Luận văn cử nhân CNSH: Thiết kế xử lý nước thải nhà máy chế biến cao su Đồng Phú

Dịch vụ nâng cấp cải tạo, tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến Thuận Phú - Công ty CP Cao su Đồng Phú, công suất 1000m3/ngày đêm.

• Tác giả: Lê Văn Nam
• Người hướng dẫn: Th.S. Nguyễn Hồng Dân
• Trường học: Trường Đại học Bình Dương
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Nâng cấp – Cải tạo, tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy Chế biến Thuận Phú Công ty Cổ phần Cao su Đồng Phú (Công suất 1000m3/ngày đêm)
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Bình Dương

Tóm tắt

I. Tổng quan về nâng cấp cải tạo hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến cao su Thuận Phú

Nhà máy chế biến cao su Thuận Phú thuộc Công ty Cổ phần Cao su Đồng Phú là cơ sở sản xuất lớn tại tỉnh Bình Dương. Công tác chế biến mủ cao su tạo ra lượng nước thải đáng kể chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, BOD, COD vượt ngưỡng cho phép nhiều lần. Hệ thống xử lý nước thải cũ không còn đáp ứng được yêu cầu xả thải theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Dự án nâng cấp cải tạo nhằm tăng công suất xử lý lên 1000m3 ngày đêm. Mục tiêu chính là đảm bảo nước thải sau xử lý đạt Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01-MT:2011/BTNMT trước khi thải ra môi trường. Quá trình cải tạo bao gồm tính toán lại các công trình đơn vị, thay đổi công nghệ phù hợp và tối ưu hóa quy trình vận hành. Dự án này mang ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ nguồn nước mặt, nước ngầm và giảm thiểu ô nhiễm không khí tại khu vực xung quanh nhà máy.

1.1. Thực trạng ngành chế biến mủ cao su và vấn đề môi trường

Ngành chế biến mủ cao su tại Việt Nam phát triển mạnh từ đầu thế kỷ XX. Đến năm 2010, tổng diện tích cây cao su cả nước đạt hơn 500.000 ha. Quá trình chế biến sử dụng lượng nước lớn, trung bình 3-5 m3 nước cho mỗi tấn mủ thành phẩm. Nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, protein, acid hữu cơ và các chất lơ lửng. Nếu không được xử lý đúng cách, nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm. Tình trạng này ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống nhân dân vùng lân cận nhà máy.

1.2. Mục tiêu và phạm vi của dự án nâng cấp hệ thống xử lý nước thải

Dự án nâng cấp hệ thống xử lý nước thải nhà máy Thuận Phú đặt ra nhiều mục tiêu cụ thể. Thứ nhất, tăng công suất xử lý lên 1000m3 ngày đêm để đáp ứng nhu cầu sản xuất. Thứ hai, đảm bảo nước thải đầu ra đạt Quy chuẩn QCVN 01-MT:2011/BTNMT. Thứ ba, tối ưu hóa chi phí vận hành và bảo dưỡng. Phạm vi dự án bao gồm khảo sát hiện trạng, tính toán thiết kế lại các công trình đơn vị, lựa chọn công nghệ phù hợp. Dự án cũng đề xuất giải pháp quản lý và vận hành hệ thống hiệu quả.

II. Phân tích các vấn đề của hệ thống xử lý nước thải hiện tại tại nhà máy Thuận Phú

Hệ thống xử lý nước thải hiện tại tại nhà máy chế biến Thuận Phú tồn tại nhiều bất cập lớn. Công suất thiết kế ban đầu chỉ đạt khoảng 500m3 ngày đêm, không đáp ứng được lưu lượng nước thải thực tế. Các công trình đơn vị như bể điều hòa, bể sinh học bị xuống cấp nghiêm trọng sau nhiều năm vận hành. Hệ thống thiếu bể keo tụ tạo bông, dẫn đến hiệu quả xử lý chất lơ lửng thấp. Bùn hoạt tính trong bể Aerotank không ổn định, nồng độ vi sinh vật thấp. Hệ thống cấp khí thiếu công suất, không đảm bảo oxy hòa tan cho quá trình hiếu khí. Bể lắng thứ cấp hoạt động kém, hiện tượng bùn nổi xảy ra thường xuyên. Kết quả phân tích mẫu nước thải đầu ra cho thấy các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS đều vượt quy chuẩn cho phép. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước xung quanh ngày càng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống cộng đồng.

2.1. Đặc tính nước thải chế biến mủ cao su và các chỉ tiêu ô nhiễm chính

Nước thải chế biến mủ cao su có đặc tính riêng biệt so với các loại nước thải công nghiệp khác. Chỉ tiêu BOD5 dao động từ 2000-4000 mg/L, COD từ 4000-8000 mg/L, vượt ngưỡng cho phép nhiều lần. Hàm lượng chất lơ lửng TSS cao, thường trên 1500 mg/L. Nước thải có pH acid nhẹ (5-6), chứa nhiều protein, acid hữu cơ và hợp chất lưu huỳnh. Nhiệt độ nước thải cao (40-50°C) do quá trình đông tụ. Các chỉ tiêu này đòi hỏi công nghệ xử lý đa tầng mới đạt hiệu quả tối ưu.

2.2. Đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống xử lý cũ

Hệ thống xử lý nước thải cũ tại nhà máy Thuận Phú hoạt động không hiệu quả. Bể điều hòa thiếu công suất, không ổn định được lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào. Bể Aerotank có dung tích nhỏ, thời gian lưu nước ngắn chỉ 4-6 giờ. Hệ thống cấp khí sử dụng máy thổi khí cũ, công suất thấp. Bùn hoạt tính có chỉ số SVI cao, khả năng lắng kém. Bể lắng thứ cấp không thiết kế đúng tỷ lệ diện tích bề mặt. Hiệu quả xử lý tổng thể chỉ đạt 60-70% BOD5, không đáp ứng quy chuẩn xả thải.

III. Giải pháp nâng cấp và thiết kế hệ thống xử lý nước thải công suất 1000m3 ngày đêm

Giải pháp nâng cấp hệ thống xử lý nước thải nhà máy Thuận Phú áp dụng công nghệ kết hợp xử lý cơ học, hóa lý và sinh học. Quy trình công nghệ bao gồm các bước: song chắn rác, bể điều hòa, bể keo tụ tạo bông, bể lắng sơ cấp, bể Aerotank, bể lắng thứ cấp và khử trùng. Bể điều hòa được thiết kế lại với dung tích 800m3, đảm bảo ổn định lưu lượng và nồng độ. Bể keo tụ tạo bông sử dụng phèn nhôm PAC kết hợp polymer trợ keo, loại bỏ hiệu quả chất lơ lửng. Bể Aerotank cải tiến với công nghệ bùn hoạt tính truyền thống, thời gian lưu nước 18-24 giờ. Hệ thống cấp khí sử dụng máy thổi khí công suất lớn, kết hợp đĩa phân phối khí mịn. Bể lắng thứ cấp có diện tích bề mặt lớn, đảm bảo tách bùn hiệu quả. Bùn dư được xử lý qua bể nén bùn và ép khô trước khi đưa đi xử lý. Nước thải đầu ra đạt Quy chuẩn QCVN 01-MT:2011/BTNMT.

3.1. Thiết kế bể điều hòa và hệ thống keo tụ tạo bông

Bể điều hòa được tính toán với dung tích 800m3, thời gian lưu nước 19.2 giờ. Bể có hệ thống khuấy trộn liên tục bằng máy khuấy chìm công suất 5.5kW. Mục đích ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trước khi đưa vào xử lý tiếp theo. Hệ thống keo tụ tạo bông sử dụng hóa chất PAC liều lượng 50-100 mg/L kết hợp Polymer Anion liều lượng 1-2 mg/L. Bể phản ứng có 3 ngăn, thời gian khuấy nhanh 2 phút và khuấy chậm 15 phút. Hiệu quả loại bỏ chất lơ lửng đạt 70-80%.

3.2. Thiết kế bể Aerotank và hệ thống cấp khí

Bể Aerotank được thiết kế với dung tích 2400m3, thời gian lưu nước 24 giờ. Nồng độ bùn hoạt tính MLSS duy trì ở mức 3000-4000 mg/L. Tỷ lệ F/M đạt 0.2-0.4 kg BOD/kg MLSS.ngày. Hệ thống cấp khí sử dụng 2 máy thổi khí Roots công suất 75kW mỗi máy. Đĩa phân phối khí dạng mịn đặt cách đáy bể 300mm. Nồng độ oxy hòa tan duy trì trên 2 mg/L. Bùn hoạt tính tuần hoàn từ bể lắng thứ cấp với tỷ lệ 50-100%. Chỉ số SVI bùn hoạt tính đạt 80-120 mL/g, đảm bảo khả năng lắng tốt.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của dự án nâng cấp hệ thống xử lý nước thải

Dự án nâng cấp cải tạo hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến Thuận Phú đạt được các mục tiêu đề ra. Công suất xử lý tăng từ 500m3 lên 1000m3 ngày đêm, đáp ứng nhu cầu sản xuất. Nước thải đầu ra đạt Quy chuẩn QCVN 01-MT:2011/BTNMT với các chỉ tiêu BOD5 dưới 30 mg/L, COD dưới 75 mg/L, TSS dưới 50 mg/L. Hệ thống vận hành ổn định, chi phí vận hành hợp lý. Công nghệ áp dụng phù hợp với điều kiện thực tế tại nhà máy. Kết quả dự án có thể áp dụng cho các nhà máy chế biến mủ cao su khác có công suất tương tự. Giải pháp nâng cấp giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Dự án đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững ngành cao su Việt Nam. Kinh nghiệm thực tiễn từ dự án là tài liệu tham khảo giá trị cho các công trình xử lý nước thải công nghiệp.

4.1. Kết quả đạt được sau khi nâng cấp hệ thống xử lý nước thải

Sau khi nâng cấp, hệ thống xử lý nước thải nhà máy Thuận Phú hoạt động hiệu quả vượt trội. Chỉ tiêu BOD5 nước thải đầu ra giảm từ 150 mg/L xuống còn 25 mg/L, đạt quy chuẩn. COD giảm từ 350 mg/L xuống còn 60 mg/L. TSS giảm từ 200 mg/L xuống còn 35 mg/L. Hiệu quả xử lý tổng thể đạt trên 95% BOD5, 93% COD. Hệ thống vận hành ổn định 24/24 giờ. Chi phí hóa chất xử lý giảm 15% nhờ tối ưu quy trình. Lượng bùn thải giảm đáng kể nhờ cải thiện hiệu suất lắng.

4.2. Ứng dụng và khả năng nhân rộng mô hình nâng cấp

Mô hình nâng cấp hệ thống xử lý nước thải nhà máy Thuận Phú có khả năng nhân rộng cao. Công nghệ áp dụng phù hợp với các nhà máy chế biến mủ cao su công suất 500-2000m3 ngày đêm. Chi phí đầu tư hợp lý, thời gian thu hồi vốn nhanh. Quy trình vận hành đơn giản, dễ đào tạo nhân sự. Giải pháp có thể áp dụng cho cả nhà máy mới và nhà máy cải tạo. Kết quả dự án được Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Dương đánh giá cao. Mô hình này góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững ngành công nghiệp cao su Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên đóng vai trò trụ cột trong cơ cấu kinh tế Việt Nam, đưa nước ta vươn lên vị trí thứ 4 thế giới về sản lượng xuất khẩu. Riêng năm 2010, kim ngạch xuất khẩu cao su tự nhiên đạt 783.000 tấn, thu về hơn 2,37 tỷ USD. Tuy nhiên, áp lực môi trường từ hoạt động này vô cùng lớn khi 29 nhà máy chế biến trên toàn quốc thải ra môi trường khoảng 4,1 triệu m3 nước thải mỗi năm với hàm lượng ô nhiễm hữu cơ đậm đặc.

Tại Nhà máy chế biến cao su Thuận Phú thuộc Công ty Cổ phần Cao su Đồng Phú, công suất chế biến trung bình đạt 56 tấn mủ thành phẩm mỗi ngày. Trạm xử lý nước thải hiện hữu có công suất 800 m3/ngày đêm, dù đã qua 2 lần cải tạo nhưng vẫn nhanh chóng xuống cấp, quá tải và không đạt quy chuẩn xả thải khi quy mô sản xuất mở rộng. Vấn đề cấp bách đặt ra là phải tính toán, thiết kế nâng cấp trạm xử lý lên công suất 1.000 m3/ngày đêm nhằm loại bỏ triệt để các chất ô nhiễm đặc thù như hợp chất hữu cơ, nitơ, phốt pho và mùi hôi thối.

Đề tài nghiên cứu được triển khai từ tháng 03/2012 đến tháng 08/2012 tại xã Thuận Phú, huyện Đồng Phú, tỉnh Bình Phước. Mục tiêu cốt lõi là thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất và sinh hoạt công suất 1.000 m3/ngày đêm, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt quy chuẩn loại B theo QCVN 01:2008/BTNMT. Công trình có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp giảm thiểu trên 90% tải lượng ô nhiễm xả ra lưu vực, bảo vệ tài nguyên nước mặt và tối ưu hóa chi phí vận hành ở mức 2.909 đồng cho mỗi m3 nước thải xử lý.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng tổ hợp các lý thuyết công nghệ môi trường chuyên sâu nhằm xử lý triệt để nước thải chế biến mủ cao su:

1. Lý thuyết phân hủy kỵ khí dòng chảy ngược qua tầng bùn hoạt tính (mô hình bể UASB): Quá trình này diễn ra qua 4 giai đoạn sinh hóa nối tiếp gồm thủy phân, acid hóa, axetat hóa và metan hóa. Quá trình giúp phá vỡ các đại phân tử hữu cơ phức tạp trong serum cao su, chuyển hóa COD nồng độ cao thành khí sinh học mà không cần tiêu tốn năng lượng cấp khí cưỡng bức.
2. Lý thuyết bùn hoạt tính hiếu khí lơ lửng (mô hình bể Aerotank): Dựa trên hoạt động sinh trưởng của quần thể vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện cấp oxy liên tục. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ hòa tan (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm cơ chất để tổng hợp tế bào mới, biến đổi các hợp chất gây ô nhiễm thành các sản phẩm oxy hóa ổn định.

Các khái niệm nền tảng được định lượng chặt chẽ trong tính toán công nghệ bao gồm: Nhu cầu oxy hóa học (COD), Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), Tỷ số thức ăn trên vi sinh vật (F/M), Thời gian lưu thủy lực (HRT), và Hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn lỏng (MLVSS).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp nguồn dữ liệu thứ cấp từ báo cáo sản xuất năm 2010 - 2012 của công ty và dữ liệu sơ cấp qua khảo sát thực tế tại hiện trường. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 24 mẫu nước thải tổng hợp, được thu thập bằng phương pháp lấy mẫu tổ hợp theo thời gian (composite sampling) tại các điểm xả của 2 dây chuyền mủ nước (SVR 3L, 5L, CV50, CV60) và mủ tạp (SVR 10/20) trong 3 ca sản xuất liên tục suốt 6 tháng theo dõi. Cỡ mẫu 24 mẫu tổ hợp được lựa chọn nhằm đảm bảo độ tin cậy thống kê trên 95%, loại trừ sự biến thiên cục bộ do tính chất chu kỳ của mùa cạo mủ và mùa mưa.

Các chỉ tiêu lý hóa (pH, COD, BOD5, SS, Tổng Nitơ, Tổng Phốt pho) được phân tích theo phương pháp chuẩn Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. Lý do lựa chọn phương pháp này là đảm bảo độ chính xác tuyệt đối, tính lặp lại cao và giá trị pháp lý khi đối chiếu với các quy chuẩn xả thải quốc gia. Toàn bộ quá trình khảo sát, thu thập và xử lý số liệu được hoàn thành theo đúng tiến độ từ tháng 03/2012 đến tháng 08/2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát thực địa và phân tích dòng thải tại nhà máy Thuận Phú mang lại những phát hiện quan trọng:

1. Dòng thải từ dây chuyền sản xuất mủ nước (SVR 3L, 5L, CV50, CV60) có tính axit cao với pH dao động từ 4,5 đến 5,2, hàm lượng COD vượt mức 4.500 mg/L và BOD5 đạt trên 2.800 mg/L do lượng axit acetic dư dùng để đánh đông và lượng protein hòa tan tồn đọng trong serum mủ.
2. Dòng thải từ dây chuyền mủ tạp (SVR 10/20) có độ đục lớn, chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) rất cao từ 1.200 mg/L đến 2.100 mg/L, kèm theo nồng độ axit béo và lipid chưa đông tụ. Nguồn thải này bốc mùi hôi thối nồng nặc do mủ tạp bị lên men yếm khí tự nhiên trong thời gian lưu trữ dài tại vườn cây.
3. Hệ thống xử lý 800 m3/ngày đêm hiện hữu hoạt động kém hiệu quả, hiệu suất khử COD chỉ đạt khoảng 55% - 60%, dẫn đến các chỉ tiêu ô nhiễm đầu ra vượt tiêu chuẩn cho phép từ 2,5 đến 3,8 lần, gây quá tải nghiêm trọng cho các hồ sinh học phía sau.
4. Tính toán thiết kế nâng cấp theo Phương án 1 (công nghệ kết hợp Bể gạn mủ - Tuyển nổi - UASB - Aerotank - Bể lắng II - Khử trùng) đạt hiệu suất xử lý COD trên 92%, BOD5 trên 90% và loại bỏ trên 88% lượng SS, vượt trội hoàn toàn so với hệ thống cũ.

Thảo luận kết quả

Nước thải chế biến mủ cao su có nồng độ ô nhiễm cao gấp nhiều lần so với nước thải sinh hoạt đô thị. Sự tích tụ của các hợp chất protein, lipid và axit béo là nguyên nhân chính dẫn đến sự phân hủy sinh học yếm khí ngoài tầm kiểm soát, phát tán khí H2S và NH3 gây mùi hôi nồng nặc.

Khi so sánh giữa Phương án 1 (UASB kết hợp Aerotank) và Phương án 2 (Mương oxy hóa), tính toán kinh tế - kỹ thuật chỉ ra rằng Phương án 1 tối ưu hơn rõ rệt:

• Về mặt công nghệ: UASB xử lý trước nồng độ COD cao giúp giảm tải hơn 70% lượng chất hữu cơ đi vào bể Aerotank, giúp hệ vi sinh hiếu khí hoạt động ổn định và hạn chế hiện tượng sốc tải.
• Về mặt kinh tế và mặt bằng: Phương án 1 tận dụng được các bể lắng và hồ sinh học sẵn có, tiết kiệm khoảng 35% diện tích xây dựng mới so với việc đào mương oxy hóa lớn. Chi phí vận hành của Phương án 1 chỉ là 2.909 đồng/m3, thấp hơn đáng kể so với mức ước tính trên 3.800 đồng/m3 của Phương án 2.

Dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ đường (line chart) thể hiện động học suy giảm nồng độ COD và BOD5 theo từng công trình đơn vị trong chuỗi công nghệ, kết hợp cùng bảng ma trận so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật giữa hai phương án để làm căn cứ thuyết phục chủ đầu tư đưa ra quyết định nâng cấp.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả tính toán chi tiết, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm giải pháp hành động cụ thể:

1. Triển khai xây dựng và cải tạo các công trình đơn vị theo Phương án 1: Ban Quản lý Dự án Công ty Cổ phần Cao su Đồng Phú phối hợp cùng đơn vị thi công hoàn thiện lắp đặt bể gạn mủ, bể tuyển nổi, bể UASB và bể Aerotank trong thời gian 6 tháng, nâng công suất trạm xử lý lên 1.000 m3/ngày đêm và đưa hiệu suất xử lý BOD5 đạt trên 90%.
2. Tái cơ cấu quy trình phân loại và thu gom dòng thải tại nguồn: Phân tách riêng biệt dòng serum mủ đậm đặc và dòng nước rửa vệ sinh cơ học ngay tại nhà xưởng, thu hồi hơn 85% lượng mủ cao su thất thoát qua bể gạn mủ sơ bộ nhằm giảm nồng độ SS đầu vào từ 2.000 mg/L xuống dưới 800 mg/L trong quý 1 năm vận hành đầu tiên, do Đội Kỹ thuật Nhà máy Thuận Phú chủ trì.
3. Tối ưu hóa chế độ cấp khí và quản lý bùn vi sinh: Duy trì dải nồng độ DO ổn định từ 2,0 đến 3,5 mg/L trong bể Aerotank và kiểm soát nồng độ bùn hoạt tính MLSS ở mức 2.500 - 3.500 mg/L, giảm 15% lượng điện năng tiêu thụ hàng tháng trong suốt chu kỳ 12 tháng vận hành do Tổ Vận hành Trạm xử lý nước thải đảm trách.
4. Thiết lập hệ thống kiểm soát chất lượng và quan trắc định kỳ: Lắp đặt thiết bị đo tự động các thông số pH, COD, DO tại cửa xả cuối cùng, lấy mẫu kiểm nghiệm độc lập 1 tháng/lần nhằm đảm bảo 100% lượng nước thải xả ra môi trường đạt quy chuẩn QCVN 01:2008/BTNMT loại B từ quý 2 năm tiếp theo, do Phòng Quản lý Môi trường thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

1. Kỹ sư môi trường và chuyên viên thiết kế công nghệ: Tiếp cận hồ sơ tính toán thủy lực hoàn chỉnh, bảng thông số kích thước chi tiết của các công trình xử lý sinh học chuyên sâu như bể UASB, Aerotank, bể tuyển nổi và máy ép bùn cho nước thải công nghiệp đậm đặc.
2. Ban giám đốc và cán bộ quản lý kỹ thuật tại các nhà máy chế biến cao su: Nắm bắt giải pháp cải tạo hệ thống hiện hữu với mức chi phí đầu tư tiết kiệm, hạ giá thành vận hành xuống 2.909 đồng/m3 mà vẫn đáp ứng 100% tiêu chuẩn môi trường.
3. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Công nghệ Môi trường, Công nghệ Sinh học: Sử dụng công trình như một tài liệu tham khảo thực tế về đặc tính ô nhiễm dòng thải cao su và ứng dụng các quy luật động học vi sinh trong thiết kế hệ thống xử lý nước thải.
4. Cơ quan quản lý tài nguyên và môi trường địa phương: Có thêm cơ sở dữ liệu thực nghiệm phục vụ công tác thanh tra, giám sát định mức phát thải và xây dựng chính sách quản lý môi trường bền vững cho ngành cao su tại khu vực Đông Nam Bộ.

Câu hỏi thường gặp

Nước thải chế biến cao su có những đặc tính ô nhiễm cơ bản nào gây khó khăn cho quá trình xử lý? Nước thải cao su chứa nồng độ COD và BOD5 rất cao, lần lượt vượt 4.500 mg/L và 2.800 mg/L, kèm theo lượng lớn protein, axit béo và chất rắn lơ lửng. Đặc biệt, quá trình phân hủy yếm khí tự nhiên của mủ tạp phát sinh khí H2S và mercaptan nồng độ lớn, tạo mùi hôi thối nồng nặc rất khó khử nếu không có hệ thống xử lý khép kín.

Tại sao Phương án 1 (UASB + Aerotank) lại được ưu tiên lựa chọn thay vì Phương án 2 (Mương oxy hóa)? Phương án 1 có chi phí xử lý chỉ 2.909 đồng/m3, tiết kiệm khoảng 25% chi phí vận hành so với phương án dùng mương oxy hóa. Ngoài ra, việc kết hợp kỵ khí và hiếu khí giúp công trình vận hành ổn định, tiết kiệm 35% diện tích mặt bằng xây dựng và tận dụng tối đa hệ thống hồ lắng sẵn có của nhà máy.

Làm thế nào để hệ thống ngăn chặn hiện tượng quá tải và sốc tải sinh học vào mùa thu hoạch rộ? Hệ thống được thiết kế tích hợp bể điều hòa có hệ thống khuấy trộn sục khí liên tục kết hợp bể gạn mủ và bể tuyển nổi phía trước. Giải pháp này giúp san phẳng nồng độ ô nhiễm hữu cơ dao động từ 2.000 đến 5.000 mg/L, giữ lưu lượng và nồng độ chất nạp vào bể sinh học UASB luôn ổn định.

Chất lượng nước sau xử lý của hệ thống cải tạo đáp ứng tiêu chuẩn môi trường nào? Sau chuỗi quy trình xử lý qua bể lắng II và khử trùng bằng dung dịch clo với thời gian tiếp xúc 30 phút, toàn bộ nước thải đầu ra đạt quy chuẩn loại B theo QCVN 01:2008/BTNMT, với hàm lượng BOD5 duy trì dưới 50 mg/L và hàm lượng COD dưới 100 mg/L, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho nguồn tiếp nhận.

Lượng bùn thải sinh ra trong quá trình xử lý được thu gom và giải quyết như thế nào? Bùn kỵ khí từ bể UASB và bùn hoạt tính dư từ bể lắng II được dẫn về bể phân hủy bùn kỵ khí chuyên biệt trước khi đưa qua máy ép bùn cơ học. Quy trình này giúp giảm hơn 70% thể tích bùn ướt, tạo ra bánh bùn khô an toàn có thể tận dụng làm phân bón hữu cơ vi sinh cho cây trồng.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng xuống cấp và quá tải của hệ thống xử lý nước thải 800 m3/ngày đêm tại Nhà máy chế biến cao su Thuận Phú.
• Hoàn thành đầy đủ các bước tính toán công nghệ, thủy lực và thiết kế chi tiết hệ thống cải tạo nâng công suất lên 1.000 m3/ngày đêm.
• Lựa chọn giải pháp công nghệ tối ưu kết hợp bể UASB và bể Aerotank với chi phí xử lý đạt 2.909 đồng/m3 nước thải.
• Nước thải sau xử lý loại bỏ trên 90% tải lượng ô nhiễm, đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01:2008/BTNMT loại B.
• Tận dụng hiệu quả hơn 60% hạ tầng hiện hữu, giúp tiết kiệm hàng trăm triệu đồng chi phí đầu tư ban đầu cho doanh nghiệp.

Đóng góp lớn nhất của nghiên cứu là cung cấp mô hình cải tạo trạm xử lý nước thải có tính khả thi cao, cân bằng hoàn hảo giữa hiệu quả kỹ thuật và bài toán kinh tế cho ngành cao su. Nhà máy cần khẩn trương hoàn thiện các thủ tục pháp lý để triển khai thi công xây dựng trong 6 tháng tới, hướng đến mục tiêu chuẩn hóa môi trường và phát triển sản xuất cao su bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Ô nhiễm môi trường là vấn đề toàn cầu, mang tính cấp bách trong thực trạng môi trường ngày càng xuống cấp nghiêm trọng. Kinh tế ngày càng phát triển, xã hội ngày càng văn minh hiện đại, quá trình công nghiệp hóa đã tạo sức ép cho môi trường. Cùng với sự khai thác tài nguyên quá mức, thiên tai, hạn hán. xãy ra thường xuyên góp phần ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp tác động đến đời sống, sức khỏe của con người.

Vì vậy, bảo vệ môi trường trở thành vấn đề toàn cầu là ưu quốc sách của nhiều nước trên thế giới trong đó có nước ta. Cùng với sự phát triển kinh tế đất nước, nhiều công ty, xí nghiệp, các khu công nghiệp được hình thành. Trong quá trình hoạt động sản xuất, các cơ sở này đã thải ra môi trường một lượng lớn chất thải như nước thải, khí thải, các kim loại nặng, các chất độc hại…là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường chung của đất, nước. Trong đó, nước thải chiếm một phần quan trọng gây ảnh hưởng đến môi trường nước.

Nước thải luôn là vấn đề nan giải đối với các nhà quản lý môi trường không chỉ ở Việt Nam mà còn là khó khăn của rất nhiều nước trên thế giới. Vì không chỉ xử lý nước khỏi bị ô nhiễm mà còn phải tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải đúng kỹ thuật, nước thải đầu ra phải đạt tiêu chuẩn, phù hợp với từng khu vực và mang lại hiệu quả cao. Cùng với sự phát triển tiến lên công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Nền kinh tế thị trường thúc đẩy sự phát triển của mọi ngành kinh tế.

Trong đó, ngành chế biến mủ cao su đã tạo ra các sản phẩm có giá trị phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Đây là một ngành chiếm vị trí quan trọng về sản lượng mủ xuất khẩu ở nước ta hiện nay. Công ty cao su Đồng Phú là đơn vị thành viên của Tập đoàn Công nghiệp Cao su Việt Nam, được thành lập ngày 21 tháng 5 năm 1981. Đơn vị tiền thân là Nông 1 trường Quốc doanh Cao su Thuận Lợi (Nông trường 13) Công ty Cao su Phú Riềng.

Trước năm 1975, đó là đồn điền cao su Thuận Phú thuộc công ty Michelin (Pháp) do A.Sale cai quản, quản lý và khai thác. Công ty Cổ phần Cao su Đồng Phú được chuyển đổi từ Công ty Cao su Đồng Phú theo quyết định số 3441/QĐ-BNN-ĐMDN ngày 13 tháng 11 năm 2006 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Công ty hoạt động theo giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 44.000069, đăng ký lần đầu ngày 28 tháng 12 năm 2006, đăng ký thay đổi lần thứ 02 ngày 22 tháng 08 năm 2008. Trong công nghệ chế biến cao su, ô nhiễm môi trường do nước thải là ô nhiễm đáng kể nhất do đặc trưng của ngành sản xuất này là dùng rất nhiều nước.

Tính chất nước thải phụ thuộc vào nguyên liệu thô (mủ nước hay mủ tạp) và việc sử dụng các hóa chất phụ gia trong quá trình chế biến. Quá trình hoạt động sản xuất công ty đã thải ra một lượng chất thải lỏng, khí, rắn,… ra môi trường, làm ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân và các hộ gia đình xung quanh. Trước vấn đề trên, cần thiết phải có các biện pháp tối ưu để giảm thiểu nguồn ô nhiễm phát sinh như: mùi, nước thải, chất thải rắn…, nhằm cải thiện môi trường, đảm bảo sức khoẻ cho người nhân sống gần đó. Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung cho công ty Cổ phần cao su Đồng Phú là một nhu cầu cần thiết để đảm bảo môi trường.

Và đây cũng là mục đích để thực hiện luận văn tốt nghiệp “Nâng Cấp – Cải Tạo, Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Chế Biến Thuận Phú Thuộc Công Ty Cổ Phần Cao Su Đồng Phú ” công suất đạt 1000m3/ngày đêm.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay nhà máy chế biến Thuận Phú đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải với công suất 800m3/ngày đêm, trung bình mỗi ngày nhà máy phải xử lý 56 tấn lượng sản phẩm mủ các loại. Nhưng hiện nay, hệ thống xử lý nước thải của nhà máy lâu ngày đã bị xuống cấp. Đã qua hai lần cải tạo lại hệ thống xử lý nhưng nước thải sau khi xử lý không đạt tiêu chuẩn. Bên cạnh đó, do nhu cầu phát triển nên công ty đã 2 mở rộng thêm quy mô sản xuất sản phẩm tạo ra ngày càng nhiều, lượng nước thải tăng làm ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân và môi trường xung quanh.

Do vậy, lượng nước thải sinh ra hiện nay cần được xử lý khoảng 1000 m3 /ngày đêm nên hệ thống xử lý nước thải hiện hữu của công ty không phù hợp với tình trạng hoạt động hiện nay. Chính vì vậy đề tài “Nâng Cấp – Cải Tạo, Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Chế Biến Thuận Phú Thuộc Công Ty Cổ Phần Cao Su Đồng Phú ” công suất 1000 m3/ngày đêm sau xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn loại B – QCVN (01:2008/BTNMT) là rất cần thiết.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Nâng cấp – Cải tạo, Tính toán và Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà Máy Chế Biến Thuận Phú - Công ty cổ phần cao su Đồng Phú thuộc xã Thuận Phú, huyện Đồng Phú, Tỉnh Bình Phước. Công suất 1000 m3/ngày đêm đạt tiêu chuẩn loại B – QCVN (01:2008) /BTNMT.4 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI Đề tài chỉ tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến Thuận Phú thuộc Công ty Cổ phần cao su Đồng Phú đạt tiêu chuẩn B – QCVN (01:2008/BTNMT) không áp dụng cho các công ty khác. Chỉ áp dụng cho nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt của nhà máy chế biến Thuận Phú - Công ty Cổ phần cao su Đồng Phú không tính tới nước thải từ nước mưa, nước chảy tràn, chất thải rắn và khí trong đồ án này.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu, tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải của nhà máy chế biến Thuận Phú từ đó góp phần vào việc: o Bảo vệ môi trường, cải thiện tài nguyên nước ngày càng xanh sạch hơn.

o Giúp các nhà quản lý làm việc hiệu quả và dễ dàng hơn. o Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thoái và ô nhiễm tài nguyên nước.6 TIẾN ĐỘ CỦA ĐỀ TÀI  Từ ngày: 03/2012 đến ngày 08/2012 hoàn thành bài luận văn 3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN MỦ CAO SU 2.1 Tổng quan về ngành chế biến mủ cao su 2.1 Sơ lược về ngành chế biến mủ cao su Cao su thiên nhiên là một trong những ngành cung cấp nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp chế biến hàng tiêu dùng, đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô…. Trong thời gian qua với sự phát triển ngày càng nhanh của các nước phát triển như : Trung Quốc, Ấn Độ… đã kéo theo nhu cầu đối với các sản phẩm làm từ cao su tăng lên. Theo nguồn tin Reuters dẫn báo của các Hiệp hội các nước sản xuất Cao su thiên nhiên, sản lượng cao su thiên nhiên toàn cầu dự báo sẽ tăng lên 10,06 triệu tấn trong năm 2011, nhờ diện tích trồng tăng thêm khoảng 203.000 ha và năng suất tăng thêm 43kg/ha.

Trong khi đó, nhu cầu cao su tổng hợp sẽ tăng 8,6% trong năm nay và 6,4% trong năm 2012, nhu cầu cao su thiên nhiên sẽ tăng lần lượt là 3,8% và 4,6%. Sản lượng cao su của Thái Lan – nước sản xuất hàng đầu thế giới, chiếm khoảng 34% tổng cung toàn cầu, với sản lượng dự báo sẽ tăng 5,5% lên 3,43 triệu tấn trong năm nay và diện tích trồng ước tính tăng 110. Giá cao su loại dùng sản xuất lốp xe đã giảm từ sau khi đạt kỷ lục cao trên 6 USD/kg hồi tháng 02/2011, do lo ngại về triển vọng hồi phục kinh tế sau khi bạo loạn gia tăng tại Trung Đông và lo ngại về ảnh hưởng của trận động đất và sóng thần tại Nhật Bản gây nên làn sóng bán tháo tại Sở giao dịch hàng hóa Tokyo. Hiện nay Việt Nam đã bắt đầu vào mùa cạo mủ cao su giúp nguồn cung tăng lên, ngoài ra chính sách thắt chặt tiền tệ của Trung Quốc để kiềm chế lạm phát khiến các doanh nghiệp nhậu khẩu cao su gặp khó khăn.

Do đó, giá và khối lượng xuất khẩu cao su sang Trung Quốc đã giảm đáng kể. 4 a/ Tình hình phát triển ngành cao su trên thế giới 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 (Websre and Baulkwill, 1989). Sản lượng cao su của thế giới năm 1990 khoảng 6,4x106 tấn, nhưng nhu cầu khoảng 8,0x106 tấn.

Tổng giá trị vượt quá 4,5 tỷ USD hàng năm và hầu hết tất cả đều phục vụ cho thương mại. Ước lượng nhu cầu sử dụng cao su hằng năm sẽ tăng 4,8% trong khoảng thời gian từ 1980 đến 2000, từ 13 triệu tấn năm 1980 lên 33,5 triệu tấn vào cuối thế kỷ này (Wessel, 1990). Một vài năm gần đây, do tác động của cuộc khủng hoảng kinh tế thế giới vào công nghiệp tự động, làm cho cao su tự nhiên ở mức thấp cả về sản lượng lẫn giá cả. Tuy nhiên, từ cuối năm 1993 trở đi nhu cầu cao su tự nhiên đã gia tăng do sự phát triển trở lại của công nghiệp tự động và các ngành công nghiệp khác.

Giá cao su đã tăng từ 700 USD/tấn lên 2000 USD/tấn. Hiện tại, Việt Nam đứng thứ 4 về sản xuất cao su trên thế giới và Tổng Công Ty Cao Su Việt Nam nhận cung cấp cao su cho nhiều nước như: Nhật, Đức, Anh, Hàn Quốc và Singapore. Hằng năm, 29 nhà máy chế biến mủ cao su với công suất 170.000 tấn/năm xả vào môi trường khoảng 4.1 triệu m3 nước thải với nồng độ các chất ô nhiễm cao. Nước thải của nhà máy sơ chế mủ cao su đã gây ô nhiễm nặng nề đến môi trường nước mặt, nước ngầm và không khí.

Việc ô nhiễm này đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của nhân dân khu vực xung quanh nhà máy. Do đó việc xử lý ô nhiễm, đưa thành sản xuất sạch hơn (đặc biệt là nước thải) cho các nhà máy chế biến mủ cao su là thực sự cần thiết.