nghiên cứu sử dụng thân lục bình làm giá thể dính bám kết hợp quá trình bùn hoạt tính trong xử lý nước thải nhà máy giấy afc, huyện bình chánh, tphcm

Với đặc tính của một dòng thải giàu chất hữu cơ và khá nguy hại, thì vấn đề xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận được quan tâm đặc biệt khi mà trong giai đoạn hiện nay, các giải pháp

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Môi trường sống ngày càng suy thoái kéo theo một loạt các hệ lụy cho con người và các

hệ sinh thái trên hành tinh của chúng ta Như một quá trình tất yếu, phát triển kinh tế được xem

là một trong những nguyên nhân gây nên hiện tượng ô nhiễm, suy thoái và cạn kiệt tài nguyên,

đe dọa sự sống

Ngày càng nhiều ngành công nghiệp ra đời mang nhiều sản phẩm phục vụ nhu cầu cộng đồng và độ thỏa dụng của họ càng gia tăng thì sức chịu tải của môi trường càng giảm rõ rệt Nhiều dòng sông được xem là dòng sông chết, nhiều khu dân cư được xem là làng ung thư…Đó chính là hệ quả của việc xem nhẹ phát triển công nghiệp mà không quan tâm đến quản lý dòng thải Và ngành giấy cũng là một vấn đề được quan tâm như vậy

Với đặc tính của một dòng thải giàu chất hữu cơ và khá nguy hại, thì vấn đề xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận được quan tâm đặc biệt khi mà trong giai đoạn hiện nay, các giải pháp quản lý (ISO 14001, Sản xuất sạch hơn…) chưa thể áp dụng nhuần nhuyễn và mang hiệu quả tối ưu bằng các giải pháp kỹ thuật ở nước ta Vì vậy, nhiều giải pháp thực tiễn đã mang lại hiệu quả trong việc giảm nhẹ tác động của dòng thải ngành sản xuất Công nghệ sinh học hiếu khí làm được điều đó

Cũng với bản chất là xử lý hiếu khí, nhưng xử lý nước thải bằng quá trình sinh trưởng lơ lửng sẽ mang theo một lượng đáng kể vi sinh vật ra ngoài khi nước thải đã qua xử lý Do vậy, một trong những biện pháp mang lại hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là nâng cao mật độ vi sinh vật trong hệ thống Và sinh trưởng dính bám sẽ góp phần đảm bảo điều này Là quá trình xử lý sinh học trong đó sinh khối tồn tại và phát triển trong môi trường xử lý dưới dạng màng bám vào giá thể - đạt hiệu quả cao và có nhiều lợi điểm trong công nghệ xử lý nước thải do phần lớn vi sinh vật bám vào giá thể nên không bị cuốn ra ngoài

Nhận thức điều đó, tìm kiếm một cơ hội để kết hợp hai quá trình: tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng dính bám là cần thiết và việc tìm kiếm vật liệu làm giá thể vừa rẻ, vừa khả thi cũng hết sức quan trọng Thân lục bình (được phơi khô) - một loại vật phẩm rất phổ biến trong đời sống nông thôn có thể đáp ứng được yêu cầu trên

Từ những nhận thức khoa học và thực tiễn đó, đề tài “Nghiên cứu sử dụng thân lục bình

giấy AFC - xã Vĩnh Lộc B - huyện Bình Chánh - TP.HCM” sẽ mở ra một hướng nghiên cứu

mới, góp phần nâng cao hiệu quả xử lý nước thải ngành giấy nói riêng, cho các xí nghiệp, các nhà máy nói chung…để giảm thiểu vấn đề ô nhiễm

- Xác định hiệu quả xử lý COD, SS, pH trong nước thải của sản xuất bột giấy và giấy

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Giá thể: thân lục bình phơi khô

- Nước thải: vì việc ứng dụng công nghệ xử lý chung cho một ngành công nghiệp rất khó khăn, do mỗi nhà máy có đặc trưng riêng về công nghệ, nguyên vật liệu sản xuất, … nên thành phần và tính chất nước thải thường khác nhau Do đó, nước thải được sử dụng trong nghiên cứu là nước thải được lấy từ hố thu nước thải của Công ty TNHH giấy AFC đặt tại

xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, TP.HCM

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải sản xuất giấy sau khi lấy từ Công

Ty TNHH Giấy AFC – Xã Vĩnh Lộc B – Huyện Bình Chánh – TP.HCM

- Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra với các chế độ tải trọng khác nhau để tìm ra khoảng nồng độ xử lý tối ưu nhất đối với giá thể nghiên cứu

- Đưa ra các số liệu mà thân lục bình có khả năng xử lý đối với loại nước thải ngành sản xuất giấy và bột giấy

1.5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

- Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng bể phản ứng với kích thước nhỏ

- Phương pháp phân tích chỉ tiêu

- Phương pháp thu thập và xử lý thông tin, số liệu

- Phương pháp đánh giá, kiểm tra

1.6 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Mô hình trong phòng thí nghiệm

- Ứng dụng với bể sinh học hiếu khí

- Áp dụng cho nước thải giấy

Công nghiệp giấy và bột giấy đã có từ hàng nghìn năm trước đây khi giấy còn được làm

từ cây cói và được coi là một phương tiện riêng dùng trong việc truyền tải thông điệp giữa các thủ lĩnh

Và thế kỷ 20 được xem là giai đoạn cải tiến tinh vi cho nền công nghiệp này như sự phát triển của công nghệ sản xuất bột nghiền, công nghệ nấu bột liên tục, tẩy bột liên tục nhiều giai đoạn, tráng giấy trên máy xeo, máy xeo lưới đôi…

Ngày nay giấy đã được sử dụng rộng rãi với số lượng lớn làm nguyên liệu đóng gói, cho các mục đích vệ sinh và là phương tiện thông tin không thể thiếu trong các hoạt động xã hội

Lượng sử dụng giấy dao động từ trên 300 kg/người.năm ở các vùng công nghiệp phát triển cao đến dưới 10 kg/người.năm ở các vùng đang phát triển trên thế giới Giấy đặt nền móng cho quá trình phát triển, có ý nghĩa quyết định đối với khả năng đọc và viết và rất quan trọng trong việc tăng cường trao đổi văn hoá và kinh doanh

Nghành công nghiệp giấy và bột giấy nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ, hiện đứng thứ

5 trong nền kinh tế của chúng ta và được xếp thứ 3 trong tốc độ phát triển của nền kinh tế

Xét riêng trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh nghành công nghiệp giấy được chia thành hai hình thức hoạt động sản xuất:

- Các hợp tác xã và các tổ hợp sản xuất : nguyên liệu chủ yếu ở các cơ sở sản xuất này là giấy thải các loại và các chất phụ gia khác như tinh bột, nhựa thông, nhựa PE, phèn… Các

cơ sở này ít gây ô nhiễm đến môi trường vì trong quy trình sản xuất giấy tái sinh không thải ra dịch đen là loại nước thải sau nấu giấy

- Các nhà máy, công ty sản xuất giấy có quy mô điển hình như:

+ Công ty TNHH SX&TM Thuận Tiến gồm 3 phân xưởng, toạ lạc tại lô 2 đường 1 KCN Tân Tạo, điện thoại: 7540194, 7540192, 8558744 Công ty chuyên kinh doanh bao bì

các loại, sản phẩm chính là giấy gói, giấy vệ sinh, giấy photo,… Nguồn nguyên liệu chính: Lồ ô, tre, bột giấy nhập và các nguyên liệu phụ gia, hố chất tẩy trắng…

+ DNTN Thương mại Minh Kim Long, cũng thuộc KCN Tân Tạo nhưng ở địa chỉ lô 3 đường B, điện thoại: 7505592, 7505594 Doanh nghiệp này chuyên kinh doanh các

mặt hàng bao bì, sản phẩm chính là sản xuất giấy cuộn, giấy vệ sinh và giấy bao bì

Nguyên liệu: Bột giấy, giấy vụn các loại và một số nguyên liệu phụ trợ

+ Công ty TNHH Bao bì Tấn Thành toạ lạt tại lô III 24 cụm 4, đường 19/5A Nhóm CN

III KCN Tân Bình, điện thoại: 8155314, 8155369 Công ty chuyên kinh doanh bao bì các loại, sản phẩm chính là bao bì nhựa, giấy và hộp giấy Nguyên liệu: nhựa, giấy

vụn, thùng làm từ bìa lượn sóng cũ và các nguyên liệu phụ gia, hoá chất…

+ Công ty TNHH Bao bì Giấy Vạn Hưng, địa chỉ: lô 6 đường 2, KCN Tân Tạo, điện thoại: 7508232, 7505250 Công ty chuyên sản xuất và kinh doanh các mặt hàng bao bì, sản phẩm chính là thùng carton, bao bì hộp Nguyên liệu sản xuất: Giấy vụn các loại

+ Nguyên liệu: Lồ ô, tre, dăm đủa, các loại giấy vụn và các nguyên liệu phụ trợ sản xuất giấy…

+ Nhà máy giấy Mai Lan – 129 Aâu Cơ – quận Tân Bình, tổng diện tích mặt bằng:

11700 m2 Nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm: Giấy vệ sinh cuộn, băng giấy vệ sinh, khăn giấy, khăn thơm… Nguyên liệu: Lồ ô, bông phế, bột giấy, giấy vụn… Qua sơ lược các công ty, nhà máy, cơ sở sản xuất giấy tại Tp Hồ Chí Minh, ta có thể nhận thấy rất ít các công ty sản xuất bột giấy từ nguyên liệu gỗ, nếu có sản xuất các dạng giấy trắng dùng trong photo thì đa phần đều nhập nguyên liệu bột giấy từ nơi khác Điều này một phần vì công đoạn sản xuất bột giấy, tẩy trắng bột đòi hỏi quy mô nơi sản xuất phải lớn, các quy trình, thiết bị tiên tiến giá thành cao Phần khác nước thải từ công đoạn nấu tạo ra dịch đen và nước thải sau nấu ở công đoạn tẩy trắng rất khó xử lý dễ gây ô nhiễm môi trường

Hiện nay hầu hết các nhà máy sản xuất giấy trong thành phố chưa xây dựng được hệ thống xử lý nước thải đạt hiệu quả, nhiều công ty sản xuất giấy xây dựng hệ thống xử lý nước

thải không hướng đến bảo vệ môi trường chỉ nhằm mục đích đối phó với các cơ quan quản lý môi trường khi đến kiểm tra

2.1 Quy trình công nghệ của nhà máy sản xuất giấy

2.1.1 Các hệ thống nghiền bột giấy và tẩy giấy:

Sợi lấy từ gỗ, các thực vật ngoài gỗ (tre, nứa, bã mía, rơm rạ), vải hoặc giấy dùng rồi (các sợi tái sinh), hình thành cho tất cả các loại giấy và bìa giấy Trong tất cả các nguyên liệu dạng sợi này, các sợi được gắn kết với độ chắc chắn nhiều, ít khác nhau, để sản xuất giấy trước hết cần phải phân loại các loại sợ riêng theo từng loại Sau đó, cần phải xử lý sợi để có được các thuộc tính mong muốn, như độ sáng và phải được làm sạch để loại bỏ các tạp chất và các chất dư thừa Các hoạt động thường được thực hiện qua quá trình phân loại sợi, rửa và tẩy ở nhiệt độ cao

Xữ lý sợ nguyên liệu

Nghiền bột (thu hồi)

Rửa

Sàng lọc

Xeo giấy Phơi sấy Tẩy

Chất thải rắn

Chất khí và hơi nước

Chất hoà tan, hoá chất

dư thừa

Chất thải rắn

Chất hoà tan

Chất thải rắn Chất hoà tan Hoá chất dư thừa

Sợi nguyên liệu

Hoá chất Năng lượng

nước

Năng lượng

Hoá chất Năng lượng Hoá chất dư thừa

Năng lượng

Năng lượng Nước, hoá chất

Hình 2.1 Quá trình xeo giấy

Trong quá trình phân loại sợi, lignin gắn kết các sợi với nhau, trong gỗ, hoặc thảo mộc được hịa tan bằng hĩa học, hoặc được phân huỷ bằng cơ học Mức độ hịa tan tuỳ thuộc vào nguyên liệu và cường độ xử lý Sau khi phân loại sợi, bột giấy được rửa sạch để loại bỏ chất hịa

tan (và để thu gom chất hòa tan này dưới dạng càng cô đặc càng tốt), trước khi các tạp chất rắn được loại bỏ trong việc sàng lọc Trong nghiền bột hóa học, dung dịch nước có chất hòa tan cần phải tiếp tục được cô đặc sau khi rửa sạch, và sau đó đem đốt trong lò đốt, hoặc nồi hơi, để thu hồi nhiệt năng và các chất bột giấy

Sau khi vận hành nghiền bột, bột giấy, giấy thường có màu tối hoặc là do bản thân màu của nguyên liệu, hoặc do bột giấy đổi màu trong quá trình nghiền bột Đối với nhiều ứng dụng trong sản xuất, cần thiết phải khử màu bằng cách tẩy trắng Tuỳ theo loại bột giấy, có thể tẩy trắng bằng cách thuỷ phân, hoặc hòa tan chất có màu (chủ yếu là các lignin tồn lưu), hoặc bằng cách cải biến chất liệu Cách tẩy thứ nhất có thể dùng chlorine, hypochlorine, chlorine dioxide và oxygen Cách tẩy thứ 2 chủ yếu ứng dụng cho bột giấy cơ học, hoặc bột giấy tái chế và có thề dùng peroxides, hoặc giảm bớt các tác nhân tẩy, như dithionites

Các dòng thải có chứa nhiều chất dinh dưỡng, dưới dạng các muối vô cơ gốc nitrogen và photphorite, từ nguyên liệu sợi và các hóa chất quy trình công nghệ Ngoài ra, có các nồng độ ion kim loại thấp (gốc từ nguyên liệu sợi, từ các hóa chất sử dụng và thiết bị) và các chất tồn lưu của các hóa chất hữu cơ, được sử dụng trong quy trình công nghệ, bao gồm các tác nhân chống bọt, slimicides và các tác nhân kiểm soát hắc ín

2.1.1.1 Nghiền bột giấy bằng sợi tái chế:

Trong nhiều năm qua, việc sử dụng sợi tái chế để sản xuất bột giấy và xeo giấy đã trở nên phổ biến, việc sử dụng loại vật liệu này trong thời gian gần đây đã tăng lên đáng kể

Bột giấy để sản xuất các vật liệu làm hộp và giấy gói, có thể làm từ bất kỳ một loại sợi thứ cấp nào mà không cần phân loại nhiều Máy nghiền cơ học được sử dụng để nghiền giấy trộn nước và chuyển hóa thành một hỗn hợp đồng nhất, có thể bơm được như nước Các chất nhiễm bẩn nặng như cát, sỏi, được loại bỏ khi chảy lơ lửng trong hệ thống máng, tại đây các chất nặng

sẽ lắng xuống và lấy ra khỏi hệ thống theo định kỳ

Để sản xuất bột làm giấy in ấn, cần phải bổ sung các công đoạn trong hệ thống nghiền bột Lựa chọn chất thải tại nguồn có ý nghĩa quan trọng để có thể tránh phân loại tốn nhiều công tại nhà máy Các chủng loại giấy nâu và giấy màu không tẩy, đều không thích hợp vì các yêu cầu

tẩy trắng rất cao Giấy in trắng như giấy báo cũ thường rất sẵn và phải tẩy mực để sản xuất loại giấy in trong công nghệ tẩy mực, cần phải bổ sung các tác nhân kiềm, hóa chất tẩy ở công đoạn nghiền bột

2.1.1.2 Nghiền cơ học và ứng suất vật liệu cao:

Trong nghiền bột cơ học, các sợi chủ yếu bị tách rời nhau do lực cơ học trong máy nghiền hoặc thiết bị tinh chế Quy trình công nghệ nguyên thuỷ là gia công gỗ tròn bằng đá, ở đây gỗ cây được ép bằng đá nghiền quay tròn Công nghệ này đòi hỏi có cây gỗ, do cách xử lý, và bột giấy làm ra có độ dai tương đối thấp

Có thể tẩy các loại bột giấy cơ học và có ứng suất vật liệu cao, bằng máy tinh chế, hoặc bằng hệ thống tẩy riêng Trước đây công đoạn tẩy, bột giấy được xử lý để khử bỏ các kim loại nặng, là các chất sẽ gây xúc tác phân huỷ tác nhân tẩy; việc xử lý này thường được thực hiện với các tác nhân tạo phức

2.1.1.3 Nghiền bột giấy hóa học và bán hóa học:

Nguyên liệu sợi đựơc xử lý với hóa chất ở nhiệt độ và áp lực cao Mục đích của cách xử lý này nhằm hòa tan hoặc làm mềm thành phần chính của chất lignin liên kết các sợi trong nguyên liệu với nhau, đồng thời gây nên sự phá huỷ càng ít càng tốt đối với thành phần xenlulo của sợi Cách xử lý này có thể được tiến hành trong nồi áp suất, có thể hoạt động theo chế độ liên tục hoặc từng mẻ

2.1.2 Tẩy bột giấy hóa học:

Mục đích của việc tẩy bột giấy hóa học là khử và làm sáng màu lignin màu tồn dư, tồn đọng trong bột giấy sau khi nấu và để tẩy mà không gây tổn hao quá mức đến độ dai hay hiệu quả của bột giấy

2.1.3 Quá trình xeo giấy:

Tác động gây ô nhiễm chính của quy trình công nghệ xeo giấy là thải vào các thuỷ vực một lượng nước rất lớn Các chất lơ lửng trong dòng thải có thể tạo ra lớp phủ đáy sông và giết chết các hệ động, thực vật tự nhiên Nhu cầu oxy hóa dòng thải, cả BOD và COD, cũng có thể làm

cạn kiệt các mức oxy hòa tan trong nước sông, làm cho cá và đời sống các loại thuỷ sinh khác bị tổn thương

Khối lượng dòng thải của nhà máy giấy và hàm lượng chất rắn lơ lửng của dòng thải này, chủ yếu liên quan đến vận hành của hệ thống xeo giấy Tuy nhiên, chất hữu cơ hòa tan, và đặc trưng là số lượng BOD và COD của dòng thải, liên quan trực tiếp tới nguồn cấp sợi và hoạt động của quá trình nghiền bột, trước khi vận hành hệ thống trong nhà máy giấy Việc bổ sung các hóa chất (chủ yếu dưới dạng các tinh bột) trong hệ thống xeo giấy, sẽ ảnh hưởng tới số lượng BOD/COD, nhưng tác động này thường không đáng kể

Các chất hữu cơ được thải qua các công đoạn của một nhà máy giấy phát sinh từ vận hành nghiền bột hóa học tổng hợp, hoặc tạo ra từ quy trình giấy loại, thâm nhập trực tiếp vào hệ thống của nhà máy giấy và đi ra theo dòng thải của nhà máy giấy Trong một nhà máy giấy không phải

là nhà máy tổng hợp, quá trình tái nghiền bột nguyên liệu sợi dạng bột cục khô, sẽ bổ sung BOD/COD vào hệ thống nhà máy giấy, lượng bổ sung này tùy thuộc vào lượng của các chất đó trong bột giấy

2.2 Hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy

Công nghiệp giấy và bột giấy là ngành công nghiệp phức, tăng cường tiêu thụ năng lượng

và nước cao Các vấn đề môi trường chính của ngành công nghiệp này gặp phải là các dòng thải nhiễm bẩn và các khí có mùi hôi thối

Hầu hết nước của dây chuyền công nghệ được xả ra thành dòng thải, tải theo các hóa chất

dư thừa từ dây chuyền công nghệ công nghệ và sợi hòa tan Trong quá trình nghiền bột giấy phương pháp hóa học, ở nhà máy nào có được hệ thống thu hồi hiệu quả, thì sẽ thu hồi đạt tới 100% hóa chất từ khâu tẩy, được thải ra tuy nhiên, trong các quy trình công nghệ làm bột giấy

cơ học và quy trình công nghệ sợi tải chế, thì mọi hóa chất đã dùng, đều bị thải ra

2.2.1 Phát tán khí thải:

2.2.1.1 Phát tán khí thải tại các nhà máy giấy dùng nguyên liệu rừng:

Mùi hôi là vấn đề ô nhiễm không khí chủ yếu thường gặp ở các nhà máy giấy Kraft Quá trình này tạo ra hydro sulphide nặng mùi, mercaptan methyl,dymetyi sulphide và

dimethydmphide Các hợp phần này đôi khi còn được gọi là tổng lượng suy giảm sulfua Clo nguyên tử và clo dioxide phát tán với lượng nhỏ từ các công đoạn khác nhau của một phân xưởng tẩy, như các máy tuyển, các tháp nước, các lỗ thông hơi bể chứa, và các cống rãnh Nói chung các nồng độ này không đáng kể nhưng các khí thải là có mùi hôi và khó chịu Tuy nhiên, hydro sulfida, cũng như clo và clo dioxide là cực kỳ độc và từng là nguyên nhân của nhiều tai nạn Các khí oxit của cả sulfur và nitrogen và có thể phát tán với số lượng khác nhau từ các điểm

cụ thể trong hệ thống làm giấy kraft Nguồn khí thải sulfua dioxide chính là các lò nung thu hồi,

do sự có mặt của sulfur trong dịch đã dùng, được sử dụng làm nhiên liệu Sulfur trioxide đôi khi được phát tán khi dầu nhiên liệu được sử dụng như nhiện liệu phụ trợ Loại khí thải có mùi hôi khác do các hydrocacbon tạo ra, khi kết hợp với các cấu thành chiết xuất từ gỗ, như tecpen, các axít béo và các axít rosin, cũng như các chất có trong nhiên liệu, dùng ở các khâu chế biến và chuyển hóa Tuy nhiên hàm lượng cũng không cao

2.2.1.2 Các khí thải sinh ra của các nhà máy giấy dùng phế liệu nông nghiệp:

Trong các nhà máy giấy nhỏ, ô nhiễm không khí chủ yếu xảy ra ở hai nguồn: các bể ngâm

và các nồi hơi Nguồn thứ ba có thể là các thiết bị sản xuất và giữ điện

Chủ yếu là các chất hữu cơ dễ bay hơi, hơi nước, ngoài ra còn có các chất sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu

Các khí phát tán có thể chia thành khí thải từ dây chuyền công nghệ và các khí thải từ khâu đốt nhiên liệu Các khí phát tán vào không khí từ quy trình nghiền bột giấy, bắt nguờn từ các hệ thống thu hồi để nấu trong các nhà máy bột giấy hóa học sử dụng sulfat, xút hoặc sulfit Các nhiên liệu sử dụng trong công nghiệp bột giấy là nhiên liệu sinh học (phụ phẩm gỗ, vỏ cây và bùn cặn), than đá, dầu và khí

2.2.2 Chất thải rắn:

Chất thải rắn được sinh ra dưới dạng bùn, tro, chất thải gỗ, các chất loại bỏ, cát từ tấm sàng lọc, từ các tấm sàng lọc và các bộ làm sạch ly tâm Nguồn chính của chất thải rắn là bùn cặn trong nước thải do quá trình lắng đọng và xử lý sinh học dòng thải Chất thải từ vỏ cây và gỗ chiếm một lượng đáng kể, nhưng thường được dùng để đốt Tro sinh ra từ các nồi hơi cũng đáng

kể Các chất thải khác là các chất loại bỏ ở các tấm sàng lọc và các bộ làm sạch ly tâm, và các chất khác

Lượng chất thải nguy hiểm do ngành công nghiệp bột giấy tạo ra thường rất thấp

2.2.3 Nước thải:

Do nước thải của ngành công nghiệp này được thải ra không qua xử lý đã ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nước Độc tính từ các dòng nước thải từ các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy- giấy là so sự hiện diện trong các dòng nước thải, một hỗn hợp phức tạp từ các dịch chiết trong thân cây, hỗn hợp đó gồm nhựa cây và các axít béo, các tanin, một số sản phẩm phân huỷ của ligin đã bị clorua hóa có trọng lượng phân tử thấp Khi xả trực tiếp vào nguồn nước thải này ra kênh rạch sẽ tạo ra từng mảng bè giấy nổi trên mặt nước làm cho DO của kênh rạch rất thấp (DO = 0) và có độ màu khá cao Hiện nay hầu hết các nhà máy giấy trong thành phố không xây dựng các hệ thống xử lý nước thải hoặc nếu có thì việc xử lý cũng không đạt hiệu quả Một lượng nhỏ của chất thải, thải vào môi trường góp phần làm tăng độ ô nhiễm của môi trường Chỉ riêng các xí nghiệp công nghiệp và các cơ sở sản xuất trên cũng đã ảnh hưởng không

ít đến môi trường sinh thái của thực vật nước và ảnh hưởng gián tiếp đến sức khoẻ của người dân trong khu vực sản xuất

2.3 Tổng quan về nước thải ngành công nghiệp sản xuất giấy

2.3.1 Nguồn gốc phát sinh

Công nghệ sản xuất giấy giấy và bột giấy là một trong những công nghệ sử dụng nhiều nước, tuỳ theo công nghệ xử lý và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất môt tấn giấy dao động từ 200m3

đến 500m3 Nước được dùng trong các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước Trong các nhà máy giấy hầu như tất cả lượng nước đưa vào sử dụng

sẽ là lượng nước thải và mang theo các tạp chất, hóa chất, bột giấy, các chất ô nhiễm dạng hữu

cơ và vô cơ Thành phần và nồng độ của chúng phụ thuộc vào các vật chất lignocellonic đựơc đưa vào sử dụng, và điều quan trọng hơn cả là phụ thuộc vào các điều kiện quá trình đã được ứng dụng Trong đó dòng thải từ các quá trình nấu, tẩy và nghiền bột và xeo giấy có mức độ ô nhiễm và độc hại nhất

2.3.2 Các nguồn nước thải chính trong cơng nghiệp sản xuất giấy

Xử lý nguyên liệu Bóc vỏ ướt

rửa

Tẩy trắng

Xeo giấy (tạo hình giấy)

Nghiền bột (bằng phương pháp cơ học hoặc hoá

học)

sấy

Bột giấy

Bột giấy tẩy trắng

Nguyên liệu thô ( tre, nứa, gỗ)

Nước thải sau khi rửa

Giấy thành phẩm

Nước ngưng

Cô đặc, xút hoá

Nước thải cô đặc nàu BOD5, COD cao

Nước thải chứa SS, BOD5, COD cao

Nước thải chứa SS, BOD5, COD cao

Chất phụ gia

Hoá chất tẩy

phèn Dầu Nước Hơi nước

Hơi nước

Tất cả các loại nước thải trên khác biệt nhau không những về thành phần, tính chất, nồng

độ các chất ô nhiễm mà còn cả về lưu lượng và chế độ xả nước thải Điều này sẽ gây nhiều khó khăn nhất định cho việc thiết lập các giải pháp kĩ thuật và công nghệ để xử lý ô nhiễm nước thải

Để có cơ sở phục vụ cho việc đánh giá tác động môi trường và tính toán, thiết kế các công nghệ

xử lý nước thải chung cho công ty sau này, cần phải phân tích kĩ hơn nữa về thành phần, tính chất nồng độ, lưu lượng chế độ xả và tính toán tải lượng các chất ô nhiễm của từng loại nước thải

ở công ty hoặc tổng tải lượng ô nhiễm hàng ngày

2.3.3 Thành phần và tính chất nước thải

Trong công nghiệp giấy, để tạo ra giấy có độ dai, trắng, không lẫn tạp chất, cũng như thu hồi tối đa xenlulo trong nguyên liệu, cần phải sử dụng nhiều loại hóa chất trong các công đoạn khác nhau Các loại hóa chất được sử dụng ở công đoạn nấu, tẩy xeo giấy như đá vôi, xút, cao lanh, nhựa thông, các chất dính kết tự nhiên và tổng hợp, các chất oxy hóa để khử lignin cho Clo, hipoclorit, peroxit,…

Dòng thải từ quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi Dòng thải có màu tối nên thường được gọi là dịch đen

 Dịch đen:

Có nồng độ chất khô khoảng 25 đến 35%, tỉ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ là 70:30 Thành phần hữu cơ là lignin hòa tan và các dung dịch kiềm, sản phẩm phân huỷ hidratcacbon, acid hữu

cơ Thành phần vô cơ gồm những những chất nấu, một phần nhỏ NaOH, Na2S tự do, Na2SO4,

Na2CO3 còn phần nhiều là kiềm natrisufat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm Thành phần

cơ bản của dịch đen trong quá trình sản xuất bột giấy bằng Soude có hàm lượng VAF 8-12%, COD, lignin 40-60%, COD đường 11-35% COD (Sierra at al 1991, Anominous, 1986) dịch đen

có pH cao (10-13) và hàm lượng chất hữu cơ lớn > (150-200COD/L) (theo Celtral Pollution Control Board 1988), có phân tử lượng thấp, nhựa cây, acid béo, đường, mercaptan, soap và dimetyl sulfide cùng với một số chất vô cơ trên Độ màu của nước thải sản xuất giấy khoảng 1000-25000Pt-Co, trong khi đó độ màu của dịch đen đôi khi lên tới 330.000Pt-Co Màu gây ra

do sự khử lignin khỏi nguyên vật thô như gỗ, tre, nứa, rơm rạ, thông…Ngoài lignin sản phẩm phân huỷ của hemicellulose và cellulose hiện diện trong nước thải ở dạng acid isosaccharinic và

carbohidrates có phân tử lượng thấp Độ màu cao là do lignin, COD, BOD Phần BOD trong dịch đen là phần hợp chất không lignin, vào khoảng 29-150mg/L, tổng số COD/BOD-5.2 (gglignin=1.95CDO) (theo Celtral Pollution Control Board 1988)

Dòng thải từ công đoạn tẩy rửa của nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học

và bán hóa học chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy rửa ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học cao trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ Khi tẩy trắng bằng các hợp chất chứa clo, các thông số ô nhiễm đặc trưng: BOD= 15-17kg/tấn bột giấy, COD: 60-90kg/tấn bột giấy, đặc biệt giá trị AOX (các hợp chất hữu cơ): 4-10kg/tấn bột giấy

Nước thải từ quá trình nghiền bôt và xeo giấy chủ yếu chứa xơ mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng

và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh

 Nước thải trắng:

Là loại nước thải tạo nên do quá trình rửa bột giấy và xeo giấy Đây là loại nước thải phổ biến trong các xí nghiệp sản xuất giấy chiếm đến khoảng 80% tổng lượng nước thải sản xuất Nước thải này có COD khoảng 1800-3800mg/l, SS=31-621mg/l, BOD=1200-2100mg/l, T-N

=2.4-11.8 mg/l, T-P=1.6-4.2mg/l, pH=6.0-7.0 (Rintala JA and Lepidto 1992)

Độ màu nước thải này gây ra do sự khử lignin trong gỗ mà chúng chưa làm sạch hoàn toàn

từ khâu rửa bột giấy, còn do sự hiện diện các phẩm màu hòa tan từ các công đoạn phối liệu màu cho sản xuất giấy vàng mã Nhìn chung màu của loại nước thải này thay đổi theo thời gian, tuỳ thuộc vào chế độ xả thải của các dòng thải có pha màu phẩm nhuộm

 Nước thải rò rỉ:

Là loại nước thải tách ra từ bột giấy trên sân chứa bột giấy thành phẩm Tính chất của chúng gần giống với tính chất của nước thải trắng nhưng độ màu hơi cao hơn một tí Kết quả xét nghiệm cho thấy nước thải có pH=7.05 độ màu =1240Pt-Co, COD=1480mg/l, BOD5=985mg/l, SS=420mg/l Tuy nhiên lượng nước thải này không lớn, thường thay đổi theo thời gian và lượng bột chứa trên sân, trung bình vào mùa khô khoảng 5m3/ngày

Trong số này đáng quan tâm hơn cả là nước thải từ khâu vệ sinh máy pha màu in nhãn trong dây chuyền sản xuất vàng mã và thùng bì cartor Về cơ bản thành phần của chúng gồm các phẩm màu hòa tan và dung môi pha màu Tuy nhiên lưu lượng các dòng thải này nhỏ và chỉ mang tính chất gián đoạn

Nước bị nhiễm bẩn là loại nước mưa thấm chảy qua các bãi chứa nguyên liệu, sân chứa bột giấy thành phẩm và cuốn trôi một phần bột giấy cùng với các chất bẩn hồ tan trên mặt bằng của công ty (chủ yếu là ở khu vực bãi chứa nguyên vật liệu thô và bán thành phẩm) thành phầm và nồng độ các chất trong nước mưa này thay đổi rất nhiều vào lượng mưa rơi trên các khu vực đang xét

 Nước mưa quy ước sạch:

Là loại nước mưa rơi trên mái nhà xưởng ở các phân xưởng sản xuất hoặc nơi có mặt bằng tương đối sạch Đây là loại nước thải được quy ước xem là sạch cho phép thải trực tiếp vào mội trường Tuy nhiên hiện hầu hết các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy đều chưa có hệ thống thoát nước riêng Vào mùa mưa, toàn bộ lượng nước mưa rơi trên mặt bằng vẫn theo các hệ thống mương dẫn, cống ngầm và hòa trộn với nước thải sản xuất, điều này sẽ làm thay đổi lưu lượng tính toán của các dòng thải vào mùa mưa và sẽ gây trở ngại cho các công trình xử lý nước thải sau này

 Nước thải sinh hoạt:

Ngoài các loại nước thải kể trên còn có lượng nước thải sinh hoạt của công nhân trong nhà máy các loại nước thải này có thành phần tương tự các loại nước thải sinh hoạt khác Chứa cặn

bã, các chất lơ lửng, các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và vi trùng Các số liệu thống kê của nước thải này thường có COD=18-200mg/l, BOD5 =100-120mg/l, SS=120-250mg/l, T-N-15-30mg/l, T-P=10-20mg/l

Bảng 2.1 Tính chất của nước thải giấy

STT Chỉ tiêu ô nhiễm Đơn vị Nồng độ

6,0 – 7,4 1.058 – 9.550

28 – 30

431 – 1.307

741 – 4.131

520 – 3085 0,7 – 4,2 Vết – 0,512 Vết – 3

(Nguồn: Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm ngành sản xuất giấy tái sinh – Sở Tài Nguyên và Môi Trường TP.HCM)

2.4 Tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải ngành sản xuất giấy và bột giấy

Những biện pháp được đề nghị để khống chế ô nhiễm của nước thải từ các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy bao gồm những biện pháp nội vi và ngoại vi Biện pháp nội vi và ngoại vi chủ yếu là các biện pháp xử lý chất thải sinh ra từ quy trình sản xuất

 Tiền xử lý:

Loại cát thô, mảnh vụn, tro vô cơ, sỏi… để tránh mài mòn bơm, đường ống dẫn trong các

hệ thống nước Điều này làm giảm năng lượng vận hành, đồng thời còn dễ bảo dưỡng thiết bị, hệ thống

Trung hòa nước thải: (pH nên dao động trong khoảng 6.0-9.0) pH nước thải quá kiềm hoặc quá acid không chỉ ảnh hưởng đến nguồn nhận mà còn gây ra ăn mòn các thiết bị xử lý cơ học hoặc xâm thực công trình, tác động ngược lại hiệu quả xử lý vi sinh tiếp theo, nên cần thiết phải trung hòa Ngoài ra, trung hòa còn giúp tách ra khỏi nước một số kim loại nặng

Loại chất rắn lơ lửng bằng phương pháp keo tụ hoặc tuyển nổi Thực tế hay sử dụng phương pháp keo tụ hơn vì chi phí thấp, thiết bị đơn giản Các chất gây đông tụ sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, CaO, MgO Một và nơi kết hợp chất trợ keo tụ là các chất polymer mang điện tích để tăng nhanh quá trình keo tụ

 Xử lý bậc II:

Loại các chất BOD, COD của nước tăng cao bằng phương pháp oxy hóa sinh học, oxy hóa hóa học, oxy hóa điện hóa, hoặc phương pháp hấp thụ bằng than hoạt tính, dạng bột hoặc dạng hạt Mỗi phương pháp có những ưu và nhược điểm riêng

Ví dụ:

Oxy hóa hóa học là phương pháp giảm COD và độ màu hiệu quả nhưng thông thường lượng tác chất oxy hoá còn dư sau xử lý lại đặt ra những khó khăn mới, ngoài ra độ giảm BOD kém

Oxy hoá sinh học là một biện pháp ưu tiên để loại bỏ các chất hữu cơ nhưng hệ thống xử lý đòi chi phí cao (đặc biệt về mặt mặt bằng)

Xén cặn

Lên men kị khí -ổn dịnh hiếu khí

Sân phơi bùn

Sấy khô bằng nhiệt độ

2.4.1 Phương pháp xử lý cơ học:

Nhằm loại bỏ các chất không hòa tan bằng cách gạn, bằng lọc qua các công trình sau:

- Lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn

Các phương pháp hóa lý hay sử dụng là:

- Đông tụ và lắng loại bỏ các chất rắn lơ lửng

- Hấp thụ: loại các chất hữu cơ, màu

- Trung hòa acid hoặc bazơ

- Tuyển nổi

- Trao đổi ion

- Các quá trình tách bằng màng

- Các phương pháp điện hóa

- Chlo hóa diệt trùng và phân huỷ chất độc

- Phương pháp oxy hóa khử

2.4.4 Các phương pháp xử lý sinh học:

Các phương pháp xử lý sinh học được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp có chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như H2S các sunfit, ammoniac, nitơ,…

Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải, các vi sinh vạt sử dụng các chất hữu cơ một số khống chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh học

2.4.4.1 Các phương pháp xử lý trong điều kiện tự nhiên:

2.4.4.2 Các phương pháp xử lý trong điều kiện nhân tạo:

 Bể bùn hoạt tính (bể aeroten )

Trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù Quá trình làm sạch trong bể bùn hoạt tính diễn ra theo mức dòng chảy qua các hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí

 Bể lọc sinh học (bể Biophin)

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng có định trên lớp màng bám lớp vật liệu lọc

Khi nước thải được tưới trên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc, ở bề mặt của hạt vật liệu lọc và các khe hở giữa chúng, các cặn bã được giữa lại và tạo thành màng gọi là màng vi sinh Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ thấm nhập vào bể cùng với nước thải khi tưới hoặc qua khe hở thành bể, hoặc qua hệ thống tiêu nước từ đáy đi lên Vi sinh vật hấp thụ chất hữu cơ và nhờ có oxy và quá trình oxy hóa được thực hiện

+ Ưu điểm:

Phương pháp này là đơn giản, tải lượng theo chất gây ô nhiễm thay đổi trong giới hạn rộng trong ngày, thiết bị cơ khí đơn giản và tiêu hao ít năng lượng

+ Nhược điểm:

Hiệu suất quá trình phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ không khí

 Đĩa sinh học ( lọc sinh học tiếp xúc quay –RBC):

Đây là hệ thống sinh học sinh trưởng cố định trong màng sinh học khác, hệ thống sinh học sinh trưởng cố định trong màng sinh học khác nhau, hệ thống này gồm một loạt các đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau một khoảng nhỏ Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong máng chứa nước thải, phần còn lại tiếp xúc với không khí Các vi khuẩn bám trên các đĩa chiết các chất hữu cơ của nước thải

 Unitank:

Công nghệ vi sinh vật unitank cho phép xử lý tất cả các loại nước thải công nghiệp và sinh hoạt Hệ thống công nghệ cấu trúc chắc gọn gồm các bể hình chữ nhật xây liền một khối cho phép tiết kiệm tối đa về diện tích và vật liệu xây dựng Khác với công nghệ bùn hoạt tính thông thường, unitank kết hợp chức năng oxy hóa sinh học và tách bùn trong cùng một bể aeroten, không cần hoàn lưu bùn Unitank là một hệ thống tự động hoàn toàn, hoạt động theo chu kì, rất thích hợp với việc xử lý các loại nước thải có tính chất đầu vào và đầu ra thay đổi Unitank có cấu trúc modun nên rất dể dàng nâng công suất bằng cách ghép các modun liền nhau tận dụng

Bể lọc kị khí có khả năng khử được 7090% BOD

Nước thải trước khi vào bể lọc cần được lắng sơ bộ

+ Ưu điểm chính:

Khả năng khử BOD cao, thời gian lọc ngắn, VSV dễ thích nghi với nước thải, vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng, thể tích của hệ thống xử lý nhỏ

+ Nhược điểm:

Thường hay bị tắc nghẽn, giá thành của vật liệu lọc khá cao, hàm lượng cặn lơ lửng ra khỏi

bể lớn, thời gian đưa công trình vào hoạt động dài

 Bể lọc ngƣợc qua tầng bùn kị khí UASB:

Bể UASB không sử dụng vật liệu dính bám mà sử dụng lớp cặn (có chứa rất nhiều VSV kị khí) luôn luôn tồn tại lơ lửng trong dung dịch lên men nhờ hệ thống nước thải chảy từ dưới lên Sau một thời gian hoạt động, trong hệ thống hình thành 3 lớp; phần bùn đặc ở đáy hệ thống, một lớp thảm bùn ở giữa hệ thống gồm những hạt bùn kết bông và phần chứa biogas ở trên cùng Nước thải được nạp vào từ dưới đáy hệ thống, đi xuyên qua lớp bùn đặc và thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngoài Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bông ở thảm bùn, vi khuẩn sẽ xử lý chất hữu

cơ và chất rắn sẽ được giữ lại Khí và các chất rắn lơ lửng được tách ra từ nước thải được xử lý bởi thiết bị tách gas và chất rắn trong hệ thống Các hạt bùn sẽ lắng xuống thảm bùn và định kì được xả ra ngồi

+ Ưu điểm:

Hiệu quả xử lý cao, thời gian lưu nước trong bể ngắn, thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng, cấu tạo bể đơn giản, dễ vận hành, năng lượng phục vụ vận hành bể ít

+ Khuyết điểm:

Khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn, các hạt bùn thường không ổn định và rất dễ

bị phá vỡ khi có sự thay đổi môi trường

3.1 Cơ sở lý thuyết

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình bùn hoạt tính

3.1.1.1 Giới thiệu về bùn hoạt tính và quá trình bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là tập hợp của khối quần thể các vi sinh vật hoạt tính có khả năng hấp thụ trên

bề mặt của nó và oxy hóa chất hữu cơ trong nước thải (ổn định chất hữu cơ) với sự có mặt của oxy Bùn hoạt tính là bông màu vàng nâu, dễ lắng có kích thước từ 3–150 micromet Những sinh vật sống là vi khuẩn, động vật hạ đẳng, dòi, giun, nấm men, nấm mốc và xạ khuẩn

Trong quá trình xử lý sinh học thì quá trình bùn hoạt tính là quá trình có tính linh hoạt nhất,

nó có thể giảm tối đa các chất hữu cơ với phạm vi thay đổi BOD rộng Vì thế mà chúng được áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp

Quá trình bùn hoạt tính gồm các bước sau:

- Trộn lẫn bùn hoạt tính với nước thải để xử lý

- Khuấy trộn và sục khí hỗn hợp với yêu cầu trong một thời gian dài

- Làm trong nước và tách bùn hoạt tính từ hỗn hợp trong quy trình tại bể lắng cuối

- Tuần hoàn bùn hoạt tính để trộn lẫn với nước thải đầu vào

- Loại bỏ bùn dư

Bông bùn hoạt tính là một hệ vi sinh vật phức tạp bao gồm: vi khuẩn, Aetponicet, nguyên sinh động vật, nấm, tảo, virus… Vi khuẩn trong bùn hoạt tính thuộc dạng: Alkaligenes, Achromobacter, Pseudomonas, Corynebacterium

3.1.1.2 Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trong bùn hoạt tính

Các vi sinh vật sẽ hấp thụ và đồng hóa các chất dinh dưỡng trong nước thải để tăng sinh khối (tăng trọng lượng và kích thước) và phát triển (tăng số lượng) Mỗi loại vi sinh vật có đường cong sinh trưởng và phát triển riêng và phụ thuộc vào nguồn thức ăn, chất dinh dưỡng có sẵn, điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, điều kiện kị khí hay hiếu khí

Các giai đoạn sinh trưởng của Vi khuẩn:

- Pha lag (lag phase)(giai đoạn tiềm tàng):là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích

nghi với môi trường dinh dưỡng Ở giai đoạn này, vi khuẩn chỉ tăng sinh khối chứ không tăng về số lượng Thời gian của pha lag phụ thuộc vào các yếu tố tiền sử của tế bào như tuổi, khả năng chống chọi và khả năng chịu đựng với các yếu tố vật lý, hóa học… và thành phần môi trường nuôi cấy

- Pha log (log phase)(giai đoạn tăng sinh khối theo hàm số mũ): trong môi trường thức

ăn dồi dào ở pha log, vi khuẩn sản xuất ra nhiều enzim cần thiết cho quá trình sinh trưởng nên khả năng thu nhận và đồng hóa thức ăn cũng như tốc độ phân chia của tế bào vi sinh vật đạt đến giá trị tối đa

- Pha ổn định (Stationary phase): giai đoạn tăng trưởng chậm dần do thiếu hụt chất dinh

dưỡng và chất nhận điện tử cùng với sự sản sinh và tích tụ các sản phẩm trao đổi chất độc hại Trong môi trường cạn kiệt thức ăn, tốc độ tăng sinh khối của VSV giảm dần, số lượng VSV đạt đến giá trị ổn định, số lượng sinh ra đúng bằng số lượng chết đi

- Pha chết (death phase): giai đoạn hô hấp nội bào – xảy ra khi tốc độ sinh trưởng giảm,

nồng độ chất dinh dưỡng tối thiểu VSV chết theo logarit: do nồng độ chất dinh dưỡng trong môi trường đã cạn kiệt, buộc VSV phải thực hiện quá trình trao đổi chất bằng chính nguyên sinh chất có trong tế bào, làm nguyên sinh khối bùn giảm Dinh dưỡng còn lại

Pha ổn đònh Pha chết

Hình 3.1: Các giai đoạn tăng sinh khối của TB Vi khuẩn theo thang log

Pha lag Pha log

trong tế bào chết sẽ khuếch tán ra ngoài môi trường cung cấp cho các tế bào còn sống Lúc này tốc độ các VSV chết vượt xa tốc độ sinh sản và tế bào VSV mới

3.1.1.3 Cơ chế của quá trình phân hủy các chất trong tế bào

Quá trình phân huỷ hiếu khí trong nước thải gồm 3 giai đoạn:

CxHyOz + O2  Enzim

CO2 + H2O + H

- Tổng hợp xây dựng tế bào

CxHyOz + O2  Enzim tế bào SV + CO2 + H2O + C5H7NO2 - H

- Tự oxy hóa chất liệu tế bào

C5H7NO2 + 5O2  Enzim 5CO2 + 2H2O + NH3 + H

H là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào Các chỉ số x,y,z phụ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa Cacbon bị oxy hóa Đối với hợp chất hữu cơ chứa Nitơ, Lưu huỳnh cũng có thể được theo kiểu các phương trình trên

3.1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình bùn hoạt tính

- Ảnh hưởng của pH

Giá trị pH tối ưu của đa số các vi sinh vật từ 6.5 – 8.5, vi khuẩn tăng trưởng ở pH =7 Giá trị pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào

- Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ nước thải là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng sự tăng trưởng và sống còn của vi sinh vật trong quá trình bùn hoạt tính Đối với đa số vi sinh vật, nhiệt

độ nước thải trong quá trình xử lý không dưới 60

và không quá 370 Sự tăng nhiệt độ có thể dẫn đến biến tính protein, đặc biệt là enzim, đồng thời thay đổi cấu trúc màng, dẫn đến sự thay đổi tính thấm của màng

- Ảnh hưởng của kim loại nặng

Phần lớn kim loại nặng thường hiện diện trong nước thải công nghiệp Hầu hết các kim loại nặng thường xâm nhập vào bùn hoạt tính ở dạng hòa tan hay dưới dạng các ion tự do Khi các kim loại này hấp thụ vào bề mặt của tế bào vi sinh vật tạo ra các phản ứng hóa lý, và được hấp thụ vào trong tế bào, tấn công các enzim

- Ảnh hưởng của chất dầu mỡ và chất béo trong nước thải

Chất béo thường gặp trong nước thải sinh hoạt là các chất bơ, margarine, dầu thực vật, dầu ăn, thịt… chất béo và dầu mỡ là những hydrocacbon mạch dài nên thường bền vững và khó

bị phân huỷ sinh học Trong quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, các hợp chất này sẽ bao phủ các bông bùn Ngoài ra chúng được hấp thụ vào thành tế bào vi khuẩn và tăng nồng độ MLSS (Michael H Gerardi, 2003)

- Sự lên men của nước thải

Nước thải lên men hay sự hiện diện của quá nhiều acid và rượu đơn giản, hòa tan sẽ là môi trường sống và phát triển của một số vi khuẩn dạng sợi không mong muốn Nồng độ của các acid, rượu hòa tan đơn giản khoảng 200mg/l sẽ tạo điều kiện cho các vi khuẩn dạng sợi sinh sôi như: Beggiatoa sp, Microthrix parvicella, Thiothrix sp và loại 021N (Michael H Gerardi, 2003)

- Nhu cầu ôxy

Vi sinh vật có thể tăng trưởng khi có hoặc vắng mặt của oxy Phần lớn nhu cầu oxy cho quá trình bùn hoạt tính DO≥ 2.0mg/l Thông thường khi oxy bị giới hạn, các vi sinh vật dạng sợi sẽ chiếm ưu thế, làm bùn hoạt tính trở nên khó lắng Nhưng nếu tăng hàm lượng oxy hòa tan một cách không cần thiết sẽ tăng chi phí vận hành trong khi không cải thiện hiệu quả xử lý nhiều (Michael Richard và cộng sự http://www.searchbrown.com)

- Chất dinh dưỡng

Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất dinh dưỡng N, P, chất hữu cơ ( BOD ), làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành sản phẩm cuối (không phân huỷ) và tế bào mới Thiếu các chất dinh dưỡng sẽ kiềm hãm và ngăn cản các quá trình oxy hóa sinh hóa Ngoài ra, cần phải thêm K, Mg, Ca, S, Fe… các nguyên tố này thường có đủ trong nước thải nên ta không cần phải

thêm vào Để xác định sơ bộ lượng nguyên tố dinh dưỡng cần thiết trong nước thải có thể chọn theo tỷ lệ sau : BODtoàn phần: N:P = 100:5:1 hay COD:N:P = 150:5:1

- Lượng bùn tuần hoàn

Mục đích chính của việc tuần hoàn bùn là duy trì nồng độ MLSS cần thiết trong các bể làm thoáng Tuy nhiên, thông thường người ta lấy khoảng 50 – 70% của lưu lượng nước thải trung bình Nồng độ MLSS trong bùn tuần hoàn khoảng từ 4000 – 12000 mg/l (Mrtcalf & Eddy, 2003)

- Thời gian lưu bùn

Thời gian lưu bùn hay còn gọi là tuổi bùn, ảnh hưởng lớn đến sự hiện diện của các vi sinh vật trong bông bùn hoạt tính dựa trên tốc độ phát triển và phân huỷ

3.1.2 Cơ sở lý thuyết về khả năng dính bám

Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi có đủ độ

ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxy Chúng dính bám trên bề mặt vật rắn bằng chất gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng có thể dễ dàng di chuyển trong lớp gelatin dính bám này Đầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung ở một khu vực, sau đó màng vi sinh

ko ngừng phát triển, phủ kín toàn bộ bề mặt vật rắn bằng một lớp đơn bào Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khoáng) và oxy có trong nước thải cần xử lý khuếch tán qua màng biofilm vào tận lớp xenlulo đã tích luỹ ở sâu nhất mà ở lớp đó ảnh hưởng của của oxy và chất dinh dưỡng không còn tác dụng

Sau một thời gian, sự phân lớp hình thành: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí, được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp kỵ khí không có oxy

3.2 Vật liệu nghiên cứu

3.2.1 Các loại giá thể đã được nghiên cứu, ứng dụng trong xử lý nước thải

Hệ thống lọc sinh học được thiết lập đầu tiên tại trại thực nghiệm Lawrence, bang Matsachuset nước Mỹ năm 1891 Đến năm 1940 ở nước này đã có 60% hệ thống xử lý nước thải

áp dụng công nghệ lọc sinh học Với phương pháp lọc sinh học này, trước đây người ta thường

sử dụng vật liệu lọc là đá giăm, đá cụi, đến nay, sự phát triển của chất polyme đã tạo điều kiện cho biện pháp xử lý nước thải bằng công nghệ lọc sinh học được sử dụng rộng rãi hơn

Sử dụng các thanh gỗ, các tấm nhựa dẻo lượn sóng hay gấp nếp được xếp thành những khối bó chặt gọi là mô đun vật liệu Các mô đun này được xếp trên giá đỡ Ngoài ra, người ta còn

sử dụng các vật liệu dẻo như nhựa PVC (polyvinyl clorit), PP (polypylen) được làm thành tấm lượn sóng, gấp nếp, dạng cầu khe hở, dạng vành hoa (plasdek), dạng vách ngăn, có đặc điểm rất nhẹ Với vật liệu chất dẻo rất thích hợp cho việc xử lý nước thải công nghiệp như nước thải công nghiệp thực phẩm có BOD cao, nước thải của nhà máy lọc dầu,

Năm 1960, đĩa quay sinh học RBC được áp dụng đầu tiên tại CHLB Đức, sau đó ở Mỹ Ở

Mỹ và Canada, 70% hệ thống RBC được sử dụng để loại bỏ BOD, 25% để loại BOD và nitrat, 5% để loại nitrat Hệ thống đĩa quay gồm những đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl clorit đặt gần sát nhau, chúng được nhúng chìm khoảng 40 - 90% trong nước thải và quay với tốc độ chậm Tương tự như bể lọc sinh học, một lớp màng sinh học được hình thành và bám chắc vào vật liệu đĩa quay

3.2.2 Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu được sử dụng trong nghiên cứu là: Thân lục bình phơi khô

Lục bình (Eichhornia crassipers) còn gọi là bèo tây, bèo Nhật Bản, bèo sen

Là loài cỏ đa niên, thuộc nhóm thực vật thủy sinh sống trôi nổi, sinh sản rất nhanh

Trong những năm gần đây, nổi lên tình trạng cây lục bình (water hyacinth, tên khoa học

là Eichhornia Crassipe) mọc tràn lan trên sông, rạch gây ách tắc giao thông thủy, ảnh hưởng đến

sinh trưởng và phát triển của nhiều loài sinh vật thủy sinh do không sống được ở những ao, hồ

dày đặc lục bình (http://www.monre.gov.vn/monreNet/default.aspx?tabid=210&ItemID=46758)

Không chỉ vậy theo TS Trần Trung Tính (Khoa Công nghệ - ĐHCT) lục bình làm nghẹt các điểm lấy nước tưới tiêu của người dân và là nơi muỗi sinh sôi Lục bình sinh sản rất nhanh làm cho các thực vật dưới nước rất khó sống, gây mất cân bằng hệ sinh thái, dẫn tới việc một số loài động vật tồn tại nhờ vào sự đa dạng của thực vật bị cạn kiệt dần

( http://www.sggp.org.vn/xahoi/2009/6/195001/ )

Hình 3.2 Giá thể thân lục bình đã phơi khô

Ở phía Tây Bắc của Thái Bình Dương, lục bình được trồng ở các ao tự nhiên hay nhân tạo nhưng nó không được xem là cây 1 năm chịu được giá rét, trừ khi dưới những điều kiện đặc biệt

(www.ecy.wa.gov)

3.2.5 Phân loại

Theo Lecomete Het F Gagrepain, 1998 (Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) ở Đông

Dương lục bình có 2 loài:

Eichhornia crasipes (Solms): Có tiểu nhị, không có phụ bộ, đính giữa 2 phần dưới ống

tràng, lá gân, tròn, cuống phù Loài này gặp ở Bắc, Trung và Nam

Eichhornia Natana: 3 tiểu nhị nhưng 1 tiểu nhị có phụ bộ, dính ở giữa hay phần dưới ống

tràng, lá có dạng như lá lúa, loài này gặp ở Campuchia

Theo Phạm Hoàng Hộ, 2000 (Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) Lục bình ở Việt Nam chỉ có 1 loài là Eichhornia crasipes

3.2.6 Đặc điểm cấu tạo

 Hình dáng:

Lục bình là cây thân thảo sống trôi nổi trên mặt nước hoặc bám trên đất bùn Thân

gồm 1 trục mang nhiều lông ngắn và những đốt mang rễ và lá (Nguyễn Đăng Khôi, 1985

Được trích từ Nguyễn Văn Tùng, 2004.)

+ Lá: Đơn, mọc thành chùm tạo thành hoa thị, phiến tròn dài 4 – 8 cm, bìa nguyên, gân hình cung, mịn, đặc sắc, cuống lá rất xốp thường phù to tạo thành phao nổi hình lọ thường ngắn và to ở cây non, kéo dài đến 30 cm ở cây già

+ Hoa: Xanh nhạt hoặc xanh tím tạo thành chùm đứng, cao 10 – 20 cm, không đều, đài và tràng cùng màu đính ở gốc, cánh hoa trên có đốm vàng, 3 tâm bì nhưng chỉ

có 1 tâm bì thụ, 6 tiểu nhị với 3 tiểu nhị dài và 3 tiểu nhị ngắn

+ Trái: Là nang có 3 buồng, bì mỏng, nhiều hột (www.34brinkster.com)

+ Rễ: Dạng sợi, bất định, không phân nhánh, mọc thành chùm dài và rậm ở dưới chiếm 20 – 50% trọng lượng toàn cây tuỳ thuộc vào môi trưòng sống nhiều hay ít

dinh dưỡng (Nguyễn Đăng Khôi, 1985 Được trích từ Nguyễn Văn Tùng, 2004)

phân sinh là một vùng có vô số những khoảng trống giữa các tế bào Mô khuyết này rất cần cho sự hấp thu Oxy và chuyển Oxy đến hệ thống rễ

+ Rễ: Phẫu thức cắt ngang của rễ cho thấy rễ có 2 phần: ngoài là vùng vỏ, bên trong

là trụ trung tâm

Cấu tạo vùng vỏ gồm có 3 phần:

Dưới biểu bì là lớp nhu mô đạo có chứa sắc tố, do lớp này mà rễ có màu tím khi đưa ra ánh sáng

Xung quanh trụ là lớp nhu mô đạo

Giữa 2 vùng này của vùng vỏ là lớp nhu mô khuyết, lớp này giúp rễ hấp thu Oxy Trụ đa cực được bao quanh bởi lớp nội bì ít chuyên hoá và chu luân hoạt động của mô phân sinh ở rễ rất yếu

(Richard Couch, 1980 Được trích từ Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 1988)

(Nguồn: Võ Văn Chi, 1997 Được trích từ Dương Thuý Hoa, 2004)

 Đặc điểm sinh trưởng và sinh sản

Lục bình có tên khoa học là Eichhornia crassipes (Solms), thuộc họ Bèo Tây

(Pontederiaceae)

- Sinh trưởng và phát triển

Theo O.P.Chawla, nhiệt độ của nước thuận lợi cho sự sinh trưỏng của lục bình là 26 –

300C

Theo Nguyễn Đăng Khôi (1985) lục bình có thể sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ

10 – 400C nhưng mạnh nhất ở 20 – 300C vì vậy, ở nước ta lục bình sống quanh năm Ở phía Bắc do ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, gió mùa đông khá lạnh nên lục bình chỉ phát triển mạnh từ tháng 4 đến tháng 10 và ra hoa vào khoảng tháng 10, tháng 11

Lục bình có thể sống ở bất kì ao hồ nào Tuy nhiên ở các ao, đầm nước tĩnh nhiều chất dinh dưỡng thì lục bình sinh trưởng với tốc độ rất nhanh Do đó lục bình được xem là một cây lấn chiếm

Các nghiên cứu ảnh hưởng của khí hậu lên năng suất của lục bình cho thấy: sự tăng nhiệt độ và ẩm độ tương đối sẽ dẫn đến sự tăng năng suất của lục bình

Trong buồng tăng trưởng với những điều kiện nhân tạo thuận lợi tối ưu cho sự sinh trưởng của lục bình (nhiệt độ không khí 25 – 400C, ẩm độ tương đối 75 – 95% 0 thì lục bình

sẽ sinh trưởng với tốc độ 6 cây con trong 1 tuần Giá trị này rất cao nhưng trong điều kiện tương đối thuận lợi ngoài tự nhiên có sự kết hợp giãư nhiệt độ và ẩm độ tương đối, tốc độ

sinh trưởng của lục bình chỉ đạt 3 – 3.5 cây con trong mỗi tuần (Werner Kooh and Heinz

Koser, 1983)

Hệ số tăng trưởng trong 2 tuần thấp hơn trong 1 tuần và ảnh hưởng của ẩm độ thì lớn

hơn nhiệt độ (Werner Kooh and Heinz Koser, 1983)

Trong mùa khô, tốc độ sinh trưởng của lục bình ở Malaika là 1.5 cây trong 1 tuần Giả thuyết rằng các cây sinh trưởng mạnh trong 6 tháng còn lại thì trung bình 1 năm 1 cây tạo nên tổng số 140x106

cây nếu các nhân tố như mật độ vật kí sinh, bệnh không có Giả thuyết rằng

1 cây chiếm 1 diện tích 10 cm2

thì về mặt lý thuyết, nó sẽ sinh sản ra một lượng lớn lục bình

phủ kín 140 ha trong vòng 1 năm (Werner Kooh and Heinz Koser, 1983)

Theo O.P Chawla, trong điều kiện môi trường và khí hậu thích hợp thì năng suất của lục bình có thể đạt 175 tấn lục bình khô/ha/năm

Theo Nguyễn Đăng Khôi (1985), năng suất của lục bình là 150 tấn lục bình khô/ha/năm

Lục bình sinh sản bằng con đường vô tính, từ các nách lá đâm ra những thân bò, cho

ra những cây mới và sớm tách ra cây mẹ để trở thành cá thể độc lập

3.3 Phương pháp nghiên cứu

- Xây dựng mô hình mô phỏng với quy mô nhỏ nhằm phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm môi trường có trong nước thải sản xuất giấy bằng phương pháp bùn hoạt tính kết hợp sử dụng giá thể dính bám là thân lục bình

- Vật liệu bể: thuỷ tinh, dày 5mm

- Van điều chỉnh lưu lượng: 2 cái/bể

- Van xả cặn: 1 cái/bể

Hình 3.3 Mô hình bùn hoạt tính (mô hình đối chứng)

Hình 3.4 Mô hình bùn hoạt tính kết hợp giá thể

3.5 Phương pháp phân tích mẫu

- Rửa điện cực bằng nước cất, lau khô điện cực, dùng dung dịch chuẩn để chỉnh máy

- Rửa lại điện cực bằng nước cất, lau khô, đổ khoảng 50 ml mẫu ra cốc thủy tinh Nhúng đầu điện cực vào nước thải Tiến hành đọc kết quả trên máy khi tín hiệu ổn định sau 30 giây

3.5.2 Phương pháp phân tích SS

3.5.2.1 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

3.5.2.2 Thực hiện

- Giấy lọc đem sấy ở 1000C/1 giờ, sau đó để vào máy hút ẩm trong 60 phút, đem cân được

- Pha loãng mẫu 10 lần, hút 10 ml để lọc

- Đem giấy lọc đi sấy ở 1000C/1 giờ; sau đó để vào máy hút ẩm trong 1 giờ, đem ra cân được khối lượng B

SS =

Vmau

f B

A ) * 1000 *

Trong đó:

+ SS: hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l) + A: khối lượng ban đầu của giấy lọc (mg) + B: khối lượng của giấy lọc sau khi lọc (mg) + f: hệ số pha loãng

+ Vmẫu: thể tích mẫu lấy (ml)

3.5.3 Phương pháp phân tích BOD 5

Dựa trên phương pháp đo hàm lượng oxy hòa tan

3.5.3.1 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

- Tủ ủ BOD ở nhiệt độ 200C ± 10C, Chai BOD, Ống đong, bình tam giác, buret, pipet, bình định mức, máy sục khí

- Dung dịch đệm phosphate: Hòa tan 8,5 g KH2PO4; 21,75 g K2HPO4; 33,4 g

Na2HPO4.7H2O và 1,7 g NH4Cl trong 500 ml nước cất và định mức thành 1000 ml

- Dung dịch MgSO4: hòa tan 22,5 g MgSO4.7H2O trong nước cất, định mức thành 1000 ml

- Dung dịch CaCl2: hòa tan 27,5g CaCl2 trong nước cất, định mức thành 1000 ml

- Dung dịch FeCl3: hòa tan 0,225g FeCl3.6H2O trong nước cất, định mức thành 1000 ml

- Dung dịch H2SO4 1N và NaOH 1N để điều chỉnh pH

- Dung dịch Na2SO3 0,025M: hòa tan 1,575g Na2SO3 trong 1 lít nước cất

- Dung dịch MnSO4: hòa tan 280 g MnSO4 4H2O trong nước cất và định mức thành 1000

ml Để tan hết khoảng 3 giờ, dung dịch có màu hồng

- Dung dịch iodide-azide kiềm: hòa tan 500g NaOH và 135g NaI trong nước cất và định mức thành 1000 ml Thêm 10g NaN3 đã được hòa tan trong 40 ml nước cất

- H2SO4 đậm đặc

- Chỉ thị hồ tinh bột: Hòa tan 2 g tinh bột và 0,2 g acid salisylic (chất bảo quản) trong 100

ml nước cất nóng

3.5.3.2 Thực hiện

- Nước cất pha loãng: Hút mỗi 1 ml dung dịch đệm phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3 vào

1000 ml nước cất, đem sục khí từ 1,5 – 2 giờ

- Điều chỉnh pH về trung tính

- Chiết nước pha loãng vào 2 chai BOD Hút 2 ml MnSO4 vào mỗi chai Hút 3 ml mẫu vào mỗi chai bằng cách nhúng pipet vào đáy chai rồi thả từ từ Nhanh chóng hút 2 ml iodide-azide kiềm và đậy nút kín Đợi kết tủa hoàn toàn, hút 2 ml H2SO4 đậm đặc cho vào mỗi chai, đậy kín nút, tránh để bọt kí và đem lắc dưới vòi nước cho đến khi kết tủa tan hoàn toàn Định phân lượng oxy hòa tan bằng dung dịch Na2SO3 0,025M Một chai định phân ngay cho kết quả DO0, 1 chai đem ủ và đọc kết quả DO5 sau 5 ngày

- Rót 50 ml mẫu cho vào erlen, định phân bằng dung dịch Na2SO3 0,025M cho đến khi xuất hiện màu vàng nhạt, thêm vài giọt chỉ thị hồ tinh bột và tiếp tục định phân đến khi mất màu xanh

3.5.4 Phương pháp phân tích COD: phương pháp đun kín

3.5.4.1 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

- Ống nghiệm có nắp 16 x 100 mm, pipet, erlen, buret 25 ml

- Tủ sấy 1500C

- Dung dịch chuẩn K2CrO7 0,0167M: hòa tan 4,913g K2CrO7 (sấy 1050C trong 2 giờ) trong

500 ml nước cất, thêm 167 ml H2SO4, khuấy tan để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành 1000 ml

- Acid sulfuric reagent: Cân 5,5 g Ag2SO4 trong 1 kg H2SO4 đậm đặc (1 lít = 1,84 kg), để 1 – 2 ngày cho hòa tan hoàn toàn Ag2SO4

- Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,1M: hòa tan 9,8 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O trong một ít nước cất, thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh và định mức thành 1000

- Pha loãng mẫu: pha loãng 100 lần (1 ml mẫu + 99 ml nước cất)

- Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với H2SO4 20% trước khi dùng Cho thể tích mẫu và thể tích hóa chất dùng như bảng trên

- Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2CrO7 vào, cẩn thận cho từ từ H2SO4 reagent theo thành ống nghiệm Đậy kín nút, lắc nhẹ và đặt lên máy COD ở 1500C/ 2 giờ Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ vào erlen, tráng ống COD bằng nước cất và đổ vào erlen, sau đó nhỏ thêm vài giọt feroin và định phân bằng FAS 0,1N Dứt điểm khi mẫu chuyển

từ xanh lục sang nâu đỏ Làm một mẫu thử không với nước cất (cũng bao gồm các hóa chất như mẫu thật nhưng thay mẫu bằng nước cất, ủ 1500C/ 2 giờ)

ml Vmau

xMx B A

)(

8000)

( 

Trong đó:

+ A: thể tích FAS dùng trong ống thử không, ml + B: thể tích FAS dùng trong ống thử thật, ml + f: hệ số pha loãng

+ M: nguyên chuẩn độ của FAS + Vmẫu: thể tích mẫu đã dùng, ml

3.5.5 Phương pháp phân tích Tổng Nitơ

3.5.5.1 Dụng cụ

- Becher 100ml

- Bình phá mẩu, phễu, bếp đun

- Bộ chưng cất Kjedalh

- Dung dịch Sulfuric acid 98%, Sulfuric acid 0,1N, muối K2SO4, muối CuSO4

- Dung dịch NaOH 40%, dd NaOH 0,1N, giấy quỳ tím

- Thuốc thử Tashiro

3.5.5.2 Tiến hành:

- Lấy 100ml mẫu nước thải cho vào Becher, đun trên bếp điện tới khi còn 20ml, để nguội

- Cho vào đó 0,15mg K2SO4 và 0,05 mg CuSO4 hòa tan, sau đó cho vào 5ml sulfuric acid đặc Cho tất cả vào bình phá mẫu, đun phá mẫu đến khi nào mẫu chuyển sang trong đặc trưng

- Sau khi phá mẩu, cho tất cả hỗn hợp mẫu vào bình định mức, định mức tới 100ml bằng nước cất

- Bình cất đạm: cho vào 50ml mẫu + 50ml nước cất + 3 giọt tashiro  dung dịch chuyển sang màu tím + 15ml dd NaOH 40%  dung dịch chuyển sang màu xanh lá mạ

- Bình hứng: Cho 20ml dd sulfuric acid 0,1N + 3 giọt tashiro

- Lắp bình cất đạm và bình hứng vào Bộ chưng cất Kjedalh, cất trong khoảng 30 phút Đem bình hứng đi chuẩn độ bằng dd NaOH 0,1N

- Lượng Nito trong nước thải tính bằng công thức:

N (mg/l) = 1,42 * ( V1 – V2 ) * 2/ a Trong đó:

+ V1 = ml H2SO4 cho vào bình hứng + V2 = ml NaOH chuẩn độ

+ a = ml mẫu ban đầu = 100ml

3.6 Vận hành mô hình

Nước thải được lấy tại cống xả của Công Ty TNHH Giấy AFC, xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, TP.HCM Các mẫu nước thải được vận chuyển về phòng thí nghiệm khoa Môi Trường để xác định một số thông số như COD, SS, pH, Tổng Nitơ Nhìn chung, nước thải này có hàm lượng hữu cơ, chất dinh dưỡng khá cao, hoàn toàn phù hợp cho việc xử lý bằng phương pháp sinh học mà không cần phải bổ sung bất kỳ chất dinh dưỡng nào

Hình 3.5 Quá trình lấy mẫu nước thải

Bùn hoạt tính dùng cho việc xử lý được lấy tại trạm xử lý nước thải tập trung của Khu Công Nghiệp Tân Bình - TP.HCM Bùn được lấy trực tiếp từ các bể sinh học hiếu khí của trạm,

sau đó tiến hành xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS – Suspended Solids), khả năng lắng của bùn thể hiện qua chỉ số thể tích bùn (SVI - Sludge Volume Index) nhằm kiểm tra chất lượng

bùn