao su mà còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải từ các ngành công nghiệp khác như chế biến thực phẩm, dệt may và sản xuất giấy. Hệ thống này có thể giúp các doanh nghiệp giảm chi phí xử lý nước thải, bảo vệ môi trường và đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải.

6.2. Nghiên Cứu và Phát Triển Để Tối Ưu Hóa Hệ Thống

Cần có thêm nghiên cứu và phát triển để tối ưu hóa hệ thống UASB-DHS cho xử lý nước thải cao su và các loại nước thải khác. Các nghiên cứu nên tập trung vào việc cải thiện hiệu quả loại bỏ nitơ, giảm thiểu phát thải khí nhà kính và phát triển các vật liệu lọc hiệu quả hơn cho bể DHS.

6.3. Chính Sách Hỗ Trợ và Khuyến Khích Ứng Dụng

Chính phủ cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích các doanh nghiệp ứng dụng hệ thống UASB-DHS và các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến khác. Các chính sách này có thể bao gồm các khoản vay ưu đãi, giảm thuế và hỗ trợ kỹ thuật.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Takahiro Watari DEVELOPMENT OF AN APPROPRIATE TREATMENT SYSTEM FOR NATURAL RUBBER INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT CHEMICAL ENGINEERING DISSERTATION Hanoi – 2022 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Takahiro Watari DEVELOPMENT OF AN APPROPRIATE TREATMENT SYSTEM FOR NATURAL RUBBER INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT Major: CHEMICAL ENGINEERING Code No.: 9520301 CHEMICAL ENGINEERING DISSERTATION SUPERVISORS: 1. Nguyen Minh Tan 2. Takashi Yamaguchi Hanoi – 2022 ACKNOWLEDGMENT Firstly, I would like to thank the Professors and Staff in the Ph. program, and the officers in the Department of Education, Hanoi University of Science and Technology.

Thank you for all the guidance and support you have made for me while I fulfilled the dissertation. Working with colleagues in the Department of Chemical Engineering has been a privilege. I would like to thank you from the bottom of my heart for your constant encouragement. Finally, I am so glad to have a supervisor like Assoc.

Nguyen Minh Tan. Ever since I started to work under your supervision, I have learned a lot which helps me to become a better person. Thank you! You are the best supervisor ever. I hope to receive some words of encouragement and full support from the readers to make my Ph.

Hanoi, 26 Dec 2022 Author of the dissertation Takahiro Watari i DECLARATION I hereby certify that the dissertation "Development of an appropriate treatment for industrial rubber industrial wastewater treatment" is my research project. The data and results stated in the doctoral dissertation are honest. I hereby declare that the information cited in the doctoral dissertation has been fully originated. Hanoi, 26 Dec 2022 ON BEHALF OF SUPERVISORS Author Assoc.

Nguyen Minh Tan Takahiro Watari ii CONTENTS ACKNOWLEDGMENT. iii Figure list. vi Table list. vi Abbreviations words list .1 Natural rubber processing process .2 Natural rubber processing wastewater.

Current treatment technology for natural rubber processing wastewater .1 Biological aerobic and anaerobic pond .2 Upflow anaerobic sludge blanket reactor.3 Anaerobic baffled reactor .4 Activated sludge process .5 Swim bed tank .6 Downflow hanging sponge reactor .7 Dissolved air floatation .9 Combined treatment systems for natural rubber processing wastewater .3 Industrial wastewater treatment process .1 Characteristics of anaerobic wastewater treatment and the degradation pathway of anaerobic digestion .2 Anaerobic industrial wastewater treatment technology .3 Characteristics of aerobic wastewater treatment and the degradation .4 Greenhouse gas emissions from the wastewater treatment system. Material and methods.1 Greenhouse gases collection and analysis .2 Laboratory UASB-DHS system .2 System description and operational conditions .3 Laboratory scale ABR system .1 Raw natural rubber processing wastewater .2 System description and operational conditions .4 Pilot UASB-DHS system .1 Potential of hydrogen .3 Oxidation-reduction potential .4 Chemical oxygen demand .5 Biochemical oxygen demand .8 Ammonia, nitrite, and nitrate .9 Volatile fatty acid .10 Biogas production and composition. Results and Discussions .1 Characterization of a current wastewater treatment system .2 Performance evaluation of a laboratory-scale UASB-DHS system for natural rubber processing wastewater treatment .3 Performance evaluation of a laboratory-scale ABR experiment .1 Process performance of ABR .2 Determinates profiles inside the ABR .4 Performance evaluation of a pilot scale UASB-DHS system experiment for iv treatment of natural rubber processing wastewater .2 Nitrogen removal and greenhouse gas emissions .3 Performance comparison of ABR-UASB-DHS system and existing treatment system. Error! Bookmark not defined.

v Figure list Figure 1.1 Top natural rubber-produced countries over the world in 2020-2021 [3].2 Natural rubber harvested area and production in Vietnam [2].4 Natural rubber manufacturing process [5].5 Schematic diagram of the coagulation process [5] .6 Full-scale biological pond in Vietnam.7 Schematic diagram of UASB reactor.8 Various reactor configurations of ABR [16] .9 Basic water flow in conventional activated sludge.10 Principle of downflow hanging sponge reactor and full-scale DHS in India.11 Development history from DHS G1 to DHS G6 [30].12 Anaerobic digestion scheme of organic compounds.13 Aerobic biological degradation pathway.1 Schematic diagram of open-type anaerobic system.2 Gas sampling system used in this study.3 (A) Thanh Hoa Rubber Factory, (B) Coagulation process in natural rubber sheet producing process.4 Schematic diagram of the baffled reactor (BR), upflow anaerobic sludge blanket (UASB), and downflow hanging sponge (DHS) combined system.5 Protocol for preparation of natural rubber processing wastewater following actual factory methods.6 Schematic diagram of anaerobic baffled reactor.7 Schematic and photo of the pilot scale ABR-UASB-ST-DHS system.1 Biogas composition of compartments 28, 33, and 56.2 Methane gas emission rate and COD concentration of each compartment.3 COD mass balance in the OAS .4 Nitrous oxide rate and ammonia concentration in each compartment.5 Composition of emitted GHGs from near the influent part, the center part, and the effluent part of the OAS.6 Time course of pH and temperature during the operation periods.7 Time course of (a) total COD, (b) soluble COD, (c) TSS, (d) VSS, and (e) TN during the operation periods.8 COD mass balance of the influent, BR effluent, and UASB effluent.9 Time course of (A) Total COD and (B) TSS concentrations through phase 1 to phase 3 .10 Soluble COD, acetate, and propionate concentrations in ABR on (A) 103 day and (B) 199 day .11 Accumulation of rubber particular in feed pipe and photo of wastewaters.12 Time course of (A) Total COD removal efficiency and organic loading rate of UASB reactor, (B) Total BOD removal efficiency.13 (A) Total nitrogen and (B) ammonia removal efficiency of the total system and DHS reactor during phase 1 to phase 4. 69 vii Table list Table 1.1 Characteristics of natural rubber processing wastewater in Vietnam.2 National technical regulation on the effluent of the natural rubber processing industry in Vietnam.3 Type of treatment process applied in Vietnam [4].4 Application of UASB reactor for natural rubber processing wastewater treatment.5 Comparison of technologies used for natural rubber processing wastewater treatment.6 Benefits of the anaerobic treatment process.7 Application of anaerobic technology to industrial wastewater [33].8 Global warming potential of GHG.1 Water quality of natural rubber processing wastewater obtained from a natural rubber sheet-producing factory in Thanh Hoa Province.2 Summary of the initial operational conditions for the two operating phases.3 Operational conditions for anaerobic baffled reactor.4 Initial operational conditions through phases 1 to 4.1 Present treatment system flow of a local natural rubber processing factory.2 Water quality in each sampling point at a local natural rubber processing wastewater in Vietnam.3 Summary of process performance of the treatment system.4 Summary of the process parameters of the system during entire experimental period.5 Biogas production and compositions of the UASB reactor.6 Nitrogen concentrations (mg-N·L-1) in the proposed system.7 Characteristics of natural rubber processing wastewater in Thailand, Malaysia, and Vietnam.8 Process performance of the existing treatment system for treating natural rubber processing wastewater. 73 ix Abbreviations words list ABR Aerobic baffled reactor BOD Biochemical oxygen demand CL Concentrated latex COD Chemical oxygen demand DAF Dissolved air flotation DHS Downflow hanging sponge DO Dissolved oxygen GC Gas chromatograph GHG Greenhouse gas GRABBA Granular-bed anaerobic baffled reactor GSS Gas-liquid-solids separation GWP Global warming potential HRT Hydraulic retention times MBR Membrane bioreactor OAS Open-type anaerobic system OLR Organic loading rate ORP Oxidation-reduction potential pH Potential of hydrogen PVC Polyvinyl chloride RSS Ribbed smoked sheet SRB Sulfate-reducing bacteria ST Settling tank SVR Standard Vietnamese Rubber x TN Total nitrogen TSR Technically specified rubber TSS Total suspended solids UASB Upflow anaerobic sludge blanket VFA Volatile fatty acids VSS Volatile suspended solids xi Abstract Natural rubber is one of the most valuable agricultural products in Southeast Asian countries. Vietnam is the 3rd largest natural rubber-producing country, and natural rubber production in Vietnam is increasing each year.

However, the natural rubber industry discharges large amounts of wastewater containing high concentrations of organic compounds, nitrogen, and other contaminants from several manufacturing processes such as coagulation, centrifugation, lamination, washing, and drying. The natural rubber processing factories in Southeast Asian countries commonly use a combined anaerobic-aerobic lagoon system for treating natural rubber processing wastewater because of the low installation costs. The existing treatment systems have been demonstrated to achieve a high chemical oxygen demand (COD) removal efficiency of 65 to 90% with easy operational methods. However, they require a large area for the lagoon, high operating costs (especially for surface aeration), and long hydraulic retention times (HRTs).

However, the effluent water quality of these existing treatment systems needs to be improved to conform to the established discharge standards. An upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor is one of the most promising systems for the treatment of different types of industrial wastewater because of its high organic loading rate (OLR), low operational costs, and energy recovery in the form of methane. Previous studies have reported the application of the UASB reactor for the treatment of natural rubber processing wastewater. However, it was determined that natural rubber particles remaining in the wastewater had a negative effect on the anaerobic biological process.

Therefore, the development of a pre-treatment system to remove the remaining natural rubber particles is essential. Moreover, when a UASB reactor is used to treat high-strength industrial wastewater, the effluent still contains high concentrations of organic compounds and nutrients. Thus, an aerobic treatment system is typically applied as a post-treatment to remove residual organic matter and meet effluent standards. A downflow hanging sponge (DHS) reactor is one of the most effective aerobic 1 treatment systems applied as a post-treatment with the UASB reactor to treat different types of industrial wastewater.

Objective Current wastewater treatment systems used to treat natural rubber processing wastewater in Vietnam consume a large amount of electrical energy and have a large negative impact on the environment. In this study, we characterized the process performance (e., water quality and biogas emission) of the current wastewater treatment system and developed an energy-recovery type advanced wastewater treatment system to reduce greenhouse gas (GHG) emissions and improve the effluent quality resulting from the treatment of natural rubber processing wastewater. Tasks (Scientific and practical meanings) 1) Survey of the current wastewater treatment systems used to treat natural rubber processing wastewater at some typical rubber factories in Vietnam To investigate the current situation of natural rubber processing wastewater at some typical rubber factories in Vietnam, the water quality of the existing wastewater treatment systems was determined by field surveys and journal paper surveys In addition, the GHG emissions from an existing anaerobic lagoon were measured to determine the environmental impact of global warming. 2) Development of an energy-recovery type wastewater treatment system The UASB-DHS system has been applied to treat domestic sewage and several types of wastewater.

In addition, the UASB-DHS system was successfully applied in Thailand to treat natural rubber processing wastewater, which contained a high concentration of sulfuric acid. In this study, we examined the application of the UASB-DHS system for treating natural rubber processing wastewater in Vietnam and evaluated its process performance at the laboratory scale and in a pilot-scale experiment. 3) Establishment of a new treatment system that is superior to previous ones to treat natural rubber processing wastewater at some typical rubber factories in Vietnam. 2 The discharge amount of industrial wastewater in Vietnam is expected to increase each year.

A conventional activated sludge process is usually applied to treat industrial wastewater in developed countries, but the installation, operation, and maintenance of this type of system are very expensive. The UASB-DHS system we developed is known to be an energy-recovery and energy-saving wastewater treatment system and has been applied to several types of wastewater. If the application of the UASB-DHS system to natural rubber processing wastewater in Vietnam is successful, it could reduce operational costs and GHG emissions and improve the effluent quality. Moreover, this advanced wastewater treatment technology can be applied to not only natural rubber processing wastewater but also other industrial wastewater emitted in Vietnam.

Current Problem and its solution · The discharge amount of industrial wastewater in Vietnam is expected to increase each year. · A conventional activated sludge process is usually applied to treat industrial wastewater in developed countries, but the installation, operation, and maintenance of this type of system are very expensive.