Ứng Dụng Quá Trình SHARON Trong Xử Lý Nước Thải Sản Xuất Găng Tay Cao Su

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật môi trường nghiên cứu ứng dụng quá trình Sharon trong xử lý nước thải sản xuất găng tay cao su hiệu quả.

• Tác giả: Huỳnh Thị Diệu Hương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Phước Dân
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Ứng Dụng Quá Trình SHARON Trong Xử Lý Nước Thải Sản Xuất Găng Tay Cao Su
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về nước thải sản xuất găng tay cao su
• 1.2. Các quá trình hóa lý và sinh học để xử lý nitơ
• 1.2.1. Các nguồn ô nhiễm và các vấn đề về môi trường
• 1.2.2. Các quá trình xử lý hóa lý
• 1.2.3. Quá trình nitrate hóa - khử nitrate
• 1.2.4. Các quá trình sinh học mới để xử lý nitơ
• 1.3. Quá trình SHARON
• 1.3.1. Tổng quan về quá trình SHARON
• 1.3.2. Quá trình SHARON – ANAMMOX
• 1.3.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng quá trình SHARON
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Thí nghiệm 1 – Đánh giá hiệu quả xử lý nitơ trong quá trình SHARON
• 2.2.1. Mô hình SHARON
• 2.2.2. Vật liệu thí nghiệm
• 2.3. Thí nghiệm 2 – Đánh giá hoạt tính sinh khối AOB, NOB và khử nitrite
• 2.3.1. Vật liệu thí nghiệm
• 2.3.2. Điều kiện thí nghiệm
• 2.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiệu quả xử lý nitơ
• 3.1.1. Giai đoạn thích nghi
• 3.1.2. Giai đoạn vận hành
• 3.2. Sự thay đổi độ kiềm, sự tiêu thụ COD và khảo sát khả năng xử lý các thành phần nitơ trong 24 giờ
• 3.2.1. Sự thay đổi độ kiềm
• 3.2.2. Hiệu suất tiêu thụ COD
• 3.2.3. Khảo sát khả năng xử lý các thành phần nitơ trong 1 chu kỳ 24 giờ
• 3.3. Đánh giá hoạt tính bùn
• 3.3.1. Đánh giá hoạt tính bùn AOB, NOB
• 3.3.2. Đánh giá hoạt tính bùn khử nitrite
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ứng Dụng SHARON Xử Lý Nước Thải Cao Su

Nước thải từ các nhà máy chế biến cao su, đặc biệt là từ sản xuất găng tay cao su, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lý triệt để. Do đó, việc đánh giá và đưa ra phương án xử lý hiệu quả là vô cùng cần thiết. Găng tay cao su được sản xuất từ nguyên liệu chính là cao su thiên nhiên – mủ Latex. Latex là một chất lỏng phức hợp, với thành phần và tính chất khác nhau tùy theo loại. Về cơ bản, nó là một trạng thái nhũ tương của các hạt phân tử cao su trong môi trường phân tán lỏng. Latex cao su được chia thành hai loại: Latex cao su thiên nhiên (NR) và latex cao su tổng hợp (Synthetic rubber). Nước thải sản xuất găng tay cao su thường chứa nhiều chất ô nhiễm, đòi hỏi các phương pháp xử lý hiệu quả.

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

Đặc tính ô nhiễm của nước thải sản xuất găng tay cao su rất đa dạng. Theo số liệu từ Công ty cổ phần Khải Hoàn (2015), độ pH của nước thải thường dao động từ 6.5 đến 8.0. Nồng độ COD có thể từ 150 đến 1500 mg/L, SS từ 150 đến 300 mg/L, N-NH4+ từ 30 đến 200 mg/L, Tổng N từ 50 đến 300 mg/L và Tổng P từ 5 đến 15 mg/L. Hơn 90% chất rắn trong nước thải là chất hữu cơ, bao gồm protein, lipid, carbohydrate và các hợp chất khác từ mủ cao su và quá trình chế biến. Tỷ lệ C/N thấp và nồng độ nitơ cao là những thách thức lớn trong xử lý nước thải này. Nước thải sau keo tụ, hóa lý có nhiệt độ khoảng 35°C, thích hợp cho quá trình SHARON.

1.2. Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Sản Xuất Cao Su

Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải sản xuất cao su, bao gồm các quá trình hóa lý như keo tụ, lắng, lọc, và các quá trình sinh học như bùn hoạt tính, aerotank, và các công nghệ tiên tiến hơn như quá trình SHARON. Các phương pháp hóa lý thường được sử dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và một phần COD. Tuy nhiên, để xử lý triệt để các chất ô nhiễm, đặc biệt là nitơ, các quá trình sinh học thường được ưu tiên. Quá trình SHARON, với khả năng loại bỏ ammonia hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ cao và C/N thấp, đang ngày càng được quan tâm và ứng dụng rộng rãi.

II. Thách Thức Xử Lý Nitơ Trong Nước Thải Găng Tay Cao Su

Việc xử lý nitơ trong nước thải sản xuất găng tay cao su đặt ra nhiều thách thức. Các phương pháp truyền thống như nitrate hóa và khử nitrate đòi hỏi lượng oxy lớn và nguồn carbon bổ sung, làm tăng chi phí vận hành và năng lượng. Ngoài ra, sự hiện diện của các chất ức chế sinh học trong nước thải cao su có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của các quá trình sinh học. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp xử lý nitơ hiệu quả, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường là vô cùng quan trọng. Quá trình SHARON nổi lên như một giải pháp tiềm năng, đặc biệt trong điều kiện nước thải có nhiệt độ cao và tỷ lệ C/N thấp.

2.1. Vấn Đề Ô Nhiễm Nitơ và Tác Động Đến Môi Trường

Nitơ trong nước thải, đặc biệt là ammonia, gây ra nhiều vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nồng độ ammonia cao có thể gây độc cho các loài thủy sinh, dẫn đến suy giảm đa dạng sinh học. Ngoài ra, ammonia có thể chuyển hóa thành nitrite và nitrate, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Sự phú dưỡng do nitơ gây ra cũng dẫn đến sự phát triển quá mức của tảo, làm suy giảm oxy hòa tan và ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước.

2.2. Ưu và Nhược Điểm của Phương Pháp Xử Lý Nitơ Truyền Thống

Phương pháp xử lý nitơ truyền thống, bao gồm nitrate hóa và khử nitrate, đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều năm. Nitrate hóa là quá trình oxy hóa ammonia thành nitrate, đòi hỏi lượng oxy lớn và sự hoạt động của vi khuẩn nitrate hóa. Khử nitrate là quá trình chuyển đổi nitrate thành khí nitơ, đòi hỏi nguồn carbon hữu cơ và điều kiện thiếu oxy. Mặc dù hiệu quả, phương pháp này có nhiều nhược điểm như chi phí vận hành cao, tiêu thụ năng lượng lớn, và tạo ra lượng bùn thải đáng kể. Do đó, việc tìm kiếm các công nghệ thay thế hiệu quả hơn là cần thiết.

III. Quá Trình SHARON Giải Pháp Xử Lý Nước Thải Cao Su Hiệu Quả

Quá trình SHARON (Single reactor system for High activity Ammonia Removal Over Nitrite) là một công nghệ sinh học tiên tiến để xử lý nitơ trong nước thải. Điểm đặc biệt của SHARON là nó loại bỏ ammonia thông qua quá trình nitrite hóa bán phần, tức là chuyển đổi ammonia thành nitrite thay vì nitrate. Điều này giúp giảm lượng oxy cần thiết và loại bỏ nhu cầu bổ sung carbon, làm cho quá trình tiết kiệm chi phí và năng lượng hơn. SHARON đặc biệt phù hợp với nước thải có nhiệt độ cao và tỷ lệ C/N thấp, như nước thải sản xuất găng tay cao su.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động của Quá Trình SHARON

Quá trình SHARON dựa trên hoạt động của vi khuẩn oxy hóa ammonia (AOB) và vi khuẩn khử nitrite. AOB chuyển đổi ammonia thành nitrite trong điều kiện hiếu khí. Sau đó, vi khuẩn khử nitrite chuyển đổi nitrite thành khí nitơ trong điều kiện thiếu oxy. Việc duy trì nhiệt độ cao (≥ 25°C) và thời gian lưu bùn ngắn giúp ức chế sự phát triển của vi khuẩn oxy hóa nitrite (NOB), đảm bảo quá trình nitrite hóa bán phần diễn ra hiệu quả.

3.2. Ưu Điểm Vượt Trội của SHARON So Với Công Nghệ Cũ

So với quá trình nitrate hóa/khử nitrate thông thường, SHARON tiết kiệm đến 25% năng lượng tiêu thụ cho thổi khí. Chi phí hóa chất cũng giảm đáng kể do nhu cầu COD giảm 40% cho khử nitrite. Lượng bùn sinh ra ít hơn 30% và lượng phát thải CO2 giảm 20% (Mulder và cộng sự, 2001). Đặc biệt, SHARON không yêu cầu bổ sung nguồn carbon, làm giảm chi phí vận hành và đơn giản hóa quá trình xử lý.

3.3. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả SHARON

Hiệu quả của quá trình SHARON phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ, pH, oxy hòa tan (DO), thời gian lưu bùn (SRT), và nồng độ ammonia đầu vào. Nhiệt độ cao (≥ 25°C) thúc đẩy hoạt động của AOB và ức chế NOB. pH cần được duy trì trong khoảng 7.0-8.0 để đảm bảo hoạt động tối ưu của vi khuẩn. DO cần được kiểm soát để duy trì điều kiện hiếu khí cho AOB và điều kiện thiếu oxy cho khử nitrite. SRT cần được điều chỉnh để ngăn chặn sự phát triển của NOB. Nồng độ ammonia đầu vào cũng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và hiệu quả xử lý.

IV. Nghiên Cứu Ứng Dụng SHARON Trong Xử Lý Nước Thải Cao Su Thực Tế

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng mô hình SHARON để xử lý nước thải sản xuất găng tay cao su, với mục tiêu đánh giá hiệu quả loại bỏ ammonia và các chất ô nhiễm khác. Các thí nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm, sử dụng nước thải thực tế từ một nhà máy sản xuất găng tay cao su. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc áp dụng SHARON trong xử lý nước thải loại này, góp phần bảo vệ môi trường và tài nguyên nước.

4.1. Phương Pháp Nghiên Cứu và Thiết Lập Mô Hình SHARON

Nghiên cứu sử dụng mô hình SHARON quy mô phòng thí nghiệm với thể tích 30L. Nước thải được thu thập từ bể điều hòa (sau xử lý keo tụ) của trạm xử lý nước thải sản xuất găng tay cao su. Quá trình thí nghiệm bao gồm làm giàu sinh khối AOB, thích nghi vi khuẩn khử nitrite, và vận hành mô hình SHARON ở nhiệt độ ≥ 31°C. Các thông số như nồng độ ammonia, nitrite, nitrate, COD, SS, và pH được theo dõi và phân tích thường xuyên.

4.2. Kết Quả Đánh Giá Hiệu Quả Xử Lý Nitơ Bằng SHARON

Trong 53 ngày đầu, nghiên cứu đã làm giàu và thích nghi bùn vi khuẩn oxy hóa ammonia (AOB), ức chế vi khuẩn oxy hóa nitrite (NOB) thành công dưới các điều kiện thí nghiệm là thổi khí gián đoạn kết hợp với thiếu khí: hiếu khí = 20’: 60’, DO 1,5 - 2 mg/L, pH đầu vào 7,5 – 8,0; nhiệt độ ≥ 31oC, HRT = SRT = 1 ngày. Từ ngày 55 đến ngày 85, vi khuẩn khử nitrite được thích nghi trong điều kiện giống như giai đoạn trước và methanol 1% được châm vào quá trình khử nitrite. Cuối cùng là quá trình vận hành mô hình SHARON tương tự như quá trình thích nghi vi khuẩn khử nitrite. Sự thay đổi độ kiềm trong nghiên cứu nằm trong khoảng 3,95 đến 7,3 mgCaCO3/mgN- NH4+ và pH 7,5 – 8,0 không gây ảnh hưởng đến độ kiềm. Hiệu quả chuyển hóa ammonia trung bình 80 ± 8% nhưng nồng độ ammonia còn cao (30 mg/L) chưa đạt yêu cầu. Hiệu suất tiêu thụ COD đạt 83% và lượng COD tiêu thụ để khử nitrite là 2,36 gCOD/gN-NO2 đối với nước giả thải và tương tự với nước thải sản xuất găng tay cao su là 2,64 gCOD/gN-NO2.

4.3. Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học và Nồng Độ Sinh Khối

Nghiên cứu cũng tiến hành đánh giá hoạt tính của AOB, NOB, và vi khuẩn khử nitrite. Kết quả cho thấy hoạt tính AOB có khả năng chuyển hóa là 1,3 gN-NH4+/gVSS/ngày, hoạt tính NOB là 0,0025 gN-NO3-/gVSS/ngày và hoạt tính vi khuẩn khử nitrite là 1,89 gN-NO2- /gVSS/ngày với nước giả thải. Tương tự với nước thải sản xuất găng tay cao su là 1,02 gN-NH4+/gVSS/ngày, 0,014 gN-NO3-/gVSS/ngày và 1,92 gN-NO2-/gVSS/ngày. Nồng độ sinh khối trong bể SHARON cũng được theo dõi và đánh giá để tối ưu hóa quá trình vận hành.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Ứng Dụng Quá Trình SHARON

Nghiên cứu này đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của quá trình SHARON trong xử lý nước thải sản xuất găng tay cao su. Kết quả cho thấy SHARON có thể loại bỏ ammonia hiệu quả, giảm chi phí vận hành và năng lượng so với các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình và đánh giá hiệu quả của SHARON trong điều kiện thực tế. Việc áp dụng SHARON trong xử lý nước thải sản xuất găng tay cao su có thể góp phần quan trọng vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đánh Giá

Nghiên cứu đã thành công trong việc làm giàu sinh khối AOB và thích nghi vi khuẩn khử nitrite trong điều kiện nhiệt độ cao. Quá trình SHARON đã cho thấy hiệu quả loại bỏ ammonia đáng kể, với hiệu suất chuyển hóa ammonia trung bình là 80 ± 8%. Hoạt tính của AOB và vi khuẩn khử nitrite cũng được đánh giá, cung cấp thông tin quan trọng cho việc tối ưu hóa quá trình vận hành. Tuy nhiên, nồng độ ammonia đầu ra vẫn còn cao (30 mg/L) và chưa đạt yêu cầu, cho thấy cần có thêm các nghiên cứu để cải thiện hiệu quả xử lý.

5.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu và Ứng Dụng Tiếp Theo

Để nâng cao hiệu quả của quá trình SHARON, cần có thêm các nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố như tỷ lệ C/N, nồng độ oxy hòa tan, và sự hiện diện của các chất ức chế sinh học trong nước thải cao su. Nghiên cứu cũng nên tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế và vận hành mô hình SHARON, bao gồm việc sử dụng các vật liệu mang sinh học và các hệ thống điều khiển tự động. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu đánh giá chi phí kinh tế và hiệu quả môi trường của việc áp dụng SHARON trong thực tế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nước thải phát sinh từ ngành sản xuất găng tay cao su tại Việt Nam chứa nồng độ chất ô nhiễm nitơ rất cao, dao động từ 50 đến 300 mg/L tổng nitơ và nồng độ nitơ ammonia ($N\text{-}NH_4^+$) từ 30 đến 200 mg/L. Nguyên nhân chính bắt nguồn từ việc sử dụng một lượng lớn dung dịch ammonia nhằm chống đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và bảo quản mủ cao su tự nhiên (Latex). Khi xả thải trực tiếp ra môi trường tiếp nhận, lượng nitơ dư thừa này sẽ thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng hóa, làm suy kiệt oxy hòa tan và tiêu diệt hệ sinh thái thủy sinh.

Các công nghệ sinh học truyền thống áp dụng chu trình nitrate hóa và khử nitrate hoàn toàn bộc lộ nhiều nhược điểm nghiêm trọng khi xử lý loại nước thải này: tiêu tốn lượng oxy sục khí khổng lồ, đòi hỏi bổ sung lượng lớn nguồn carbon hữu cơ ngoại sinh do tỷ lệ C/N của dòng thải sau hóa lý rất thấp, đồng thời sinh ra khối lượng bùn thải đáng kể. Nhằm giải quyết triệt để bài toán kinh tế và kỹ thuật trên, nghiên cứu "Ứng dụng quá trình SHARON trong xử lý nước thải sản xuất găng tay cao su" được thực hiện bởi học viên Huỳnh Thị Diệu Hương dưới sự hướng dẫn của Phó giáo sư Nguyễn Phước Dân và Nghiên cứu sinh Nguyễn Như Hiển tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

Mục tiêu cụ thể của đề tài là ứng dụng và làm chủ mô hình SHARON (Single reactor system for High activity Ammonia Removal Over Nitrite) quy mô phòng thí nghiệm với dung tích 30 lít để xử lý nước giả thải và nước thải thực tế lấy tại bể điều hòa sau keo tụ của Công ty Cổ phần Khải Hoàn (KCN Bàu Bàng, tỉnh Bình Dương) ở điều kiện nhiệt độ kiểm soát $\ge 31^\circ\text{C}$. Nghiên cứu tập trung đánh giá hiệu quả chuyển hóa ammonia, khả năng làm giàu sinh khối vi khuẩn oxy hóa ammonia (AOB), ức chế vi khuẩn oxy hóa nitrite (NOB), đồng thời xác định các chỉ số tiêu thụ COD và độ kiềm. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi chứng minh khả năng cắt giảm 25% năng lượng thổi khí, giảm 40% lượng COD tiêu thụ cho quá trình khử và giảm 30% lượng bùn sinh học dư thừa so với quy trình truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng động học sinh hóa của chu trình chuyển hóa nitơ qua con đường nitrite hóa đường tắt (Partial Nitritation) và khử nitrite (Denitritation). Về mặt vi sinh, quá trình chuyển hóa ammonia trong điều kiện hiếu khí diễn ra qua hai giai đoạn liên tiếp: đầu tiên vi khuẩn AOB (Nitrosomonas) chuyển hóa $NH_4^+$ thành $NO_2^-$, sau đó vi khuẩn NOB (Nitrobacter, Nitrospira) tiếp tục oxy hóa $NO_2^-$ thành $NO_3^-$. Điểm cốt lõi của công nghệ SHARON là khai thác sự khác biệt về tốc độ sinh trưởng giữa AOB và NOB ở điều kiện nhiệt độ cao (trên $25^\circ\text{C}$ đến $40^\circ\text{C}$). Khi nhiệt độ môi trường vượt ngưỡng $31^\circ\text{C}$, tốc độ tăng trưởng cực đại của AOB lớn hơn đáng kể so với NOB.

Bằng cách vận hành bể phản ứng dòng chảy liên tục xáo trộn hoàn toàn (CSTR/Chemostat) không có tuần hoàn bùn, thời gian lưu nước (HRT) được thiết lập bằng đúng thời gian lưu bùn (SRT) ở mức 1 ngày. Điều kiện này khiến NOB có tốc độ sinh trưởng chậm hơn sẽ bị rửa trôi hoàn toàn ra khỏi hệ thống, trong khi AOB vẫn duy trì và phát triển mạnh mẽ để tích lũy nitrite. Trong pha thiếu khí kế tiếp, vi khuẩn dị dưỡng khử nitrite (Pseudomonas, Bacillus) sử dụng nguồn carbon bổ sung là dung dịch methanol 1% để chuyển hóa trực tiếp $NO_2^-$ thành khí $N_2$ tự do theo phương trình phản ứng sinh hóa: $$6NO_2^- + 3CH_3OH + 3CO_2 \rightarrow 3N_2 + 6HCO_3^- + 3H_2O$$

Phản ứng này giúp tiết kiệm 0,5 mol $O_2$ cho mỗi mol ammonia được xử lý (tương đương 25% nhu cầu oxy) và tiết kiệm 0,33 mol carbon trên mỗi mol nitơ bị khử (tương đương 40% nhu cầu COD) so với chu trình nitrate hóa hoàn toàn.

Phương pháp nghiên cứu

Mô hình thực nghiệm SHARON được chế tạo bằng vật liệu trong suốt với thể tích làm việc 30 lít, trang bị hệ thống kiểm soát nhiệt độ tự động luôn duy trì $\ge 31^\circ\text{C}$, hệ thống sục khí gián đoạn phân phối khí bọt mịn, cánh khuấy cơ học và bơm định lượng cấp nạp cơ chất liên tục. Chế độ vận hành của bể được cài đặt chu kỳ tự động 80 phút, bao gồm 60 phút hiếu khí kết hợp sục khí duy trì nồng độ oxy hòa tan (DO) từ 1,5 đến 2,0 mg/L và 20 phút thiếu khí chỉ khuấy trộn không cấp khí.

Đối tượng nghiên cứu gồm hai loại: nước giả thải chứa nồng độ $N\text{-}NH_4^+$ cố định 150 mg/L bổ sung đầy đủ nguyên tố vi lượng, và nước thải sản xuất găng tay cao su thực tế thu thập từ bể điều hòa sau xử lý keo tụ hóa lý của nhà máy Khải Hoàn với kích thước cỡ mẫu đại diện $n = 9$ đợt lấy mẫu. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu tổ hợp theo thời gian để phản ánh chính xác sự biến động tải lượng ô nhiễm của dây chuyền sản xuất.

Các chỉ tiêu lý hóa như $N\text{-}NH_4^+$, $N\text{-}NO_2^-$, $N\text{-}NO_3^-$, COD, MLSS, MLVSS, độ kiềm tổng và hàm lượng chất rắn lơ lửng được phân tích nghiêm ngặt theo Tiêu chuẩn Chuẩn hóa Phân tích Nước và Nước thải (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater - SMEWW). Các thí nghiệm đánh giá hoạt tính sinh khối vi sinh AOB, NOB và vi khuẩn khử nitrite được tiến hành theo phương pháp đo mẻ (batch test) chuyên biệt nhằm xác định chính xác tốc độ chuyển hóa riêng trên đơn vị khối lượng bùn hoạt tính bay hơi. Tiến trình nghiên cứu diễn ra liên tục từ ngày 04/07/2016 đến ngày 04/12/2016, phân chia thành ba giai đoạn chính: thích nghi và làm giàu AOB (53 ngày), thích nghi vi khuẩn khử nitrite bằng methanol (ngày 55 đến ngày 85), và vận hành ổn định trên nguồn nước thải cao su thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình vận hành thực nghiệm trên mô hình SHARON 30 lít đã ghi nhận nhiều phát hiện công nghệ nổi bật với độ ổn định cao:

Thứ nhất, mô hình đã làm giàu thành công sinh khối vi khuẩn oxy hóa ammonia và ức chế triệt để vi khuẩn NOB trong 53 ngày đầu. Hiệu quả chuyển hóa ammonia đạt mức trung bình ấn tượng $80 \pm 8%$. Phần lớn lượng ammonia đầu vào đã được chuyển hóa chọn lọc thành nitrite mà không bị oxy hóa tiếp lên nitrate, khẳng định quá trình rửa trôi NOB đã diễn ra hoàn hảo nhờ kiểm soát SRT = HRT = 1 ngày ở nhiệt độ $\ge 31^\circ\text{C}$.

Thứ hai, các thí nghiệm đo hoạt tính vi sinh riêng biệt đã chứng minh sự phân hóa rõ rệt:

• Đối với nước giả thải: Hoạt tính chuyển hóa của AOB đạt 1,30 g $N\text{-}NH_4^+/\text{g VSS/ngày}$, hoạt tính của NOB bị ức chế gần như hoàn toàn ở mức 0,0025 g $N\text{-}NO_3^-/\text{g VSS/ngày}$, và hoạt tính khử nitrite đạt 1,89 g $N\text{-}NO_2^-/\text{g VSS/ngày}$.
• Đối với nước thải găng tay cao su thực tế: Hoạt tính AOB đạt 1,02 g $N\text{-}NH_4^+/\text{g VSS/ngày}$, hoạt tính NOB duy trì ở mức rất thấp 0,014 g $N\text{-}NO_3^-/\text{g VSS/ngày}$, và hoạt tính khử nitrite đạt 1,92 g $N\text{-}NO_2^-/\text{g VSS/ngày}$.

Thứ ba, hiệu suất tiêu thụ COD tổng thể của hệ thống đạt 83%. Lượng COD thực tế tiêu thụ để khử một đơn vị nitrite là 2,36 g COD/g $N\text{-}NO_2^-$ đối với nước giả thải và 2,64 g COD/g $N\text{-}NO_2^-$ đối với nước thải găng tay cao su Khải Hoàn, bám rất sát giá trị tính toán lý thuyết khử nitrite ($2,4 \text{ g COD/g } N\text{-}NO_2^-$).

Thứ tư, tỷ lệ tiêu thụ độ kiềm thực tế đo được trong suốt quá trình dao động từ 3,95 đến 7,30 mg $CaCO_3/\text{mg } N\text{-}NH_4^+$. Khi pH đầu vào được kiểm soát trong khoảng 7,5 đến 8,0, quá trình nitrite hóa diễn ra trơn tru mà không làm sụt giảm pH của bể phản ứng xuống dưới ngưỡng ức chế sinh học.

Thảo luận kết quả

Khi biểu diễn diễn biến các thông số theo chu kỳ 24 giờ qua đồ thị phân tích nồng độ, dữ liệu phản ánh rõ ràng cơ chế chuyển hóa động học trong bể SHARON. Trong 60 phút sục hiếu khí, nồng độ ammonia giảm mạnh đi kèm với sự gia tăng tuyến tính của nồng độ nitrite, trong khi nồng độ nitrate hầu như không đổi dưới 2 mg/L. Tiếp đó, trong 20 phút thiếu khí khi châm bổ sung methanol 1%, lượng nitrite tích lũy nhanh chóng bị vi khuẩn dị dưỡng tiêu thụ hoàn toàn cùng với sự suy giảm của COD hòa tan.

Nhiệt độ nước thải sản xuất găng tay cao su sau công đoạn keo tụ hóa lý tại nhà máy Khải Hoàn thường dao động quanh ngưỡng $35^\circ\text{C}$. Đây là một lợi thế kỹ thuật vô cùng đắt giá vì hệ thống thực tế không cần tiêu tốn năng lượng để gia nhiệt nước thải như các nghiên cứu tương tự tại vùng ôn đới châu Âu. Mức tiêu hao COD thực tế 2,64 g COD/g $N\text{-}NO_2^-$ trong nước thải cao su cao hơn một chút so với 2,36 g COD/g $N\text{-}NO_2^-$ trong nước giả thải là do sự hiện diện của một lượng nhỏ hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn sót lại sau quá trình keo tụ.

Mặc dù hiệu suất chuyển hóa ammonia đạt $80 \pm 8%$, nồng độ ammonia dòng ra vẫn còn dao động ở mức khoảng 30 mg/L, chưa thể xả thải trực tiếp để đáp ứng Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Nước thải Công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT Cột A với yêu cầu $N\text{-}NH_4^+ < 5\text{ mg/L}$). Do đó, công nghệ SHARON phát huy vai trò tối ưu nhất khi đóng vai trò là modul tiền xử lý khử nitơ tải lượng cao, hoặc kết hợp với quá trình Anammox trong chuỗi công nghệ hai giai đoạn SHARON - Anammox nhằm loại bỏ 100% nhu cầu châm carbon hữu cơ.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện thực nghiệm, nghiên cứu đề xuất 4 giải pháp trọng tâm nhằm chuyển giao và ứng dụng hiệu quả công nghệ SHARON vào thực tiễn:

1. Hiệu chỉnh chu kỳ sục khí và liều lượng carbon ngoại sinh: Đội ngũ kỹ sư vận hành trạm xử lý cần tối ưu hóa tỷ lệ thời gian hiếu khí : thiếu khí (từ 60:20 phút chuyển sang 50:30 phút tùy theo tải lượng giờ cao điểm) và điều chỉnh lưu lượng châm methanol tự động theo chỉ số ORP. Mục tiêu nâng hiệu suất loại bỏ ammonia từ 80% lên trên 95%, đưa nồng độ $N\text{-}NH_4^+$ dòng ra về dưới 10 mg/L trong vòng 3 đến 6 tháng vận hành thử nghiệm.

2. Thiết kế tích hợp chuỗi công nghệ SHARON – Anammox: Các doanh nghiệp sản xuất găng tay cao su phối hợp cùng đơn vị tổng thầu EPC môi trường triển khai xây dựng modul Anammox tiếp nối sau bể SHARON. Giải pháp này giúp tận dụng dòng ra giàu $NO_2^-$ và $NH_4^+$ theo tỷ lệ mol 1:1 lý tưởng, cắt giảm 100% chi phí mua hóa chất methanol và tiết kiệm thêm 50% chi phí điện năng sục khí với lộ trình triển khai mô hình pilot quy mô 5 đến $10\text{ m}^3/\text{ngày}$ trong vòng 12 tháng.

3. Thu hồi và bảo toàn nhiệt dư dòng thải sau keo tụ: Ban quản lý nhà máy cao su cần cải tạo mạng lưới thu gom và bể keo tụ kín nhằm duy trì nhiệt độ dòng thải ổn định ở mức $32^\circ\text{C}$ đến $38^\circ\text{C}$ khi dẫn vào bể sinh học. Giải pháp này giúp triệt tiêu hoàn toàn chi phí lắp đặt thiết bị gia nhiệt cưỡng bức, hoàn thành ngay trong giai đoạn lập báo cáo nghiên cứu khả thi nâng cấp hệ thống.

4. Lắp đặt hệ thống quan trắc và điều khiển tự động online: Doanh nghiệp đầu tư lắp đặt đồng bộ các đầu dò cảm biến đo pH, DO và nhiệt độ trực tuyến bên trong bể SHARON kết nối với bộ điều khiển PLC. Thiết bị đảm bảo duy trì nghiêm ngặt dải DO từ 1,5 đến 2,0 mg/L và dải pH từ 7,5 đến 8,0, hoàn thành lắp đặt trong vòng 2 tháng để ngăn ngừa rủi ro phục hồi hoạt tính của vi khuẩn NOB.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn chuyên sâu cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư vận hành và quản lý trạm xử lý nước thải ngành chế biến cao su: Nắm vững các thông số điều khiển cốt lõi (HRT = SRT = 1 ngày, DO 1,5 - 2,0 mg/L, nhiệt độ $\ge 31^\circ\text{C}$) để khắc phục tình trạng quá tải nitơ ammonia, giảm thiểu sự cố sụt giảm bùn vi sinh và tiết kiệm chi phí hóa chất vận hành hàng tháng.
• Doanh nghiệp sản xuất găng tay và các sản phẩm từ mủ cao su thiên nhiên: Tham khảo giải pháp công nghệ tiên tiến để xây dựng phương án đầu tư nâng cấp hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn môi trường với chi phí vận hành ước tính chỉ khoảng 1,5 Euro/kg N (thấp hơn nhiều so với mức 2,8 đến 8,0 Euro/kg N của các công nghệ hóa lý khác).
• Các công ty tư vấn thiết kế và tổng thầu EPC công trình môi trường: Sử dụng dữ liệu động học thực nghiệm về tốc độ chuyển hóa của AOB (1,02 g $N\text{-}NH_4^+/\text{g VSS/ngày}$) và NOB (0,014 g $N\text{-}NO_3^-/\text{g VSS/ngày}$) làm cơ sở tính toán dung tích bể phản ứng chemostat khi thiết kế các trạm xử lý nước thải giàu ammonia.
• Học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường: Khai thác nguồn tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp làm giàu vi khuẩn AOB, kỹ thuật ức chế NOB, phương pháp đo hoạt tính sinh khối theo mẻ và nguyên lý tích hợp các quá trình sinh học đường tắt thế hệ mới.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao quá trình SHARON lại tiết kiệm được 25% lượng oxy sục khí so với phương pháp truyền thống?
Trong quy trình nitrate hóa truyền thống, vi khuẩn cần 2,0 mol $O_2$ để oxy hóa 1 mol $NH_4^+$ thành $NO_3^-$. Ngược lại, công nghệ SHARON chủ động ức chế NOB và dừng chu trình oxy hóa ở nitrite ($NO_2^-$), chỉ tiêu tốn 1,5 mol $O_2$ cho mỗi mol $NH_4^+$. Sự chênh lệch 0,5 mol $O_2$ này giúp giảm chính xác 25% nhu cầu cấp khí từ máy thổi khí.

Yếu tố nào đóng vai trò quyết định để loại bỏ hoàn toàn vi khuẩn NOB ra khỏi bể SHARON?
Sự kết hợp đồng thời giữa nhiệt độ vận hành cao ($\ge 31^\circ\text{C}$) và thời gian lưu bùn cực ngắn (SRT = HRT = 1 ngày) là yếu tố quyết định. Ở nhiệt độ này, tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn AOB cao gấp nhiều lần vi khuẩn NOB. Việc không tuần hoàn bùn khiến NOB sinh sản chậm sẽ bị rửa trôi nhanh chóng ra khỏi bể trước khi kịp nhân đôi sinh khối.

Vì sao nước thải sản xuất găng tay cao su lại là đối tượng lý tưởng cho công nghệ SHARON?
Nước thải sản xuất găng tay cao su có đặc trưng nhiệt độ cao từ $35^\circ\text{C}$ đến $40^\circ\text{C}$ sau xử lý keo tụ, nồng độ $N\text{-}NH_4^+$ cao (30 đến 200 mg/L) và tỷ lệ C/N thấp. Đặc tính này trùng khớp hoàn hảo với điều kiện vận hành tối ưu của SHARON mà không cần tốn thêm chi phí năng lượng để gia nhiệt nước thải.

Lượng COD tiêu thụ thực tế để khử nitrite trong nghiên cứu là bao nhiêu?
Nghiên cứu ghi nhận lượng COD tiêu thụ thực tế đạt 2,36 g COD/g $N\text{-}NO_2^-$ đối với nước giả thải và 2,64 g COD/g $N\text{-}NO_2^-$ đối với nước thải cao su thực tế. Giá trị này giúp tiết kiệm khoảng 40% lượng chất hữu cơ bổ sung so với quy trình khử nitrate thông thường (vốn cần từ 4,0 đến 4,5 g COD/g $N\text{-}NO_3^-$).

Nước thải sau xử lý qua bể SHARON có xả thải trực tiếp đạt QCVN 40:2011/BTNMT Cột A được không?
Nước thải sau bể SHARON chưa thể xả trực tiếp ra nguồn tiếp nhận theo Cột A vì nồng độ $N\text{-}NH_4^+$ đầu ra vẫn còn khoảng 30 mg/L (vượt ngưỡng quy chuẩn là 5 mg/L). Mô hình SHARON được định vị như một công đoạn tiền xử lý khử nitơ tải lượng cao, cần kết hợp thêm bể sinh học hiếu khí hoàn thiện hoặc bể Anammox phía sau.

Kết luận

• Đề tài đã thử nghiệm thành công mô hình SHARON 30 lít xử lý nước thải găng tay cao su với hiệu suất chuyển hóa ammonia trung bình đạt $80 \pm 8%$.
• Hệ thống đã làm giàu vi khuẩn AOB mạnh mẽ với hoạt tính đạt 1,02 g $N\text{-}NH_4^+/\text{g VSS/ngày}$ và ức chế triệt để NOB ở mức 0,014 g $N\text{-}NO_3^-/\text{g VSS/ngày}$ ở nhiệt độ $\ge 31^\circ\text{C}$ và SRT = 1 ngày.
• Quá trình chứng minh hiệu quả giảm 25% nhu cầu oxy hòa tan và tiêu thụ lượng COD tối ưu ở mức 2,64 g COD/g $N\text{-}NO_2^-$, giúp tiết kiệm 40% nguồn carbon ngoại sinh so với công nghệ truyền thống.
• Nghiên cứu đã xác lập bộ thông số vận hành chuẩn mực: pH 7,5 – 8,0, DO 1,5 – 2,0 mg/L, độ kiềm tiêu thụ 3,95 – 7,30 mg $CaCO_3/\text{mg } N\text{-}NH_4^+$ và chu kỳ thiếu khí : hiếu khí là 20 phút : 60 phút.
• Luận văn tạo nền tảng khoa học vững chắc để phát triển mô hình tổ hợp SHARON – Anammox quy mô công nghiệp tại các nhà máy chế biến cao su trong tương lai.

Đóng góp lớn nhất của công trình là giải quyết hài hòa bài toán xử lý dòng thải đậm đặc nitơ gắn liền với tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành. Các đơn vị sản xuất và cơ quan nghiên cứu quan tâm có thể ứng dụng trực tiếp các thông số kỹ thuật trên để tiến hành các bước thử nghiệm pilot quy mô lớn hơn hoặc tích hợp vào hệ thống xử lý nước thải công nghiệp hiện hữu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trƣớc đây, hàm lƣợng nitơ trong nƣớc thƣờng đƣợc xử lý theo phƣơng pháp truyền thống gồm 2 giai đoạn là: Nitrate hóa và khử nitrate. Quá trình này tiêu tốn một lƣợng oxy rất lớn, tƣơng ứng với vấn đề đó là nhu cầu năng lƣợng cao. Bên cạnh đó việc khử nitrate bắt buộc phải có mặt các chất hữu cơ nhƣ là nguồn cung cấp carbon cho vi khuẩn khử nitrate sử dụng, dẫn đến gia tăng chi phí xử lý. Trong những năm gần đây, nhiều công nghệ mới để xử lý nitơ trong nƣớc thải đã đƣợc nghiên cứu và áp dụng trong đó có công nghệ kết hợp quá trình nitrite hóa bán phần và Anammox.

Hai thập niên qua đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng liên quan đến quá trình Autotrophic Nitrification-Denitrification) và CANON (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite) hay SNAP (Single-stage Nitrogen removal using Anammox and Partial nitritation) tiêu biểu cho sự kết hợp trong cùng một hệ thống. Các quá trình mới này có hiệu quả cao và khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm của công nghệ sinh học xử lý nitơ truyền thống (Sri Shalini and Joseph, 2012). Chính vì vậy, khi quá trình SHARON đƣợc phát triển tại trƣờng Đại học Kỹ thuật Delft, Hà Lan (C. Hellinga và cộng sự, 1998) nó đã mở ra một hƣớng đi mới trong công nghệ xử lý nitơ, làm sạch nguồn nƣớc và giải quyết bài toán về chi phí vận hành, kết hợp quá trình nitrite hóa và quá trình khử nitrite thông qua nitrite.

Mô hình SHARON đƣợc vận hành ở điều kiện nhiệt độ t ≥ 25 oC, vi khuẩn AOB sinh trƣởng nhanh hơn NOB, chọn thời gian lƣu bùn đủ ngắn để NOB bị rửa trôi khỏi bể phản ứng, ngoài ra phƣơng pháp này cho phép giảm nhu cầu oxy và cacbon, do đó cắt giảm đƣợc chi phí đầu tƣ, vận hành và bảo dƣỡng. So với quá trình kết hợp nitrate hóa và khử nitrate thông thƣờng, quá trình này tiết kiệm đến 25% năng lƣợng tiêu thụ cho thổi khí và chi phí hóa chất giảm do nhu cầu COD giảm 40% cho khử nitrite, lƣợng bùn sinh ra ít hơn 30% và giảm 20% lƣợng phát thải CO2 (Mulder và cộng sự, 2001). Nƣớc thải sản xuất găng tay cao su có tỉ lệ C/N thấp, nồng độ nitơ cao, ngoài ra nƣớc thải sau keo tụ, hóa lý có nhiệt độ vào khoảng 35 oC, rất tối ƣu cho quá trình SHARON. Vì vậy đề tài "Ứng dụng quá trình SHARON trong xử lý nước thải sản xuất găng tay cao su" đƣợc tiến hành nghiên cứu với mục đích chứng minh cơ sở 2 khoa học và ứng dụng thực tiễn của quá trình SHARON trong việc xử lý nƣớc thải giàu ammonia, và điển hình là xử lý nƣớc thải sản xuất găng tay cao su.2 Mục tiêu nghiên cứu  Nghiên cứu này ứng dụng mô hình SHARON xử lý nƣớc giả thải và nƣớc thải sản xuất găng tay cao su có kiểm soát nhiệt độ ≥ 31oC.3 Đ i tƣ ng nghiên cứu  Nƣớc gỉả thải có nồng độ ammonia 150 mg/L và nƣớc thải sản xuất găng tay cao su lấy tại bể điều hòa (sau xử lý keo tụ) của trạm xử lý nƣớc thải sản xuất găng tay cao su Công ty Cổ phần Khải Hoàn, nằm trong KCN Bàu Bàng, xã Lai Hƣng, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dƣơng.

 Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên mô hình SHARON quy mô phòng thí nghiệm có thể tích 30 L.4 Nội dung nghiên cứu: Để đáp ứng mục tiêu, đề tài có các nội dung nghiên cứu sau:  Làm giàu sinh khối AOB và thích nghi vi khuẩn khử nitrite ở nhiệt độ ≥ 31oC.  Đánh giá hiệu quả xử lý ammonia của quá trình SHARON ở nhiệt độ ≥ 31oC trên 2 đối tƣợng nƣớc thải: nƣớc giả thải và nƣớc thải sản xuất găng tay cao su.  Đánh giá hoạt tính AOB, NOB và khử nitrite.  Đánh giá nồng độ sinh khối trong bể SHARON.5 Phƣơng pháp nghiên cứu: Để thực hiện các nội dung nghiên cứu nêu trên, nghiên cứu đã sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu sau đây: phƣơng pháp tổng quan, kế thừa: tổng hợp, thu thập có chọn lọc, tham khảo các tài liệu trong và ngoài nƣớc có liên quan đến nghiên cứu; phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: thiết lập và vận hành mô hình thí nghiệm; phƣơng pháp phân tích hóa học, sinh học đối với các thông số môi trƣờng nƣớc thải; phƣơng pháp thống kê, xử lý số liệu: xử lý số liệu bằng các công thức toán học và phần mềm Excel, Stata.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn a.

Ý nghĩa khoa học Từ nội dung nghiên cứu xác định đƣợc những thông số kiểm soát và vận hành quá trình SHARON. Ý nghĩa thực tiễn Làm tiền đề nghiên cứu ứng dụng quá trình SHARON vào thực tiễn để xử lý nƣớc thải sản xuất găng tay cao su ngoài thực tế.7 Tính mới của đề tài Xác định đƣợc sự thích nghi và phát triển của AOB và NOB trong môi trƣờng nƣớc thải sản xuất găng tay cao su. 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nƣớc thải sản xuất găng tay cao su 1.

Đặc điểm, thành phần nƣớc thải Nƣớc thải từ các nhà máy chế biến cao su, mà điển hình là nƣớc thải từ quá trình sản xuất găng tay cao su chƣa đƣợc xử lý triệt để là một trong những nguyên nhân làm cho tình hình ô nhiễm môi trƣờng ngày càng trở nên nghiêm trọng. Do đó vấn đề đánh giá và đƣa ra phƣơng án khả thi cho việc xử lý nƣớc thải từ các nhà máy sản xuất găng tay cao su cần đƣợc quan tâm một cách nghiêm túc và đầy đủ. Găng tay cao su sản xuất từ nguyên liệu chính là cao su thiên nhiên – mủ Latex. Latex hay latex cao su là một chất lỏng phức hợp, có thành phần và tính chất khác biệt nhau tùy theo loại.

Theo nguyên tắc, ta có thể nói đó là một trạng thái nhũ tƣơng (thể sữa trắng đục) của các hạt phân tử cao su (pha phân tán) trong môi trƣờng phân tán lỏng. Ở Việt Nam, latex còn đƣợc gọi là mủ cao su nƣớc. Latex cao su đƣợc chia làm 2 loại: Latex cao su thiên nhiên (NR) và latex cao su tổng hợp (Synthetic rubber). Đặc tính ô nhiễm của nƣớc thải sản xuất găng tay cao su đƣợc trình bày trong bảng 1.1: Đặc tính ô nhiễm của nƣớc thải ngành sản xuất găng tay cao su Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ pH - 6,5 – 8,0 COD mg/L 150 – 1500 SS mg/L 150 – 300 N-NH4+ mg/L 30 – 200 Tồng N mg/L 50 – 300 Tồng P mg/L 5 – 15 Nguồn: Công ty cổ phần Khải Hoàn, 2015 Hơn 90% chất rắn trong nƣớc thải sản xuất găng tay cao su là chất rắn bay hơi, phần lớn chất rắn ở dạng hòa tan, còn ở dạng lơ lửng chủ yếu là những hạt cao su còn sót lại.

Hàm lƣợng nitơ hữu cơ thƣờng không cao và chúng có nguồn gốc từ các protein trong mủ cao su. Trong khi đó, hàm lƣợng nitơ ở dạng ammonia là rất cao do 5 việc sử dụng ammonia để chống đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và lƣu trữ mủ cao su. Công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất găng tay cao su Khải Hoàn Nƣớc thải Máy thổi khí Bể điều hòa Dd keo tụ - Dd tạo bông Hệ keo tụ tạo bông Bể lắng hóa lý Xử lý bùn Khuấy chìm Bể sinh học thiếu khí Máy thổi khí Bể sinh học hiếu khí Bể lắng sinh học Bùn sinh học Cột A - QCVN 40:2011/BTNMT Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất găng tay cao su công ty Khải Hoàn Nhận xét:  Phần lớn ô nhiễm COD xuất phát từ nƣớc thải đậm đặc - chủ yếu do SS gây ra COD (nƣớc thải vệ sinh các bồn phối trộn mủ latex).  Nƣớc thải nhập chung xuống hệ thống có nhiệt độ trung bình 40-50 oC.

6  Tại các thời điểm có nƣớc thải đậm đặc (nƣớc thải vệ sinh các bồn phối trộn mủ latex) trộn chung với nƣớc thải sản xuất nồng độ ô nhiễm có tăng lên (độ đục SS, COD, TN có tăng cao) so với nƣớc thải bình thƣờng.  Phần lớn lƣu lƣợng nƣớc thải gom chung tại hệ thống hiện hữu là nƣớc thải nồng độ thấp COD thấp và TN cao.  Khoảng 7-15 ngày khuôn mủ latex và khuôn tạo đông trong các line sản xuất sẽ xả đáy và vệ sinh 1 lần. Do mủ latex tại đây có chứa NH3 rất nhiều dẫn tới làm ô nhiễm TN rất cao.

Một s công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất găng tay cao su ở Việt Nam Một số nghiên cứu về xử lý nƣớc thải sản xuất găng tay cao su đã đƣợc nghiên cứu tại Việt Nam nhƣ sau: Theo nghiên cứu của Nguyễn Trung Việt (1999) cho thấy: quá trình phân huỷ kỵ khí trong bể UASB chuyển hoá hợp chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học thành acetate, propionate và methane lớn hơn 95% hiệu suất của quá trình chuyển hoá phụ thuộc vào nồng độ COD. Ở pH 7,0-7,4 và tải trọng 0,2 gCOD/gVSS/ngày, protein phân huỷ hoàn toàn hơn ở pH 4,8. Sự phân huỷ protein xảy ra không hoàn toàn do sự có mặt của các protein bền vững nhƣ hevein trong nƣớc thải cao su. Trong quá trình phân huỷ protein, có thể làm giảm pH xuống 5 do việc tạo thành axit béo bay hơi (VFA) trong điều kiện nghèo dinh dƣỡng.

Bể UASB có thể hoạt động ổn định với tải trọng COD lên đến 15-20 kgCOD/m3/ngày, thời gian lƣu nƣớc khoảng 2-6h, vận tốc nƣớc đi lên là 0,4m/h. UASB là phƣơng án thích hợp cho việc xử lý nƣớc thải cao su Tác giả cũng tiến hành đánh giá khả năng ao thực vật thủy sinh để xử lý trực tiếp nƣớc thải cao su cao su và dòng thải từ UASB. Đây là bƣớc xử lý tiếp theo để đạt đƣợc tiêu chuẩn xả thải cho nguồn tiếp nhận. Kết quả thu đƣợc cây dạ lan hƣơng thích hợp với nồng độ COD 2480 mg/L và có thể đến 2900 mg/L.

Trong khi đó, tảo thích hợp với nồng COD thấp hơn 2280 mg/L và phụ thuộc vào quá trình thích nghi. Hạt cao su lơ lửng là nhân tố chính làm giảm hiệu quả xử lý của bể, những hạt này tạo thành màng mỏng ở tế bào rể, ngăn cản nƣớc và chất dinh dƣỡng vào lá và tế bào làm cho chúng chết nhanh. Dòng thải đầu vào có nồng độ 300 mg/L cho đầu ra thấp hơn 100 mg/L. Trong bể tảo, tải trọng hữu cơ không quá 15kg/ha.ngày, nếu quá trình trong dòng thải không có oxy.