Đánh giá khả năng loại bỏ Amon của Acinetobacter johnsonii H1 trong nước thải cao su

Nghiên cứu Acinetobacter loại bỏ amoni trong nước thải cao su. Giải pháp sinh học hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ ngành công nghiệp cao su.

• Tác giả: Hồ Anh Dũng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Lan Hương
• Trường học: Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Sinh học
• Đề tài: Đánh giá khả năng loại bỏ amon trong nước thải sơ chế cao su thiên nhiên của chủng Acinetobacter johnsonii H1
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Loại Bỏ Amoni Trong Nước Thải Cao Su

Ngành công nghiệp cao su tại Việt Nam, mặc dù mang lại nhiều lợi ích kinh tế, đang đối mặt với những thách thức lớn về ô nhiễm môi trường. Quá trình sơ chế cao su tạo ra lượng lớn nước thải công nghiệp cao su chứa nồng độ cao các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là Amon. Nước thải này, nếu không được xử lý hiệu quả, sẽ gây ra những tác động tiêu cực đến nguồn nước và hệ sinh thái xung quanh. Các phương pháp xử lý truyền thống, như hệ thống kỵ khí-hiếu khí, thường gặp khó khăn trong việc loại bỏ Amoni triệt để, dẫn đến hàm lượng Amon vượt quá tiêu chuẩn cho phép trong nước thải đầu ra. Nghiên cứu về các giải pháp xử lý hiệu quả, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường là vô cùng cấp thiết. Một hướng đi đầy hứa hẹn là ứng dụng các chủng vi sinh vật có khả năng đặc biệt trong việc xử lý nước thải cao su, điển hình là Acinetobacter. Acinetobacter là một chi vi khuẩn gram âm, có khả năng phân hủy nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ, bao gồm cả Amon. Nghiên cứu tập trung vào Acinetobacter johnsonii H1, một chủng phân lập từ bùn hoạt tính, hứa hẹn khả năng ứng dụng cao trong loại bỏ Amoni từ nước thải công nghiệp cao su. Nghiên cứu này được thúc đẩy bởi nhu cầu cấp thiết về các giải pháp bền vững để bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả xử lý nước thải trong ngành công nghiệp cao su, đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững của Việt Nam.

1.1. Tình Hình Ô Nhiễm Nước Thải Cao Su Tại Việt Nam

Việt Nam hiện là một trong những nước sản xuất và xuất khẩu cao su hàng đầu thế giới. Theo số liệu thống kê, diện tích trồng cao su và sản lượng cao su hàng năm đều có xu hướng tăng. Tuy nhiên, quá trình sản xuất cao su, đặc biệt là giai đoạn sơ chế, tạo ra một lượng lớn nước thải ô nhiễm. Nước thải sơ chế cao su thiên nhiên chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ, Amon, và các hóa chất khác, vượt quá nhiều lần so với quy chuẩn cho phép. Ô nhiễm này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các nguồn nước mặt và nước ngầm, đe dọa hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Cần có những giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề ô nhiễm nước này một cách bền vững. Sự cần thiết của việc phát triển các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, đặc biệt là các công nghệ sinh học môi trường.

1.2. Tổng Quan Về Vi Khuẩn Acinetobacter Trong Xử Lý Nước Thải

Acinetobacter là một chi vi khuẩn gram âm, thuộc họ Moraxellaceae, được tìm thấy rộng rãi trong tự nhiên, bao gồm đất, nước và cả trong các hệ thống xử lý nước thải. Một số loài vi khuẩn Acinetobacter có khả năng phân hủy nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ, bao gồm cả các chất ô nhiễm trong nước thải. Đặc biệt, một số chủng Acinetobacter có khả năng loại bỏ Amoni thông qua quá trình nitrat hóa và denitrat hóa. Nghiên cứu về ứng dụng Acinetobacter trong công nghệ xử lý nước thải ngày càng được quan tâm, đặc biệt trong việc xử lý nước thải chứa nồng độ Amon cao.

II. Thách Thức Nồng Độ Amoni Cao Trong Nước Thải Cao Su

Nước thải sơ chế cao su thiên nhiên thường có nồng độ Amon rất cao, có thể vượt quá hàng trăm, thậm chí hàng nghìn miligam trên lít. Nguồn gốc của Amon chủ yếu từ việc sử dụng amoniac để bảo quản mủ cao su và từ quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa nitơ trong nước thải. Nồng độ Amon cao gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng, bao gồm ô nhiễm nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh, và có thể gây độc hại cho con người và động vật. Hiệu quả xử lý Amoni trong nước thải cao su là một thách thức lớn đối với các hệ thống xử lý nước thải truyền thống. Các hệ thống này thường không thể loại bỏ Amoni triệt để, dẫn đến ô nhiễm môi trường và vi phạm các quy định về xả thải. Cần có những giải pháp công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, có khả năng loại bỏ Amoni hiệu quả, để giải quyết vấn đề này.

2.1. Tác Động Của Amoni Đến Môi Trường Nước

Amon là một chất ô nhiễm nguy hại đối với môi trường nước. Nồng độ Amon cao có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng (eutrophication), làm tăng trưởng quá mức của tảo và các loài thực vật thủy sinh, dẫn đến suy giảm oxy hòa tan trong nước. Thiếu oxy gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các loài sinh vật thủy sinh, đặc biệt là cá và các loài động vật không xương sống. Ngoài ra, Amon có thể chuyển hóa thành các hợp chất độc hại khác, như nitrit và nitrat, gây ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc kiểm soát ô nhiễm Amon là vô cùng quan trọng để bảo vệ môi trường nước và duy trì sự cân bằng của hệ sinh thái.

2.2. Hạn Chế Của Các Phương Pháp Xử Lý Amoni Truyền Thống

Các phương pháp xử lý nước thải truyền thống, như hệ thống kỵ khí-hiếu khí, thường gặp khó khăn trong việc loại bỏ Amoni triệt để từ nước thải cao su. Quá trình nitrat hóa trong hệ thống hiếu khí có thể bị ức chế bởi các chất độc hại trong nước thải cao su, hoặc không đủ điều kiện để vi khuẩn nitrat hóa phát triển. Quá trình denitrat hóa cũng có thể bị hạn chế do thiếu nguồn carbon hữu cơ dễ phân hủy. Do đó, các hệ thống xử lý nước thải truyền thống thường không đáp ứng được các tiêu chuẩn về xả thải, gây ra ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến cộng đồng. Cần có những giải pháp công nghệ xử lý nước thải mới, hiệu quả hơn và bền vững hơn, để giải quyết vấn đề này.

III. Phương Pháp Ứng Dụng Vi Khuẩn Acinetobacter Loại Bỏ Amoni

Nghiên cứu này tập trung vào ứng dụng vi khuẩn Acinetobacter johnsonii H1 để loại bỏ Amoni từ nước thải sơ chế cao su thiên nhiên. Acinetobacter johnsonii H1 là một chủng vi khuẩn phân lập từ bùn hoạt tính, có khả năng chuyển hóa Amoni thành các hợp chất ít độc hại hơn. Quá trình xử lý sinh học bằng Acinetobacter có nhiều ưu điểm, bao gồm hiệu quả cao, chi phí thấp, và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này sẽ đánh giá khả năng loại bỏ Amoni của Acinetobacter johnsonii H1 trong điều kiện khác nhau, và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý Amoni. Mục tiêu là phát triển một quy trình xử lý nước thải hiệu quả, bền vững, và có thể ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cao su. Việc khai thác tiềm năng của vi khuẩn Acinetobacter có thể mang lại giải pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.

3.1. Đặc Điểm Và Cơ Chế Hoạt Động Của Acinetobacter Johnsonii H1

Acinetobacter johnsonii H1 là một chủng vi khuẩn gram âm, có khả năng sinh trưởng và phát triển trong môi trường có nồng độ Amon cao. Chủng vi khuẩn này có khả năng chuyển hóa Amoni thông qua quá trình nitrat hóa dị dưỡng, trong đó Amon được oxy hóa thành nitrit và nitrat bằng cách sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng lượng. Ngoài ra, Acinetobacter johnsonii H1 cũng có khả năng khử nitrat thành khí nitơ, giúp loại bỏ nitơ hoàn toàn khỏi nước thải. Nghiên cứu về cơ chế hoạt động của Acinetobacter johnsonii H1 sẽ giúp tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải và nâng cao hiệu quả xử lý Amoni.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Loại Bỏ Amoni Của Acinetobacter

Hiệu quả loại bỏ Amoni của Acinetobacter johnsonii H1 bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm pH, nhiệt độ, nồng độ oxy hòa tan, nguồn carbon, và nồng độ các chất ức chế. Nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố này đến hiệu quả xử lý Amoni của Acinetobacter johnsonii H1. Kết quả sẽ giúp xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý nước thải, và phát triển một quy trình xử lý nước thải hiệu quả và ổn định. Quan trọng là việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến loại bỏ Amoni để tối ưu hóa công nghệ xử lý.

3.3. Động Học Loại Bỏ Amoni Sử Dụng Vi Khuẩn Acinetobacter

Nghiên cứu về động học loại bỏ Amoni sử dụng Acinetobacter johnsonii H1 sẽ giúp hiểu rõ hơn về tốc độ phản ứng và cơ chế chuyển hóa Amoni. Các thông số động học quan trọng, như hằng số Michaelis-Menten (Km) và vận tốc phản ứng tối đa (Vmax), sẽ được xác định. Thông tin này sẽ giúp dự đoán hiệu quả xử lý Amoni trong điều kiện khác nhau, và tối ưu hóa thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Hiểu rõ động học loại bỏ Amoni là yếu tố then chốt để thiết kế hệ thống xử lý hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu Loại Bỏ Amoni Trong Môi Trường Thực Tế

Nghiên cứu này sẽ tiến hành thử nghiệm loại bỏ Amoni bằng Acinetobacter johnsonii H1 trong nước thải sơ chế cao su thiên nhiên thực tế. Nước thải được thu thập từ các nhà máy chế biến cao su, và được phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm quan trọng, bao gồm nồng độ Amon, COD, BOD, và TSS. Acinetobacter johnsonii H1 được nuôi cấy trong nước thải, và hiệu quả xử lý Amoni được đánh giá theo thời gian. Kết quả sẽ cho thấy khả năng ứng dụng của Acinetobacter johnsonii H1 trong xử lý nước thải thực tế, và xác định các thách thức và cơ hội trong việc triển khai quy trình xử lý nước thải này trong ngành công nghiệp cao su.

4.1. Khảo Sát Đặc Tính Nước Thải Cao Su Thực Tế

Trước khi tiến hành thử nghiệm xử lý nước thải, cần khảo sát kỹ lưỡng các đặc tính của nước thải sơ chế cao su thiên nhiên thực tế. Các chỉ tiêu ô nhiễm quan trọng, như nồng độ Amon, COD, BOD, TSS, pH, và độ dẫn điện, sẽ được đo đạc và phân tích. Thông tin này sẽ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải, và xác định các điều kiện phù hợp cho quá trình xử lý sinh học. Việc khảo sát đặc tính nước thải là bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả xử lý.

4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Loại Bỏ Amoni Trong Nước Thải Thật

Acinetobacter johnsonii H1 được nuôi cấy trong nước thải sơ chế cao su thiên nhiên thực tế, và hiệu quả xử lý Amoni được đánh giá theo thời gian. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý, như pH, nhiệt độ, và nồng độ oxy hòa tan, sẽ được kiểm soát và điều chỉnh. Kết quả sẽ cho thấy khả năng loại bỏ Amoni của Acinetobacter johnsonii H1 trong điều kiện thực tế, và xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý nước thải. Đánh giá hiệu quả loại bỏ Amoni trong nước thải thực tế là bước quan trọng để ứng dụng vào thực tiễn.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Hiệu Quả Loại Bỏ Amoni Bằng Acinetobacter

Các kết quả nghiên cứu cho thấy Acinetobacter johnsonii H1 có khả năng loại bỏ Amoni hiệu quả từ nước thải sơ chế cao su thiên nhiên. Hiệu quả xử lý Amoni đạt trên 80% trong điều kiện tối ưu. Acinetobacter johnsonii H1 cũng có khả năng giảm đáng kể COD và BOD trong nước thải. Nghiên cứu cũng xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý Amoni, và đề xuất các giải pháp để tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải. Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển một quy trình xử lý nước thải bền vững và hiệu quả cho ngành công nghiệp cao su, góp phần bảo vệ môi trường.

5.1. So Sánh Hiệu Quả Loại Bỏ Amoni Với Các Phương Pháp Khác

So sánh hiệu quả loại bỏ Amoni của Acinetobacter johnsonii H1 với các phương pháp xử lý nước thải khác, như hệ thống kỵ khí-hiếu khí, và các phương pháp hóa học. Kết quả cho thấy Acinetobacter johnsonii H1 có hiệu quả xử lý Amoni cao hơn, chi phí thấp hơn, và thân thiện với môi trường hơn so với các phương pháp khác. So sánh này giúp đánh giá tiềm năng của Acinetobacter johnsonii H1 trong việc thay thế các phương pháp xử lý nước thải truyền thống. So sánh hiệu quả với phương pháp khác để chứng minh ưu thế của công nghệ.

5.2. Đánh Giá Tính Ổn Định Của Quy Trình Xử Lý Nước Thải

Đánh giá tính ổn định của quy trình xử lý nước thải bằng Acinetobacter johnsonii H1 trong thời gian dài. Kết quả cho thấy quy trình xử lý nước thải vẫn duy trì được hiệu quả xử lý Amoni cao sau nhiều tháng hoạt động. Đánh giá này chứng minh tính bền vững của quy trình xử lý nước thải, và cho thấy quy trình này có thể ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cao su. Đảm bảo tính ổn định là yếu tố quan trọng để triển khai thực tế.

VI. Kết Luận Acinetobacter Giải Pháp Tiềm Năng Cho Nước Thải Cao Su

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của Acinetobacter johnsonii H1 trong việc loại bỏ Amoni từ nước thải sơ chế cao su thiên nhiên. Acinetobacter johnsonii H1 có khả năng xử lý Amoni hiệu quả, chi phí thấp, và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này mở ra một hướng đi mới trong việc xử lý nước thải bền vững cho ngành công nghiệp cao su, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế. Cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải, và triển khai ứng dụng trong thực tế. Acinetobacter johnsonii H1 hứa hẹn là một giải pháp tiềm năng cho vấn đề ô nhiễm nước do nước thải cao su gây ra. Hướng tới ứng dụng Acinetobacter trong công nghệ sinh học môi trường.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Ứng Dụng Acinetobacter

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng Acinetobacter trong xử lý nước thải bao gồm: Tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải để nâng cao hiệu quả loại bỏ Amoni. Nghiên cứu ứng dụng Acinetobacter trong xử lý nước thải kết hợp với các phương pháp khác, như hệ thống lọc sinh học. Nghiên cứu về khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm khác trong nước thải, như COD, BOD, và TSS. Nghiên cứu về ứng dụng Acinetobacter trong xử lý nước thải từ các ngành công nghiệp khác. Mở rộng phạm vi ứng dụng và nâng cao hiệu quả xử lý là mục tiêu quan trọng.

6.2. Triển Vọng Ứng Dụng Acinetobacter Trong Thực Tế

Với những ưu điểm vượt trội, Acinetobacter có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải thực tế, đặc biệt là trong ngành công nghiệp cao su. Quy trình xử lý nước thải bằng Acinetobacter có thể được triển khai tại các nhà máy chế biến cao su, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đáp ứng các quy định về xả thải. Ứng dụng Acinetobacter trong xử lý nước thải không chỉ mang lại lợi ích về môi trường, mà còn giúp tiết kiệm chi phí và tạo ra giá trị kinh tế. Ứng dụng vào thực tế mang lại lợi ích kinh tế và môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam là một trong những nước trồng và xuất khẩu cao su thiên nhiên hàng đầu trên thế giới. Bên cạnh những lợi ích về kinh tế, tạo công ăn việc làm cho người lao động thì ngành sản xuất cao su đang phải đối mặt với các vấn đề về ô nhiễm môi trường. Trong quá trình sản xuất cao su, lượng nước thải sơ chế cao su thiên nhiên thải ra môi trường có chứa nồng độ rất cao các hợp chất hữu cơ, amon và nhiều chất gây ô nhiễm khác, nếu không được xử lý tốt mà thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng khu vực xung quanh. Nước thải hiện nay thường được xử lý bằng hệ thống kỵ khí – hiếu khí có hiệu suất loại bỏ nhu cầu oxy hóa học cao.

Tuy nhiên thì khả năng loại bỏ amon của các hệ thống này lại gặp khó khăn đồng nghĩa với việc nước thải đầu ra sẽ chưa được xử lý tốt và chứa hàm lượng amon cao. Một trong các công nghệ phổ biến hiện nay, ngày càng được ứng dụng rộng rãi và cải tiến kỹ thuật, công nghệ lọc nhỏ giọt qua lớp vật liệu xốp (DHS) được ứng dụng để xử lý amon trong nước thải đã đem lại nhiều lợi ích về khả năng xử lý ô nhiễm cũng như tiết kiệm chi phí cho các quá trình xử lý. Trong thiết bị diễn ra đồng thời hai quá trình nitrat hóa – phản nitrat bởi vi khuẩn nitrat hóa dị dưỡng. Việc ứng dụng chủng vi sinh vật có khả năng xử lý nitrat và phản nitrat đồng thời trong điều kiện hiếu khí là một hướng mới trong xử lý nước thải ô nhiễm nitơ ở nồng độ cao.

Acinetobacter johnsonii H1 – một chủng vi khuẩn nitrat hoá dị dưỡng được phân lập từ bùn hoạt tính của thiết bị DHS cho thấy tiềm năng ứng dụng trong việc xử lý nước thải ô nhiễm amon, đặc biệt là nước thải cao su thiên nhiên. Trong nghiên cứu này, để tăng hiệu quả xử lý amon trong nước thải cao su thiên nhiên, em thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng loại bỏ amon trong nước thải sơ chế cao su thiên nhiên của chủng Acinetobacter johnsonii H1”. Nội dung nghiên cứu của đề tài: - Khảo sát đặc tính nước thải sơ chế cao su thiên nhiên; - Đánh giá các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng chuyển hoá N – NH 4+ của chủng A. johnsonii H1; - Khảo sát khả năng chuyển hoá N – NH 4+ trong môi trường nước thải sơ chế cao su thiên nhiên của chủng A.1 Tổng quan về nước thải cao su thiên nhiên 1.1 Ngành công nghiệp sản xuất cao su tại Việt Nam Cao su thiên nhiên (natural rubber) là một chất được thu được từ mủ (latex) của nhiều loại cây cao su, tiêu biểu nhất là loài Hevea brasiliensis.

Cây cao su được tìm thấy đầu tiên ở Châu Mỹ vào cuối thế kỉ 15, sau đó được du nhập vào Đông Nam Á năm 1877. Ngành công nghiệp sản xuất cao su của Việt Nam hiện nay đang đứng thứ 3 thế giới, chiếm khoảng 7,7% tổng sản lượng cao su và khoảng 5,6% tổng diện tích trồng cao su trên toàn cầu [1]. Việt Nam là nước có điều kiện thiên nhiên thuận lợi về khí hậu, đất đai, phù hợp cho phát triển ngành cao su tự nhiên, từ lâu trong nước đã hình thành các vùng trồng cao su tập trung quy mô rộng lớn như: Đông Nam Bộ, Duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên,. Qua nhiều năm gieo trồng và cải tiến, ngành công nghiệp cao su tại Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh mẽ về năng suất, diện tích và sản lượng [1] [2].

Diện tích, sản lượng của cây cao su tại Việt Nam giai đoạn 2011 – 2022 được thể hiện ở hình 1.1 Diện tích, sản lượng của cây cao su tại Việt Nam giai đoạn 2011 – 2022 [3] Cao su thiên nhiên có nhiều ưu điểm như độ bền, độ đàn hồi cao, khả năng kháng khuẩn tốt và an toàn với con người do có nguồn gốc từ tự nhiên,… Do đó chúng được ứng dụng vào rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Với đặc tính mềm mại, độ đàn hồi tốt, cao su thiên nhiên đã trở thành nguyên liệu không thể thiếu trong trong công nghệ sản xuất chăn ga gối đệm. Một ứng dụng khác rất quan trọng của cao su thiên nhiên là sản xuất lốp xe, hầu hết lốp xe hiện nay đều được làm từ cao su, chiếm lên tới 70% sản lượng cao su thiên nhiên của toàn thế giới. Ngoài ra, các sản phẩm chuyên dụng như vật giảm chấn, thảm, lót sàn, đệm 9 chống, ống chịu nhiệt,… trong ngành xây dựng cũng được làm từ cao su.

Nhờ khả năng chống nước, chống điện và kháng khuẩn tốt nên các loại găng tay sử dụng trong y tế cũng đều được sản xuất từ cao su thiên nhiên [4].2 dưới đây trình bày về sản lượng của một số sản phẩm từ cao su sản xuất ở Việt Nam.2 Sản lượng một số sản phẩm từ cao su [3] Nhìn chung, các sản lượng của các sản phẩm từ cao su tại Việt Nam đang tăng lên theo từng năm nhờ sự phát triển của ngành công nghiệp này. Nhưng cùng với đó cũng kéo theo các vấn đề về môi trường trong quá trình chế biến cao su tạo ra thành phẩm, một trong những vấn đề chính ở đây là nguy cơ ô nhiễm nguồn nước do quá trình xả thải của các nhà máy cao su tại Việt Nam.2 Nguồn phát sinh nước thải cao su thiên nhiên Nước thải sơ chế mủ cao su phát sinh chủ yếu từ các công đoạn của quy trình sản xuất cao su thiên nhiên như sấy trộn, làm đông, gia công cơ học và từ quá trình rửa thiết bị, máy móc hoặc vệ sinh nhà xưởng [5].3 Quy trình sản xuất cao su [6][5] Mủ cao su sau thu hoạch được xử lý theo 2 quy trình là tạo mủ cô đặc bằng cách ly tâm (nước thải phát sinh chủ yếu từ khâu vệ sinh thiết bị) hoặc tạo mủ khối bằng cách đánh đông bằng axit acetic hoặc axit formic (nước thải phát sinh chủ yếu từ khâu đánh đông, cán băm, cán tạo tờ, băm cốm). Ngoài ra, nước thải còn phát sinh từ quá trình rửa xe chở mủ nước và vệ sinh nhà xưởng, sinh hoạt. Nguồn phát sinh nước thải cũng phụ thuộc vào công nghệ sơ chế cao su.3 Đặc tính nước thải cao su thiên nhiên Nước thải trong quá trình sơ chế mủ cao su phát sinh chủ yếu ở các công đoạn đánh đông, kéo/cán, cắt và nước rửa bồn chứa.

Nước thải từ công đoạn đánh đông có nồng độ chất ô nhiễm cao, chủ yếu là một số hóa chất đặc trưng còn lại trong nước thải sau khi vớt mủ như axit acetic, protein, đường, cao su thừa. Lượng mủ cao su còn thừa do chưa đông tụ còn nhiều và tồn tại ở dạng keo, pH thấp khoảng 5 đến 5,5. Nước thải ở các công đoạn sau có hàm lượng chất hữu cơ thấp do đã trải qua các quá trình xử lý, hàm lượng cao su chưa đông tụ cũng không đáng kể. Đặc trưng cơ bản có thể dễ nhận thấy của nước thải là sự phát sinh mùi.

Mùi hôi thối sinh ra do vi sinh vật phân hủy protein trong môi trường axit, tạo thành nhiều chất khí khác nhau: NH 3, H2S, CO2, CH4, …[7] Đặc tính nước thải từ một số quy trình công nghệ sơ chế cao su thiên nhiên được trình bày trong bảng 1.1 Một số đặc tính của nước thải sơ chế cao su thiên nhiên [6] [7] QCVN 01- Thông Nước thải từ các quy trình sơ chế cao su MT:2015/BTNMT[9] số Tờ Khối Ly tâm Loại A Loại B pH 5,0 – 5,9 4,6 – 5,2 8,1 – 9,4 6–9 6–9 BOD 3430 – 9430 8990 – 15120 7590 – 13820 30 50 75(a) 200(a) COD 5140 – 15070 16390 – 28940 7590 – 26920 100(b) 250(b) TSS 93 – 525 870 – 2020 470 – 2220 50 100 40(a) 60(a) TN 80 – 160 630 – 800 450 – 1310 50(b) 80(b) 10(a) 40(a) + N-NH4 45 – 110 210 – 420 290 – 1040 35(b) 60(b) Đơn vị: mg/L trừ pH. Cột A: nước thải được phép xả ra nguồn nước cho mục đích cấp nước sinh hoạt. Cột B: nước thải được phép xả ra nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. (a): Dành cho cơ sở mới 12 (b): Dành cho cơ sở đang hoạt động Tuỳ vào sản phẩm cuối cùng mà nước thải cao su cũng có các đặc tính riêng.

Đối với sản xuất cao su ly tâm, Mủ nước được li tâm đến nồng độ 60% DRC, sau đó bổ sung amoniac để chống đông. Đặc điểm chính của loại nước thải này là: độ pH cao (pH 8,1 – 9,4), hàm lượng COD và TN cũng rất cao. Nước thải từ quá trình sản xuất cao su tờ và cao su khối lại có pH thấp (4,6 – 5,9), vì phải bổ sung thêm axit hữu cơ để đánh đông cao su, Hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng TSS (hạt cao su dư), hàm lượng ô nhiễm hữu cơ, hàm lượng nitơ tổng chủ yếu là amoniac để bảo quản mủ, nitơ hữu cơ từ protein không nhiều [6] [7]. Amoniac là chất ô nhiễm gần như phổ biến nhất trong nước thải, nó có thể chiếm tới 90 – 97% tổng nitơ [10].

Amoniac tồn tại ở 2 dạng là dạng ion (NH 4+) và dạng tự do (NH3), sự phân bố hai dạng này phụ thuộc vào pH và nhiệt độ, nhiều nghiên cứu đã cho thấy cho thấy rằng ô nhiễm nitơ (amoniac) là nghiêm trọng nhất [10] [11]. Các vấn đề chính do amoniac gây ra là hàm lượng amoniac quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng của các vùng nước, amoniac cũng tiêu thụ oxy hòa tan trong nước gây ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của các sinh vật sống trong nước, amoniac trong nguồn nước uống còn làm tăng chi phí xử lý nước do phải tăng hàm lượng clo trong nước (1g amoniac cần 8 – 10g clo), hơn hết chính là tính chất độc hại của nó đối với con người và sinh vật. Kiểm soát và ngăn ngừa ô nhiễm nitơ (amoniac) trở nên vô cùng quan trọng trong việc bảo vệ môi trường nước [12].2 Phương pháp xử lý ô nhiễm nitơ trong nước thải sơ chế cao su thiên nhiên 1.1 Phương pháp hoá học a) Phương pháp Clo hoá Khử trùng nước bằng clo là một trong những phương pháp khử trùng nước phổ biến nhất. Cả Cl2, HClO/ClO và cloramin đều có thể hoạt động như chất oxy hóa trong quá trình clo hoá.

Phương trình tổng quát của quá trình này như sau: 3HClO + 2NH3 →N2 + 3HCl + 3H2O Tuy nhiên hàm lượng clo lớn có thể gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Chính vì vậy phương pháp này chỉ nên áp dụng cho những khu vực kém phát triển, thiếu các công nghệ xử lý nước tiên tiến [13].