CHƯƠNG 1. Các nguồn phát sinh amoni vàphotphat trong tự nhiên Nitơ làmột trong những thành phần quan trọng tham gia vào nhiều quá trình sinh hóa trong cơ thể của động, thực vật. Đồng thời nitơ tồn tại ở rất nhiều dạng hợp chất vô cơ, hữu cơ trong tự nhiên, cũng như trong các sản phẩm công nghiệp vànông nghiệp. Trong các hợp chất hóa học, nitơ tồn tại ở nhiều dạng khác nhau từ dạng khử như NH4+, NH3 đến dạng oxy hóa như nitrat [80].
Do nguyên tố nitơ ở nhiều trạng thái hóa trị khác nhau nên tồn tại ở nhiều hợp chất hóa học, tham gia vàchuyển hóa trong nhiều chu trì nh khác nhau. Trong môi trường hiếu khí,thực vật chết và protein động vật bị các vi sinh vật (VSV) phân hủy thải ra amoni và một phần amoni bị oxy hóa thành nitrat/nitrit. Nitrat, nh cố định đạm tham gia xây dựng tế amoni từ phân hủy hiếu khívàtừ quátrì bào thực vật, VSV dưới dạng hợp chất hữu cơ. Các động vật sử dụng các hợp chất hữu cơ để sản xuất protein.
Như vậy, trong tự nhiên, các hợp chất của nitơ từ môi trường vào cơ thể sinh vật qua nhiều dạng biến đổi sinh học, hóa học phức tạp rồi trở lại môi trường tạo thành một chu trình [85]. Tương tự như nitơ, photpho lànguyên tố cơ bản của sự sống. Các hợp chất nh sinh hóa của tế bào động của photpho làthành phần tham gia vào các quátrì vật, thực vật. Tuy nhiên, trong tự nhiên photpho chỉ tồn tại ở trạng thái hóa trị +5 nên các hợp chất photpho tồn tại không nhiều như các hợp chất của nitơ.
Các hợp chất chí nh của photpho bao gồm hợp chất muối và este của axit photphoric. Khi phân li axit photphoric tạo thành các gốc photphat [114]. Vi sinh vật sử dụng photphat để tạo ra các hợp chất hữu cơ chứa photphat trong các tế bào như: axit nucleic, photpho lipit. Các hợp chất của photpho từ môi trường thâm nhập vào cơ thể sinh vật qua nhiều cách khác nhau, tham gia vào nh biến đổi hóa học, sinh học phức tạp để tạo năng lượng vàxây các quátrì dựng tế bào sống, sau đó trở lại môi trường tạo thành chu trì nh của P [96].
Nguồn gốc photphat tự nhiên chủ yếu do quátrình phân hủy các hợp chất P hữu cơ do các VSV thực hiện. Khi cósự mất cân bằng trong chu trì nh chuyển hóa của VSV, photphat tích tụ gây nên hiện tượng ô nhiễm. Trong môi trường, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 photphat chỉ tồn tại trong nước, đất vàtrầm tích do tí nh chất không bay hơi và dễ tạo thành các kết tủa với ion nhôm, sắt, canxi. Hợp chất nitơ có trong nước thải chưa qua xử lýchủ yếu nằm ở dạng hợp chất hữu cơ chứa nitơ dạng tan và không tan (protein, axit amin, amin, urin.
nh thủy phân hợp chất hữu cơ chứa nitơ do VSV diễn ra rất nhanh Quátrì vàtạo ra sản phẩm chính làamoni. Thành phần nitơ trong thức ăn của người và động vật nói chung chỉ được cơ thể hấp thu một phần, phần còn lại được thải ra dưới dạng chất rắn (phân) vàcác chất bài tiết khác (nước tiểu, mồ hôi) [14]. Một số nguồn nước thải công nghiệp như: nhà máy than, nhà máy chế biến sữa, công nghiệp giấy vàbột giấy, các ngành công nghiệp thuộc da, sản xuất phân bón hay trong một số ngành nghề đặc biệt như chế biến mủ cao su, chế biến tơ tằm, thuộc da, chăn nuôi… cũng thải ra một lượng nước thải đáng kể chứa hợp chất nitơ vàphotpho. Hợp chất nitơ trong nước thải làcác hợp chất amoniac, protein, peptid, axit amin, amin cũng như các thành phần khác trong chất thải rắn vàlỏng [21], [135].
Mỗi người hàng ngày tiêu thụ 5 - 16 gam nitơ dưới dạng protein vàthải ra khoảng 30% trong số đó. Hàm lượng nitơ thải qua nước tiểu lớn hơn trong phân khoảng 8 lần. Các hợp chất chứa nitơ, đặc biệt làprotein, và urin trong nước tiểu bị thuỷ phân rất nhanh tạo thành amoni/amoniac. Trong các bể tự hoại xảy ra quátrình phân hủy yếm khícác chất thải, quátrình phân hủy này làm giảm đáng kể lượng chất hữu cơ dạng cacbon nhưng hợp chất chứa nitơ giảm không đáng kể, trừ một phần nhỏ tham gia vào cấu trúc tế bào vi sinh vật.
Hàm lượng hợp chất nitơ trong nước thải từ các bể phốt cao hơn so với các nguồn thải chưa qua phân huỷ yếm khí. Trong nước thải sinh hoạt, nitrat và nitrit có hàm lượng rất thấp do lượng oxy hoàtan vàmật độ vi sinh tự dưỡng thấp. Thành phần amoni chiếm 60 - 80% hàm lượng nitơ tổng trong nước thải sinh hoạt [23]. Các nguồn phát sinh nước thải có chứa nhiều amoni và photphat 1.
Nước thải ngành chế biến mủ cao su Ngành công nghiệp cao su đang phát triển nhanh theo đà tăng trưởng kinh tế và đã đóng góp một phần không nhỏ cho GDP của đất nước. Từ năm 2000 đến nay, diện tích, năng suất vàsản lượng mủ cao su của nước ta không ngừng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 tăng lên. Đến năm 2016, Việt Nam đứng thứ 3 thế giới về sản lượng mủ cao su (1,032 triệu tấn) và đứng đầu thế giới về năng suất vườn cây cao su (1,688 tấn/ha) [8]. Đặc trưng nước thải chế biến mủ cao su Trong chế biến cao su thiên nhiên (CSTN), nước thải phát sinh chủ yếu từ các công đoạn khuấy trộn, đánh đông mủ cao su vàvệ sinh bồn chứa, mương đánh đông, thiết bị, nhà xưởng.
Theo Viện Nghiên cứu cao su Việt Nam, lượng nước thải phát sinh trung bình trong chế biến CSTN tại nước ta khoảng 25 m3 nước thải/tấn sản phẩm, trong khi đó mức này tại Thái Lan là5,2 – 13,4 m3 nước thải/tấn sản phẩm [8]. Thành phần chất ônhiễm trong nước thải chế biến mủ cao su Công đoạn Thành Đơn Sản xuất mủ cốm Cống TT Sản xuất phần vị Đánh Cán cắt chung mủ ly tâm đông cốm 1 pH - 4,7 - 5,49 5,27 - 5,59 4,5 - 4,81 5,9 - 7,5 2 COD mg/l 4. Đặc trưng nước thải Nhàmáy chế biến cao su - Công ty TNHH 74 Nhàmáy chế biến cao su – Công ty TNHH 74, xãIa Kla, huyện Đức Cơ, tỉnh Gia Lai, cócông suất thiết kế 5.000 tấn sản phẩm/năm. Tổng lượng nước thải hiện nay của Nhàmáy khoảng 500 m3/ngày.
Nhà máy đã xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải với công suất thiết kế 800 m3/ngày.đêm nhằm đáp ứng nhu cầu XLNT hiện tại và đảm bảo công suất xử lýkhi nhàmáy hoạt động đủ công suất thiết kế. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Khảo sát và lấy mẫu nước thải Nhà máy chế biển mủ cao su Công ty TNHH 74 Nước thải của nhàmáy phát sinh chủ yếu từ công đoạn đánh đông mủ cao su, cán ép sản phẩm vàvệ sinh thiết bị, nhà xưởng. Nước thải công đoạn đánh đông mủ cao su còn chứa nhiều hạt cao su chưa đông tụ, các loại axit, đường, lipit vàprotein.
Nồng độ các chất ônhiễm trong nước thải chế biến mủ cao su phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: mùa vụ sản xuất; khoảng cách vận chuyển mủ từ nơi cạo mủ về nhàmáy; kỹ thuật đánh đông và vận hành các thiết bị của công nhân; điều kiện vàkhả năng đảo trộn trong đánh đông; lượng nước sử dụng trong các công đoạn. Kết quả khảo sát, lấy mẫu vàphân tích mẫu nước thải (Hì nh 1.2) của Nhàmáy chế biến cao su - Công ty TNHH 74 (nước thải tại bể gom của hệ thống XLNT của nhàmáy) cho thấy: Nước thải trước xử lýcủa nhàmáy cópH thấp, mức độ ônhiễm rất cao, chủ yếu làTSS, BOD, COD vàTN. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 Như vậy, nồng độ các chất ônhiễm trong nước thải trước khi xử lýcủa Nhà máy chế biến mủ cao su – Công ty TNHH 74 đều cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép nhiều. Tỷ lệ N-NH4+/TN trong nước thải của Nhàmáy chế biến mủ cao su 74 tương đối ổn định, khoảng 0,58 – 0,68.
Tỷ lệ này phụ thuộc vào lượng NH3 sử dụng để chống đông trong quá trình thu gom và vận chuyển mủ cao su. Đặc trưng nước thải Nhà máy chế biến mủ cao su Công ty TNHH 74 Đơn Kết quả TT Thông số vị Tháng 3/2017 Tháng 8/2017 Tháng 11/2017 1 pH - 5,1 5,8 4,7 2 COD mg/L 4.104 4 TSS mg/L 784 942 984 5 PO43--P mg/L 116 122 134 6 T-P mg/L 162 174 197 7 NH4-N mg/L 168 202 214 8 TN mg/L 275 294 320 9 Mg mg/L 29 38 48 10 Ca mg/L 10 12 13 Hầu hết các cơ sở chế biến mủ cao su phía Nam đều đã đầu tư hệ thống xử lý nước thải, tuy nhiên phần lớn các hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ xử lýtruyền thống, chưa đáp ứng được hiệu quả xử lýcác chất ônhiễm, đặc biệt làchỉ tiêu amoni. Hiệu quả xử lýcủa các công nghệ vẫn chưa đạt về cả 3 yếu tố: kỹ thuật, kinh tế - xãhội và môi trường, vẫn còn nhiều tồn tại đối với công nghệ XLNT nhàmáy chế biến mủ cao su, cụ thể như sau [4]: - Các nhàmáy chế biến mủ cao su chưa đầu tư những công nghệ mới trong sản xuất vàxử lý nước thải. - Công nghệ XLNT hiện nay của các nhàmáy chế biến mủ cao su làhồ sinh học, bể tách mủ, bể tuyển nổi, bể sinh học kỵ khí (UASB), mương ôxy hóa… để XLNT.
Hiệu suất vàtải trọng xử lýthấp, cần nhiều diện tí ch xây dựng, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 thời gian xử lý dài nhưng vẫn khó có khả năng xử lý triệt để các thành phần nitơ, photpho cótrong nước thải. Nước rỉ rác Nước rỉ từ bãi chôn lấp (còn gọi là nước rỉ rác) là nước bẩn, thấm qua lớp rác của các ôchôn lấp, được coi làmột loại nước thải có tác động đến môi trường lớn nhất cósự hiện diện của NH4+, PO43-, muối vàcác chất hữu cơ. Thành phần vàtí nh chất nước rỉ rác điển hì nh [67] Đơn Bãi mới Bãi lâu năm TT Thành phần vị Giá trị Trung bình (Trên 10 năm) 1 Độ pH - 4,5 - 7,5 6 6,6 - 7,5 2 BOD5 mg/L 2.000 500 100 - 400 6 Nitơ hữu cơ mg/L 10 - 800 200 80 - 120 7 Amoniac mg/L 10 - 800 200 20 - 40 8 Nitrat mg/L 5 - 40 25 5 - 10 9 Tổng P mg/L 5 - 100 30 5 - 10 10 Orthophotpho mg/L 4 - 80 20 4-8 11 Độ kiềm mg/L 1.000 300 20 - 50 Nước rỉ rác nếu xả thải chưa qua xử lý sẽ gây ra nhiều vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng.