TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA KINH TẾ BÀI TẬP MƠN HỌC HĨA HỌC MƠI TRƯỜNG Đề tài Nước thải nhà máy sản xuất cao su: quy trình; nguyên liệu sản xuất; thành phần tính chất nước thải; tiêu nhiễm tiêu chuẩn kiểm sốt Giảng viên: Th.S LÊ THỊ OANH Khoa Môi trường & Tài nguyên PHỤ LỤC Chương I Nguyên liệu & quy trình sản xuất cao su Nguyên liệu .3 Quy trình sản xuất cao su .5 Chương II Thành phần tính chất nước thải Nguồn thải nhà máy chế biến mủ cao su Đánh giá nguồn thải 10 Thành phần nước thải .11 Tính chất nước thải nhà máy chế biến mủ cao su 13 Chương III Chỉ tiêu nhiễm tiêu chuẩn kiểm sốt .14 Chỉ tiêu ô nhiễm .14 Tiêu chuẩn kiểm soát .17 Chương I Nguyên liệu & quy trình sản xuất cao su Nguyên liệu: a Thành phần hóa học cấu tạo nguyên liệu: Cây cao su (có tên quốc tế Hevea brasiliensis) tìm thấy Mỹ, rừng mưa Amazon Columbus khoảng năm 1493 – 1496 Brazil quốc gia xuất cao su vào kỷ thứ 19 (Webrsre and Baulkwill, 1989) Mủ từ cao su Hevea brasiliensis huyền phù thể keo, chứa khoảng 35% cao su Cao su Hydrocacbon có cấu tạo hóa học 1,4 – sis – polyisopren, có mặt mủ cao su dạng hạt nhỏ bao phủ lớp phospholipid protein Kích thước hạt nằm khoảng 0,02µm đến 0,2µm.Nước chiếm khoảng 60% mủ cao su khoảng 5% lại thành phần khác mủ, gồm có khoảng 0,7% chất khoáng khoảng 4,3% chất thải hữu Mủ cao su hỗn hợp cấu tử cao su nằm lơ lửng dung dịch gọi nhũ serum Hạt cao su hình cầu có đường kính d < 0,5 µm chuyển động hỗn loạn (chuyển động Brown) dung dịch Thơng thường gram mủ có khoảng 7,4.1012 hạt cao su, bao quanh hạt protein giữ cho latex trạng thái ổn định b Latex: Latex (mủ nước) dung dịch huyền phù chảy từ cao su cạo, có màu trắng sữa vàng Mủ cao su nằm trạng thái lơ lửng dung dịch chứa nhiều chất vô hữu Latex gồm phần: - Phần lỏng (serum): nước số chất hồ tan, thay đổi theo giống cây, mùa cạo, độ tuổi, … - Phần rắn: gồm mủ cao su hóa chất khơng tan tạo thành thể huyền phù lơ lửng serum Hình 1: Ảnh minh họa cho Latex c Cấu tạo thành phần hóa học cao su thiên nhiên: Phân tử cao su isoprene polymer (2-methyl-1,3-butadiene [C5H8]n) có khối lượng phân tử 10 – 107 Nó tổng hợp từ trình phức tạp carbonhydrate Cấu trúc hóa học cao su tự nhiên (2-methyl-1,3-butadiene): Thành phần Phần trăm (%) Nước 52 – 60 Cao su (C5H8)n 37 – 54 Protid – 2,7 Glycerin 1,6 – 3,6 Glucid 1,5 – 4,2 Lipid 0,2 – 0,7 K, Mg, P, Ca, Cu, Fe, Mn, … Bảng 1: Thành phần hóa học mủ cao su thiên nhiên: Quy trình sản xuất cao su: a Phân loại mủ cao su thiên nhiên từ vườn cây: Loại Ngoại lệ Chỉ tiêu Tạp chất Rất Có lẫn vỏ cây, Có lẫn vỏ cây, Màu Trắng sữa Hơi vàng Vàng Trạng thái Lỏng tự nhiên Chấm đông li ti Đông lợn cợn DRC% NH3 ≥ 30 ≥ 25 0,01% → 0,03% theo trọng lượng latex Bảng 2: Phân loại latex Sự đông đặc latex: - Đông đặc tự nhiên - Đông đắc acid - Đông đặc muối hay chất điện giải - Đông đặc cồn hay aceton - Đông khuấy trộn - Đông đặc nhiêt b Sơ lược qua phương pháp gia công chế biến mủ cao su: - Gia cơng hóa học - Gia cơng học < 25 - Gia công nhiệt - Cân, ép, bao bì, đóng gói, bảo quản c Quy trình chế biến cao su thiên nhiên: Nguyên lý chung Hình 2: Nguyên lý chung chế biến mủ cao xu Quy trình: Hình 3: Quy trình chung chế biến mủ cao su Một vài hình ảnh cho trình thu hoạch chế biến mủ cao su: Hình 4: Mủ cao xu thu phương pháp rạch Hình 5: Cơng nhân phân loại mủ cao su chỗ sau thu hoạch Hình 6: Cơng nhân bỏ mủ cao su phân loại vào xe để chở nhà máy xử lý tiếp Hình 7: Một công đoạn xử lý mủ cao su nhà máy Hình 8: Sản phẩm dần hồn thiện nhà máy Chương II Thành phần tính chất nước thải Nguồn thải nhà máy chế biến mủ cao su: Nước thải phát sinh trình chế biến cao su thiên nhiên từ dòng sau đây: - Dịng thải 1: Nước thải từ q trình sản xuất mủ khối - Dòng thải 2: Nước thải từ q trình chế biến mủ skim - Dịng thải 3: Nước thải rửa từ dây chuyền sản xuất mủ - Dịng thải 4: Nước thải từ q trình sản xuất mủ ly tâm Nước thải chế biến mủ cao phát sinh chủ yếu từ công đoạn khuấy trộn, làm đông, gia công học nước rửa máy móc, bồn chứa Các hạt cao su tồn dạng nhũ tương keo phát sinh trình rửa bồn chứa, rửa chén mỡ, nước tách từ mủ ly tâm gian đoạn đánh đông, chúng tồn nước dạng huyền phù với nồng độ cao Các hạt huyền phù hạt cao su đông tụ chưa kết lại thành mảng lớn, phát sinh giai đoạn đánh đông cán crepe Nếu lưu nước thải thời gian dài khơng có xáo trộn dịng huyền phù tự lên kết dính thành mảng lớn bề mặt nước Hình 8: Một hồ chứa nước thải nhà nhà máy chế biến mủ Công ty Cao su Sông Bé đặc cứng bê tông, mùi hôi bốc lên nồng nặc phạm vị 200m2 10 khơng có gió, lúc có gió, mùi hồ tỏa đến Km2 Đánh giá nguồn thải: Trong tình chế biến mủ cao su, khâu đánh đơng mủ (quy trình chế biến mủ nước) khâu ly tâm mủ ( qui trình sản xuất mủ ly tâm ) nhà máy chế biến mủ cao su thài lượng lớn nước thải khoảng từ 6001.800 m3 cho nhà máy với tiêu chuẩn sử dụng nước 20-30 m 3/tấn DRC Lượng nước thải có nồng độ chất hữu dễ bị phân hủy cao acid acetic, đường, protein, chất béo Hàm lượng COD đạt đến 2.500-35.000 mg/l, BOD từ 1.500-12.000 mg/ làm chết hầu hết nguồn nước, thực vật phát triển, hầu hết loại động vật nước tồn Trong nước thải chứa lượng lớn protein hòa tan, axit foomic (dùng q trình đánh đơng), N-NH3 (dùng q trình kháng đơng) Nước thải chế biến cao su có pH thấp từ 4,2 đến 5,2 việc sử dụng axit để làm đông tụ mủ cao su Tỷ lệ BOD/COD nước thải 0,60 – 0,88 thích hợp cho q trình xử lý sinh học Bên cạnh việc gây ô nhiễm nguồn nước (nước ngầm nước mặt), chất hữu nước thải bị phân hủy kỵ khí tạo thành H 2S mercaptan hợp chất không gây độc nhiễm mơi trường mà chúng cịn ngun nhân gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến cảnh quan mơi trường khu dân cư khu vực Do việc xử lý ô nhiễm ( đặc biệt nước thải ) cho nhà máy chế biến mủ cao su cần thiết 11 Thành phần nước thải: Một vài bảng liệu thành phần nước thải nhà máy chế biến mủ cao su: Chỉ tiêu Khối từ mủ đông (mg/l) Chỉ tiêu Khối từ mủ đông (mg/l) N hữu 8,1 K 48 NH3 – N 40,6 Mg 8,8 NO3 –N Vết Mn Vết NO2 – N KPHN Zn KPHN PO4 – P 12,3 Fe 2,3 Al Vết Al Vết SO42- 10,3 SO42- 10,3 Ca 4,1 Ca 4,1 Cu Vết Cu Vết Bảng 3: Thành phần hóa học nước thải chế biến cao su (mg/l) (Nguồn: Bộ môn chế biến, viện nghiên cứu cao su Việt Nam) 12 GIÁ TRỊ Ô NHIỄM THÔNG SỐ ĐƠN VỊ DÒNG DÒNG DÒNG DÒNG 1 pH - 6.4 3.5 7.1 5.0 BOD5 mg/L 600 5,000 1,918 1,680 COD mg/L 1,300 13,699 7,515 4,704 SS mg/L 600 1,500 1,592 755 AMONIA mg/L 80 700 44 10 150 1,100 64 100 TỔNG mg/L NITƠ Bảng 4: Thành phần nồng độ chất ố nhiễm có dịng nước thải nhà máy chế biến cao su điển hình STT Thơng số Đơn vị Kết pH - 4.5 - 6.7 BOD5 mg/l 4,000 -5,000 COD mg/l 5,000 – 7,000 SS mg/l 700 – 1,000 Amonia mg/l 100 – 200 Tổng nitơ mg/l 250 – 300 Bảng 5: Tổng hợp thành phần nồng độ chất ố nhiễm có nước thải nhà máy chế biến cao su điển hình Tính chất nước thải nhà máy chế biến mủ cao su: 13 a Ô nhiễm nguồn nước: Nước thải sinh hoạt: thải từ trình giặt giũ, tắm rửa, vệ sinh công nhân nhà máy Nước thải công nghiệp: thải từ khâu sản xuất đánh đông, cán, vắt, ép… b Ơ nhiễm khơng khí: Ơ nhiễm mùi: Mùi nước thải thường gây khí sản sinh trình phân huỷ vật chất hữu Mùi rõ rệt rong nước thải bị phân huỷ kỵ khí thường mùi cùa H2S, vốn kết hoạt động vi khuẩn khử sunfat Ngoài H2S củng kết phân huỷ kỵ khí lẫn hiếu khí axit amin có chứa lưu huỳnh tạng thái khử Các axit béo bay (VFA) sản phẩm phân huỷ vi sinh vật, chủ yếu điều kiện kỵ khí, lipid phospholipid có chất nhiễm hữu Đây axit hữu mạch thẳng chứa nguyên tử cacbon 1một nhóm caboncyl Cơng thức tổng qt axít C nH2n+1COOH với số nguyên tử C từ trở xuống Các VAF có số nguyên tử C từ đến (butyric, valeric, caproic) có mùi Các amin chất hữu chứa lưu huỳnh sunphua mercaptan có mùi đặc biệt khó chịu thường gặp nước thải chứa chất ô nhiễm hữu Khí thải từ buồng sấy: Do có sử dụng lượng axit q trình đánh đơng, lại sấy nhiệt độ 110 – 1100 0C, lượng khí độc hại phát sinh q trình Thành phần chủ yếu axít loại hydrocacbon Các khí thải khác: Khí thải từ phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu tới sở sản xuất, phương tiện xếp dỡ vận chuyển nội sở Khi hoạt động vậy, phương tiện vận tải với phương tiện tiêu thụ chủ yếu xăng dầu diezel thải mơi trường lượng khói thải chứa chất nhiễm khơng khí Thành phần khí thải chủ yếu CO x, NOx, SOx, cacbuahydro, aldehyde, bụi quan trọng chì phương tiện có sử dụng ngun liệu pha chì 14 Chương III Chỉ tiêu nhiễm tiêu chuẩn kiểm sốt Theo QCVN 01:2008/BNTMT Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên biên soạn, Vụ Môi trường Vụ Pháp chế trình duyệt ban hành theo Quyết định số 04/2008/QĐ-BTNMT ngày 18 tháng năm 2008 Bộ trưởng Bộ Tài nguyên Môi trường Chỉ tiêu ô nhiễm: Giá trị hệ số lưu lượng/dung tích nguồn nước tiếp nhận nước thải từ nhà máy chế biến mủ cao su (Kq): a • Giá trị hệ số Kq nguồn nước tiếp nhận nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên sông, suối, kênh, mương, khe, rạch quy định sau: Lưu lượng dòng chảy nguồn nước tiếp nhận nước thải (Q) Giá trị hệ số Kq Đơn vị tính: mét khối/giây (m3/s) Q ≤ 50 0,9 50 < Q ≤ 200 Q > 200 1,1 Bảng 6: Giá trị hệ số Kq ứng với lưu lượng dịng chảy sơng, suối, kênh, mương, khe, rạch tiếp nhận nguồn nước thải từ nhà máy chế biến mủ cao su 15 Trong đó: Q tính theo giá trị trung bình lưu lượng dịng chảy sơng, suối, kênh, mương, khe, rạch tiếp nhận nguồn nước thải 03 tháng khô kiệt 03 năm liên tiếp (số liệu Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia) Trường hợp sông, suối, kênh, mương, khe, rạch nhỏ số liệu lưu lượng dịng chảy áp dụng giá trị Kq = 0,9 Sở Tài nguyên Mơi trường định đơn vị có tư cách pháp nhân đo giá trị lưu lượng trung bình 03 tháng khô kiệt năm để xác định giá trị hệ số Kq 16 • Giá trị hệ số Kq nguồn tiếp nhận nước thải hồ, ao, đầm quy định sau: Dung tích nguồn nước tiếp nhận nước thải (V) Giá trị hệ số Kq Đơn vị tính: mét khối (m3) V ≤ 10 x 106 0,6 10 x 106 < V ≤ 100 x 106 0,8 V >100 x 106 1,0 Bảng 7: Giá trị hệ số Kq ứng với dung tích hồ, ao, đầm tiếp nhận nguồn nước thải từ nhà máy chế biến mủ cao su Trong đó: V tính theo giá trị trung bình dung tích hồ, ao, đầm tiếp nhận nước thải 03 tháng khô kiệt 03 năm liên tiếp (số liệu Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia) Trường hợp hồ, ao, đầm khơng có số liệu dung tích áp dụng giá trị Kq = 0,6 Sở Tài nguyên Mơi trường định đơn vị có tư cách pháp nhân đo dung tích trung bình 03 tháng khơ kiệt năm để xác định giá trị hệ số Kq • Giá trị hệ số Kq nguồn tiếp nhận nước thải vùng nước biển ven bờ giá trị hệ số Kq = 1,2 Đối với nguồn tiếp nhận nước thải vùng nước biển ven bờ dùng cho mục đích bảo vệ thủy sinh, thể thao giải trí nước giá trị hệ số Kq = 17 b Giá trị hệ số lưu lượng nguồn thải Kf Giá trị hệ số lưu lượng nguồn thải Kf quy định sau: Lưu lượng nguồn nước thải (F) Đơn vị tính: mét khối/ngày đêm (m3/24 h) Giá trị hệ số Kf F ≤ 50 1,2 50 < F ≤ 500 1,1 500 < F ≤ 5000 1,0 F > 5000 0,9 Bảng 8: Giá trị hệ số Kf ứng với lưu lượng nguồn nước thải • Trường hợp nước thải gom chứa hồ nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên dùng cho mục đích tưới tiêu nước hồ phải tuân thủ tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6773:2000 – Chất lượng nước – Chất lượng nước dùng cho thủy lợi 18 Tiêu chuẩn kiểm soát: Giá trị C thông số ô nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên a Giá trị C thông số ô nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép Cmax nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên thải nguồn nước tiếp nhận nước thải quy định sau: Giá trị C TT Thông số Đơn vị A B pH - 6-9 6-9 BOD5 (200c) mg/l 30 50 COD mg/l 50 250 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 100 Tổng Nitơ mg/l 15 60 Amoni, tính theo N mg/l 40 Bảng 9: Giá trị thông số ô nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép 19 Trong đó: - Cột A quy định giá trị C thông số ô nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên thải vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt - Cột B quy định giá trị C thông số làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên thải vào nguồn nước dùng cho mục đích khác Ngồi 06 thơng số nhiễm quy định Bảng 9, tùy theo yêu cầu mục đích kiểm sốt nhiễm, giá trị C thơng số ô nhiễm khác áp dụng theo quy định cột A cột B Bảng Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5945:2005 – Chất lượng nước – Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải 20 b Giá trị tối đa thông số ô nhiễm: Giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên, kí hiệu Cmax Giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên thải nguồn nước tiếp nhận nước thải khơng vượt q giá trị Cmax tính tốn sau: Cmax = C x Kq x Kf Trong đó: Cmax nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải sở chế biến cao su thiên nhiên thải nguồn nước tiếp nhận nước thải, tính miligam lít nước thải (mg/l); C giá trị nồng độ thông số ô nhiễm quy định mục 2a Kq hệ số lưu lượng/dung tích nguồn nước tiếp nhận nước thải quy định mục 1a Kf hệ lưu lượng nguồn nước thải quy định mục 1b Không áp dụng cơng thức tính nồng độ tối đa cho phép nước thải cho tiêu pH 21 ... nguồn thải 10 Thành phần nước thải .11 Tính chất nước thải nhà máy chế biến mủ cao su 13 Chương III Chỉ tiêu ô nhiễm tiêu chuẩn kiểm soát .14 Chỉ tiêu ô nhiễm .14 Tiêu chuẩn. .. Chương I Nguyên liệu & quy trình sản xuất cao su Nguyên liệu .3 Quy trình sản xuất cao su .5 Chương II Thành phần tính chất nước thải Nguồn thải nhà máy chế biến mủ cao su ... Tổng hợp thành phần nồng độ chất ố nhiễm có nước thải nhà máy chế biến cao su điển hình Tính chất nước thải nhà máy chế biến mủ cao su: 13 a Ô nhiễm nguồn nước: Nước thải sinh hoạt: thải từ trình