Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến cao su tại Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế quốc dân với diện tích trồng cao su đạt gần 300.000 ha và sản lượng khoảng 185 nghìn tấn vào cuối thập niên 1990, dự kiến tăng lên 700.000 ha và 300 nghìn tấn vào năm 2010. Công nghiệp cao su không chỉ cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp mà còn góp phần phủ xanh đất trống, bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, quá trình chế biến mủ cao su phát sinh lượng lớn nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, với COD lên đến 2.000 mg/l và BOD khoảng 1.000 mg/l, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

Luận văn tập trung thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty Cổ phần Găng Việt với công suất 2.700 m³/ngày, nhằm đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 01-MT:2015/BTNMT. Mục tiêu cụ thể gồm lựa chọn hai phương án công nghệ xử lý phù hợp, tính toán chi phí đầu tư và vận hành, so sánh hiệu quả để đề xuất phương án tối ưu. Nghiên cứu được thực hiện tại nhà máy Găng Việt, Bình Dương, trong năm 2020, với ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe người dân và tuân thủ quy định pháp luật về bảo vệ môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải chế biến cao su với các đặc điểm như pH thấp (4,2 – 5,5), hàm lượng chất hữu cơ cao, chứa protein, acid fomic, N-NH3 và các hạt cao su huyền phù. Các khái niệm chính bao gồm:

  • BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa, chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ.
  • COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học, đo tổng lượng chất hữu cơ trong nước thải.
  • Xử lý sinh học kỵ khí và hiếu khí: Sử dụng vi sinh vật để phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn.
  • Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Bể sinh học kỵ khí hiệu quả trong xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao.
  • Bể Aerotank: Bể sinh học hiếu khí giúp khử BOD, COD còn lại và giảm mùi hôi.

Hai mô hình công nghệ được đề xuất gồm phương án sử dụng bể UASB kết hợp bể Anoxic và Aerotank, và phương án thay thế bể Aerotank bằng mương oxy hóa hiếu khí.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ khảo sát thực tế tại Công ty Găng Việt, phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm nước thải, đồng thời tham khảo tài liệu chuyên ngành và các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ lưu lượng nước thải 2.700 m³/ngày của nhà máy.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Phân tích thành phần nước thải: Xác định pH, COD, BOD, SS, tổng Nitơ, tổng Photpho.
  • Tính toán thiết kế các công trình xử lý: Sử dụng công thức toán học và phần mềm AutoCAD, Excel để thiết kế bể, hệ thống khí, bơm.
  • So sánh hiệu quả xử lý và chi phí: Đánh giá hiệu suất xử lý từng công trình, tính toán chi phí đầu tư và vận hành theo từng phương án.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập số liệu và khảo sát thực tế trong 3 tháng, thiết kế và tính toán trong 4 tháng, hoàn thiện luận văn trong 1 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc điểm nước thải đầu vào: Nước thải có pH 5,5; COD trung bình 3.500 mg/l; BOD 2.500 mg/l; SS 530 mg/l; tổng Nitơ 150 mg/l; lưu lượng 2.700 m³/ngày. Tỷ lệ BOD/COD từ 0,6 đến 0,88, phù hợp cho xử lý sinh học.

  2. Hiệu quả xử lý phương án 1 (bể UASB + Anoxic + Aerotank + bể lọc áp lực):

    • BOD giảm từ 2.500 mg/l xuống còn 17 mg/l (giảm 99,3%).
    • COD giảm từ 3.500 mg/l xuống còn 474 mg/l (giảm 86,4%).
    • SS giảm từ 530 mg/l xuống còn 38 mg/l (giảm 92,8%).
    • Tổng Nitơ giảm 90%.

  3. Hiệu quả xử lý phương án 2 (bể UASB + mương oxy hóa):

    • BOD giảm từ 2.500 mg/l xuống còn 17 mg/l (giảm 99,3%).
    • COD giảm từ 3.500 mg/l xuống còn 474 mg/l (giảm 86,4%).
    • SS giảm từ 530 mg/l xuống còn 38 mg/l (giảm 92,8%).
    • Tổng Nitơ giảm 90%.

  4. Chi phí vận hành và đầu tư: Phương án 1 có chi phí đầu tư và vận hành cao hơn do sử dụng bể lọc áp lực và hệ thống phức tạp hơn. Phương án 2 tiết kiệm chi phí hơn nhưng yêu cầu diện tích mặt bằng lớn hơn do mương oxy hóa.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả xử lý của cả hai phương án đều đạt tiêu chuẩn QCVN 01-MT:2015/BTNMT, đảm bảo giảm đáng kể các chỉ tiêu ô nhiễm. Phương án 1 ưu việt về mặt diện tích và kiểm soát mùi hôi nhờ bể lọc áp lực, phù hợp với khu vực có mật độ dân cư cao. Phương án 2 tận dụng mương oxy hóa giúp giảm chi phí vận hành, thích hợp với nhà máy có diện tích rộng.

So sánh với các nghiên cứu trong khu vực Đông Nam Á, kết quả phù hợp với công nghệ xử lý sinh học kỵ khí - hiếu khí phổ biến tại Malaysia và Indonesia. Việc lựa chọn công nghệ cần cân nhắc giữa chi phí, diện tích và yêu cầu vận hành. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý BOD, COD, SS giữa hai phương án và bảng tổng hợp chi phí đầu tư, vận hành.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai phương án 1 tại Công ty Găng Việt nhằm đảm bảo hiệu quả xử lý cao, phù hợp với diện tích nhà máy và yêu cầu kiểm soát mùi hôi. Thời gian hoàn thành dự kiến 12 tháng, do phòng kỹ thuật và nhà thầu thi công thực hiện.

  2. Tăng cường giám sát chất lượng nước thải đầu ra định kỳ hàng tháng để đảm bảo duy trì tiêu chuẩn QCVN 01-MT:2015/BTNMT, do bộ phận môi trường nhà máy chịu trách nhiệm.

  3. Đào tạo nhân viên vận hành hệ thống xử lý nước thải về kỹ thuật vận hành và bảo trì thiết bị, nâng cao hiệu quả và tuổi thọ công trình, thực hiện trong 3 tháng đầu sau khi lắp đặt.

  4. Xây dựng kế hoạch bảo trì định kỳ và xử lý bùn thải nhằm giảm thiểu ô nhiễm thứ cấp và đảm bảo vận hành ổn định, do phòng kỹ thuật phối hợp với đơn vị xử lý bùn chuyên nghiệp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý môi trường tại doanh nghiệp chế biến cao su: Nắm bắt công nghệ xử lý nước thải phù hợp, tối ưu chi phí và tuân thủ quy định pháp luật.

  2. Chuyên gia kỹ thuật môi trường và kỹ sư thiết kế hệ thống xử lý nước thải: Tham khảo các phương pháp tính toán, thiết kế chi tiết các công trình xử lý nước thải công nghiệp.

  3. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Đánh giá hiệu quả công nghệ xử lý nước thải, xây dựng chính sách và quy chuẩn kỹ thuật phù hợp.

  4. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường: Học tập mô hình nghiên cứu thực tiễn, áp dụng kiến thức lý thuyết vào thiết kế hệ thống xử lý nước thải.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao phải xử lý nước thải chế biến cao su?
    Nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, pH thấp, gây ô nhiễm nguồn nước, phát sinh mùi hôi và ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng. Xử lý giúp bảo vệ môi trường và tuân thủ quy định pháp luật.

  2. Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí và hiếu khí khác nhau thế nào?
    Xử lý kỵ khí không có oxy hòa tan, phân hủy chất hữu cơ thành khí methane và CO2; xử lý hiếu khí có oxy, vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ thành CO2 và nước, giúp giảm mùi và xử lý triệt để hơn.

  3. Làm thế nào để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp?
    Cần xem xét đặc điểm nước thải, diện tích mặt bằng, chi phí đầu tư và vận hành, yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra, cũng như điều kiện địa phương và quy định pháp luật.

  4. Chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải gồm những gì?
    Bao gồm chi phí điện năng, hóa chất, nhân công, bảo trì thiết bị và xử lý bùn thải. Chi phí này cần được tính toán kỹ để đảm bảo hiệu quả kinh tế và vận hành ổn định.

  5. Làm sao đảm bảo hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả lâu dài?
    Cần đào tạo nhân viên vận hành, thực hiện bảo trì định kỳ, giám sát chất lượng nước thải thường xuyên và điều chỉnh quy trình xử lý khi cần thiết.

Kết luận

  • Nước thải chế biến cao su có đặc điểm pH thấp, hàm lượng hữu cơ cao, cần xử lý triệt để để bảo vệ môi trường.
  • Hai phương án công nghệ xử lý nước thải được thiết kế và tính toán chi tiết, đều đạt tiêu chuẩn QCVN 01-MT:2015/BTNMT.
  • Phương án 1 ưu tiên sử dụng bể UASB kết hợp bể Anoxic và Aerotank, phù hợp với diện tích hạn chế và kiểm soát mùi tốt.
  • Phương án 2 sử dụng mương oxy hóa giúp giảm chi phí vận hành nhưng yêu cầu diện tích lớn hơn.
  • Đề xuất triển khai phương án 1 tại Công ty Găng Việt, đồng thời xây dựng kế hoạch vận hành, bảo trì và giám sát chất lượng nước thải định kỳ.

Tiếp theo, cần tiến hành thiết kế chi tiết, thi công và vận hành thử nghiệm hệ thống xử lý nước thải. Mọi tổ chức và cá nhân quan tâm có thể liên hệ phòng kỹ thuật Công ty Găng Việt để trao đổi và hợp tác phát triển công nghệ xử lý nước thải hiệu quả hơn.