Xử lý nước thải ngành sản xuất giấy và bột giấy

I. Đặt vấn đề 1. Tính cấp thiết của vấn đề Hiện nay ngành công nghiệp giấy đang tăng trưởng nhanh chóng và đóng góp vào tiến trình phát triển chung của nền kinh tế xã hội. Mặc dù đã nâng cấp công nghệ nhưng so với nhiều ngành công nghiệp sản xuất khác, ngành giấy có mức độ ô nhiễm cao, dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh do ô nhiễm từ nguồn nước thải chưa qua xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu. Một lý do khiến các nhà máy giấy không xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường xung quanh là các công nghệ xử lý hiệu quả lại có chi phí cao, vì lợi nhuận mà nhà máy không áp dụng. Chính vì vậy cần thiết phải thiết kế được một hệ thống vừa có hiệu quả vừa có chi phí không quá cao để đảm bảo về cả kinh tế lẫn môi trường. 2. Mục tiêu nghiên cứu • Tìm hiểu quy trình sản xuất giấy, xác định đặc tính nguồn thải nhà máy giấy Việt Trì • Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải • Lựa chọn hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Việt Trì và thuyết minh cho lựa chọn đó • Tính toán kĩ thuật và kinh tế cho hệ thống xử lý trên II. Tổng quan về sản xuất giấy và bột giấy Các thông số cần thiết khi lực chọn thiết bị cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy 1. Công nghệ sản xuất giấy và thực trạng ô nhiễm môi trường do ngành sản xuất giấy Để sản xuất ra một tấn giấy thành phẩm, các nhà máy ở Việt Nam phải xử dụng từ 30100 m3 nướctấn giấy trong khi các nhà máy giấy hiện đại của thế giới chỉ sử dụng 715 m3 nướctấn giấy. Sự lạc hậu này gây lãng phí nguồn nước ngọt, tăng chi phí xử lý nước thải, đưa ra sông, rạch lượng nước thải khổng lồ. Theo thống kê, cả nước có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giây, trong đó chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầu hết các nhà máy đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chưa đạt yêu cầu. Trong các cơ sở công nghiệp ngành giấy và bột giấy, nước thảI thường có các đặc tính:  Độ pH trung bình 911  BOD, COD cao, có thể lên đến 700 mgl và 2500 mgl  Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép (nước có chứa cả kim loại nặng, lignin, phẩm màu, xút, các chất đa vòng thơm clo hóa) ảnh hưởng của sản xuất giấy và bột giấy đến môi trường chủ yếu ở hai công đoạn: nấu bột giấy và tẩy trắng bột giấy.  Quá trình nấu bột giấy (bằng phương pháp sunfit hay sunfat) thải ra hợp chất (ở dạng lỏng) chứa lưu huỳnh, khí SO2, H2S, các mercaptan, các sunfua…  Quá trình tẩy trắng bột giấy gây ô nhiễm môI trường nhiều nhất vì có sử dụng tới clo và các hợp chất của nó như hypoclorit, clo đioxit. Để tẩy trắng 1 tấn bột giấy cần 100 kg clo và các hợp chất của nó (trong đó 50% là clo phân tử). Về mặt công nghệ sản xuất, trong quá trình tẩy trắng bột giấy, đưa bao nhiêu hợp chất clo vào thì lại thải ra bấy nhiêu. Hiện nay trên thế giới cũng chưa có công nghệ tái sử dụng clo trong khâu tẩy trắng bột giấy. Do đó nếu không được xử lý thì toàn bộ lượng hóa chất này sẽ thảI ra môI trường và gây ô nhiễm. 2. Các thông số cần thiết khi lực chọn thiết bị cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Nước thải trước khi xả vào nguồn cần thiết phải được xử lý để không làm ô nhiễm môI trường. Tùy theo loại nguồn nước mà chất thải sẽ xả vào (tham khảo bảng Giới hạn nồng độ tối đa của các chất ô nhiễm trong nước thảI) để biết mức độ cần thiết phải làm sạch nước thải. Tùy theo điều kiện tài chính, diện tích, nhân lực của xí nghiệp để lựa chọn các hệ thống xử lý phù hợp. Để bảo đảm cho việc thiết kế hệ thống xử lý cần thiết phải thu thập các thông tin sau:  Quy trình sản xuất của xí nghiệp (trong đó phải xác định khâu nào sinh ra nước thải? thành phần? Khối lượng? Kế hoạch giảm thiểu nước thảI nếu có?)  Về lưu lượng nước thảI cần thiết phải xác định tổng lượng nước thảingày đêm, lưu lượng thảI theo từng giờ trong ngày, sự biến thiên lưu lượng nước thải theo giờ, ca, mùa vụ sản xuất.  Về thành phần nước thải: nên xác định các chỉ tiêu như BOD, COD, màu, SS, VSS, total coliform, hàm lượng các hóa chất khác nếu có (theo đặc trưng của từng loại hình sản xuất) Ngoài ra khi thiết kế hệ thống cần chú ý một số vấn đề sau:  Nhu cầu của chủ hệ thống xử lý  Kinh nghiệm thiết kế và vận hành hệ thống  Yêu cầu của cơ quan quản lý môi trường  Tương thích với những thiết bị hay hệ thống sẵn có  Tài chính  Các vật tư, thiết bị  Nhân sự

lý không đạt yêu cầu.

Một lý do khiến các nhà máy giấy không xử lý nước thải trước khi thải ramôi trường xung quanh là các công nghệ xử lý hiệu quả lại có chi phí cao, vì lợinhuận mà nhà máy không áp dụng Chính vì vậy cần thiết phải thiết kế được một

hệ thống vừa có hiệu quả vừa có chi phí không quá cao để đảm bảo về cả kinh tếlẫn môi trường

2 Mục tiêu nghiên cứu

• Tìm hiểu quy trình sản xuất giấy, xác định đặc tính nguồnthải nhà máy giấy Việt Trì

• Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải

• Lựa chọn hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Việt Trì

và thuyết minh cho lựa chọn đó

• Tính toán kĩ thuật và kinh tế cho hệ thống xử lý trên

II Tổng quan về sản xuất giấy và bột giấy

Các thông số cần thiết khi lực chọn thiết bị cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy

1 Công nghệ sản xuất giấy và thực trạng ô nhiễm môi trường do ngành sản xuất giấy

Để sản xuất ra một tấn giấy thành phẩm, các nhà máy ở Việt Nam phải xửdụng từ 30-100 m3 nước/tấn giấy trong khi các nhà máy giấy hiện đại của thếgiới chỉ sử dụng 7-15 m3 nước/tấn giấy Sự lạc hậu này gây lãng phí nguồn nướcngọt, tăng chi phí xử lý nước thải, đưa ra sông, rạch lượng nước thải khổng lồ.Theo thống kê, cả nước có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giây, trong đóchỉ có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầuhết các nhà máy đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chưa đạtyêu cầu.

Trong các cơ sở công nghiệp ngành giấy và bột giấy, nước thảI thường cócác đặc tính:

− BOD, COD cao, có thể lên đến 700 mg/l và 2500 mg/l

− Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạncho phép (nước có chứa cả kim loại nặng, lignin, phẩm màu, xút, các chất đavòng thơm clo hóa)

ảnh hưởng của sản xuất giấy và bột giấy đến môi trường chủ yếu ở hai côngđoạn: nấu bột giấy và tẩy trắng bột giấy

− Quá trình nấu bột giấy (bằng phương pháp sunfit haysunfat) thải ra hợp chất (ở dạng lỏng) chứa lưu huỳnh, khí SO2, H2S, cácmercaptan, các sunfua…

− Quá trình tẩy trắng bột giấy gây ô nhiễm môI trườngnhiều nhất vì có sử dụng tới clo và các hợp chất của nó như hypoclorit, clođioxit Để tẩy trắng 1 tấn bột giấy cần 100 kg clo và các hợp chất của nó (trong

đó 50% là clo phân tử) Về mặt công nghệ sản xuất, trong quá trình tẩy trắng bộtgiấy, đưa bao nhiêu hợp chất clo vào thì lại thải ra bấy nhiêu Hiện nay trên thếgiới cũng chưa có công nghệ tái sử dụng clo trong khâu tẩy trắng bột giấy Do

đó nếu không được xử lý thì toàn bộ lượng hóa chất này sẽ thảI ra môI trường vàgây ô nhiễm.

2 Các thông số cần thiết khi lực chọn thiết bị cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy

Nước thải trước khi xả vào nguồn cần thiết phải được xử lý để không làm

ô nhiễm môI trường Tùy theo loại nguồn nước mà chất thải sẽ xả vào (thamkhảo bảng "Giới hạn nồng độ tối đa của các chất ô nhiễm trong nước thảI") đểbiết mức độ cần thiết phải làm sạch nước thải Tùy theo điều kiện tài chính, diệntích, nhân lực của xí nghiệp để lựa chọn các hệ thống xử lý phù hợp Để bảođảm cho việc thiết kế hệ thống xử lý cần thiết phải thu thập các thông tin sau:

− Quy trình sản xuất của xí nghiệp (trong đó phải xácđịnh khâu nào sinh ra nước thải? thành phần? Khối lượng? Kế hoạch giảm thiểunước thảI nếu có?)

− Về lưu lượng nước thảI cần thiết phải xác định tổnglượng nước thải/ngày đêm, lưu lượng thảI theo từng giờ trong ngày, sự biếnthiên lưu lượng nước thải theo giờ, ca, mùa vụ sản xuất

− Về thành phần nước thải: nên xác định các chỉ tiêu nhưBOD, COD, màu, SS, VSS, total coliform, hàm lượng các hóa chất khác nếu có(theo đặc trưng của từng loại hình sản xuất)

Ngoài ra khi thiết kế hệ thống cần chú ý một số vấn đề sau:

− Nhu cầu của chủ hệ thống xử lý

− Kinh nghiệm thiết kế và vận hành hệ thống

− Yêu cầu của cơ quan quản lý môi trường

− Tương thích với những thiết bị hay hệ thống sẵn có

− Các vật tư, thiết bị

− Nhân sự

− Tính mềm dẻo: có khả năng tăng công suất khi cần

III Hiện trạng môI trường sản xuất giấy của nhà máy giấy việt trì

bì tại công ty

1.2 Sản xuất bột giấy

1.2.1 Dây chuyền chuẩn bị bột lớp mặt và lớp đáy

HHình 1 Dây chuyền chuẩn bị lớp bột mặt và lớp đáy 1.2.2- Dây chuyền chuẩn bị bột lớp giữa

HHình 2 Dây chuyền chuẩn bị lớp bột giữa

Bể chứa

Lọc cát

Đánh tơi

Bể chứa

Nghiền 3 máy

Thuỷ

lực

Bể máy bột lớp mặt

Bể chứa bột lớp mặt

Hộp trộn

Bể máy bột lớp đáy

Hộp trộn lớp giữa

Bể chứa

Đi Xeo

1.3 Dây chuyền xeo giấy

HHình 3 Dây chuyền xeo giấy

2 Đặc tính nguồn thải

2.1 Nước thải sinh hoạt

Nước thải phát sinh do công nhân tắm rửa, vệ sinh, với lưu lượng khôngcao và được thải vào hệ thống thoát nước sinh họat chung của thành phố

2.2 Nước thải công đoạn sản xuất bột giấy

Do bột giấy được sản xuất theo phương pháp cơ nên nước thải từ côngđoạn sản xuất bột không phải là dịch đen Tuy nhiên, do có chứa nhiều ligninnên nước thải vẫn có màu nâu và có độ màu rất cao Đồng thời hàm lượng SStrong nước thải từ công đoạn này cũng rất cao Hiện nay, hầu như toàn bộ nướcthải từ công đoạn sản xuất bột CTMP được thải trực tiếp ra sông, làm cho nướcsông có màu đục và có rất nhiều những thể lơ lửng Điều này không chỉ có thể

Sấy

ép quang mềm

Sấy Tráng

lớp mặt

Sấy Tráng

lớp đáy

Bột lớp

giữa

Tráng lớp nền

ép quang cứng

Cuộn Hoàn

gây hủy diệt các loài thủy sinh trong khu vực mà còn gây ảnh hưởng xấu đếnsức khỏe của cộng đồng dân cư sống chung quanh và làm mất đi vẽ mỹ quan đôthị.

2.3 Nước thải công đoạn xeo giấy

Nước thải từ công đoạn này hầu như có rất ít lignin, độ màu không cao vàchứa nhiều bột giấy nên nước có màu trắng đục Hiện nay,nước thải từ côngđoạn xeo được công ty đưa qua bể lắng để xử lý đồng thời thu hồi lại bột giấy.Tuy nhiên, nước thải đầu ra vẫn không đạt tiêu chuẩn môi trường mà cần phảiđược xử lý tiếp trước khi thải ra ngoài Một số chỉ tiêu nước thải từ công đoạnxeo giấy :

Bảng 1 Chỉ số nước thải tại nhà máy

IV Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thảI của nhà máy giấy việt trì

1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý

Với đặc thù nước thải của nhà máy sản xuất giấy đã được nêu ở trên chủ yếu làchứa cặn lơ lửng, PH, COD & BOD5 vượt quá giơí hạn cho phép Với đặc thùnước thải như vậy ta có thể lựa chọn công nghệ xử lý như sau

1.1 Các công trình phụ

Đây là các công trình nhằm trợ giúp, tạo điều kiện cần thiết cho công trìnhchính hoạt động và xử lý nước thải, bùn thải ở công đoạn cuối trước khi thải ramôi trường Các công trình phụ được lựa chọn là : song chắn rác, bể thu gom, bểđiều hòa, bể tuyển nổi, bể lắng đợt I, II, bể khử trùng, bể chứa bùn, bể nén bùn,máy ép bùn băng tải

1.1.1 Song chắn rác

Là thiết bị phổ biến nhằm loại các loại rác có kích thước lớn như lá cây,que, xương, ra khỏi nước thải trước các công đoạn xử lý tiếp theo với mụcđích bảo vệ các thiết bị như bơm, ống dẫn, Các thiết bị chắn rác có thể đượcphân loại như sau:

- Theo khe hở song chắn thì có hai loại : thô (30 - 200 mm) và trung bình (5

- 25 mm)

- Theo đặc điểm cấu tạo thì có hai loại : cố định và di động

- Theo phương pháp lấy rác ra khỏi song chắn thì có hai loại : thủ công và

cơ giới

Song chắn rác thường đặt đứng, vuông góc hoặc nghiêng (45 - 60o : làmsạch thủ công, 75 - 85o: làm sạch cơ khí) với dòng chảy Tiết diện của thanh đansong chắn rác có thể là loại tiết diện tròn, chữ nhật hay bầu dục Tiết diện chữ

nhật được sử dung rộng rãi nhưng loại này gây tổn thất áp lực lớn Ta có thể làmsạch song chắn và lưới chắn bằng thủ công hay bằng các thiết bị cơ khí tự độnghay bán tự động Hiện nay, trên thị trường đã có bán nhiều loại thiết bị vừa làmlưới chắn rác, vừa làm cắt và nghiền vụn rác thành các hạt hoặc mảnh nhỏ lơlửng trong nước thải mà không làm tắc ống, không gây hại cho máy bơm Tuynhiên, các loại thiết bị này cũng có nhược điểm là gây khó khăn cho các côngtrình xử lý tiếp theo do lượng cặn trong nước thải tăng lên Loại này gây tắcnghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong bể sinh học, chủyếu là các đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin làm hư hại và giảmcông suất của thiết bị làm thoáng bề mặt Do vậy, ta cần cân nhắc kỹ khi lựachọn các loại thiết bị chắn rác.

1.1.2 Bể Lắng I

Nước thải từ phân xưởng sản xuất và nước thải sinh hoạt của công ty theo

hệ thống cống dẫn chảy vào các hố ga Từ đây nước thải được bơm đến bể lắng

để thực hiện quá trình lắng sơ cấp

1.1.3 Bể tuyển nổi

Hình 4 Sơ đồ bể tuyển nổi

Trong xử lý nước thải, về nguyên tắc, tuyển nổi thường được sử dụng đểkhử cặn lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này

so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ,lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thểđược thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vàotrong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp bóngkhí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lạithành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng bọt khí Kíchthước tối ưu của chúng nằm trong khoảng 15 đến 30 µm ở điều kiện như vậynước cần đạt độ bão hòa không khí thật lớn, hay nói một cách khác, nước cầnchứa một lượng lớn không khí Song ta biết rằng độ hòa tan của không khí vàotrong nước tỷ lệ thuận với áp suất và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Mặt khác, lượngkhông khí tiêu tốn riêng sẽ giảm khi hàm lượng hạt rắn cao, vì khi đó xác suất vachạm và kết dính giữa các hạt sẽ tăng lên Tùy thuộc vào khối lượng riêng củavật liệu, quá trình tuyển nổi sẽ có hiệu suất tách cao đối với các hạt có kíchthước từ 0,2 đến 1,5 mm.Trong quá trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọtkhí có y nghĩa quan trọng Để đạt mục đích này đôi khi người ta bổ sung thêmvào nước các chất tạo bọt có tác dụng làm giảm năng lượng bề mặt phân phanhư dầu bạch dương, cresol, natri alkylsilicat, phenol,

1.1.4 Bể điều hòa

Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về trạm xử

lý thường xuyên dao động theo các giờ trong ngày Khi hệ số không điều hòa K

≥ 1,4 thì xây dựng bể điều hòa để các công trình xử lý làm việc với lưu lượngđều trong ngày sẽ kinh tế hơn Có 2 loại bể điều hòa :

• Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên đườngchuyển động của dòng chảy.

• Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu, có thể nằm trực tiếp trên đườngvận chuyển của dòng chảy hoặc nằm ngoài đường đi của dòng chảy.Tùy theo điều kiện đất đai và chất lượng nước thải, khi mạng cống thugom là mạng cống chung thì ta thường áp dụng bể điều hòa lưu lượng để tích trữđược lượng nước sau cơn mưa ở các mạng thu gom là hệ thống cống riêng và ởnhững nơi có chất lượng nước thải thay đổi, ta thường áp dụng bể điều hòa cảlưu lượng và chất lượng Bể điều hòa thường đặt trước bể lắng đợt I

Để bảo đảm chức năng điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải, ta cần

bố trí trong bể hệ thống khuấy trộn để san bằng nồng độ các chất bẩn cho toàn

bộ thể tích nước thải có trong bể và để ngăn ngừa cặn lắng, pha loãng nồng độcác chất độc hại nếu có nhằm loại trừ hiện tượng bị sốc về chất lượng khi đưanước vào công trình xử lý sinh học Ngoài ra, trong bề cũng có thể bố trí thêmcác thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi

Khi có yêu cầu về điều chỉnh độ pH của nước thải, ta có thể bố trí thêmmột khoang trung hòa ở trong bể điều hòa hoặc xây thành một bể trung hòariêng nằm ngay phía sau bể điều hòa

Cặn sau khi qua bể chứa bùn cần đưa qua thiết bị làm khô cặn để giảm độ

ẩm xuống 70 - 80% tức là tăng nồng độ cặn khô từ 20 - 30% với mục đích:

• Giảm khối lượng vận chuyển ra bãi thải

• Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp hay cải tạo đất có hiệu quả cao hơn cặnướt

• Giảm thể tích nước có thể ngấm vào nước ngầm ở bãi chôn lấp

1.1.8 Bể khử trùng

Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học chứa khoảng 105 đến

106 vi khuẩn trong 1 ml Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước thải không phải

là vi trùng gây bệnh, nhưng không loại trừ khả năng tồn tại một vài loại vi khuẩngây bệnh nào đó Nếu xả nước thải ra nguồn cấp nước, hồ nuôi cá thì khả nănglan truyền bệnh sẽ rất lớn Do vậy, cần phải có biện pháp khử trùng nước thảitrước khi thải ra nguồn tiếp nhận Các phương pháp khử trùng nước thải phổbiến hiện nay là

• Dùng clo hơi qua thiết bị định lượng clo

• Dùng Hypoclorit canxi dạng bột - Ca(ClO)2 - hòa tan trong thùngdung dịch 3 ÷ 5% rồi định lượng vào bể khử trùng

• Dùng Hypoclorit natri, nước javel NaClO

• Dùng ozon được sản xuất từ không khí do máy tạo ozon đặt trongnhà máy xử lý nước thải Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bểkhử trùng

• Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản sinh ra.Đèn phát tia cực tím đặt ngập trong bể khử trùng có nước thải chảyqua

Từ trước đến nay, phương pháp khử trùng nước thải bằng clo hơi hay cáchợp chất của clo thường được sử dụng phổ biến vì clo là hóa chất được cácngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trên thị trường với giá thành chấp nhậnđược, hiệu quả khử trùng cao Tuy nhiên , những năm gần đây, các nhà khoa học

đã đưa ra khuyến cáo nên hạn chế dùngclo để khử trùng nước thải vì các lý dosau :

 Lượng clo dư ( khoảng 0,5 mg/l) trong nước thải để đảm bảo sự an toàn và ổnđịnh cho quá trình khử trùng sẽ gây hại đến cá và các sinh vật nước có íchkhác

 Clo kết hợp với hydrocacbon thành các hợp chất có hại cho môi trường sống

1.2 Công trình chính

Đây là công trình làm giảm đáng kể nồng độ các chất trong thành phầnnước thải

Công trình xử lý sinh học hiếu khí

Trong công nghệ xử lý hiếu khí, cũng có nhiều công trình xử lý khácnhau, cần cân nhắc lựa chọn sao cho phù hợp với điều kiện thực tế (lưu lượng,nồng độ các chất ô nhiễm, vị trí nơi xử lý, đặc điểm nguồn tiếp nhận) và việcchọn tỷ lệ F/M thích hợp cho hệ thống xử lý là rất quan trọng Khi lấy tỷ lệ F/Mcao, diện tích cần cho hệ thống xử lý sẽ thấp hơn so với trường hợp áp dụng tỷ lệF/M nhỏ Trong điều kiện của nhà máy lưu lượng nước thải lớn nồng độ chất ônhiễm cao nên chọn tỷ lệ F/M cao thì có lợi hơn Ví dụ với tỷ lệ F/M thấp, thờigian lưu bùn trong hệ thống xử lý sẽ cao hơn, ví dụ với hệ thống xử lý bằng bùnhoạt tính theo phương pháp làm thóang tăng cường tỷ lệ F/M bằng 0,1-0,15kgBOD/kgMLSS.ngày Thời gian lưu bùn dao động trong khoảng 10-30ngày Trong khi đó với hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính theo phương pháp

cổ điển tỷ lệ F/M bằng 0,5- 0,7 kgBOD/kgMLSS.ngày, thời gian lưu bùn chỉ có2-10 ngày

Bể Aerotank

Nước thải sau khi qua bể tuyển nổi ( hoặc bể lắng I ) có chứa các chất hữu

cơ hòa tan và các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí Aerotank Khi ởtrong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho sinh vật cư trú,sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạttính là các bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải

và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vikhuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P)làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các

tế bào mới

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank củalượng nước thải đi vào bể không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đóphải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng đợt II bằng cách tuầnhoàn bùn ngược lại đầu bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ của vi khuẩn trong

bể Bùn dư ở đáy bể lắng được xả ra khu xử lý bùn

Sơ đồ công nghệ

Hình 5 Sơ đồ dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể Aerotank

Thuyết minh lựa chọn

Nước thải được chảy qua song chắn rác, song chắn rác có nhiệm vụ giữ lại

các tạp chất thô (giấy vụn, sợi, ) có kích thước ≥ 16mm, đi vào bể lắng cát

Bể lắng cát với mục đích là bể chứa nước thải trước khi đưa vào hệ thống Sau

Hỗn hợp nước thải

C- polymer polymer polymer

Đóng bỏnh

Bể chứa bột

giấy

Bể điều hũa

đó nước được đưa đến bể điều hòa Tại bể điều hòa có quá trình trung hòa,khuấy trộn và cấp khí nước thải được điều hòa về lưu lượng và nồng độ, các chất

ô nhiễm như : COD, BOD, SS, PH xử lý một phần rồi, nước thải từ đây đượcbơm liên tục vào bể tuyền nổi nhằm thu hồi bột giấy dưới dạng các hạt nhỏ lơlửng khó lắng Sau đó được bơm sang bể lắng I, đi vào bể Aerotank Tại bểAerotank diễn quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ không khí cấp từ cácmáy thổi khí Tại đây, các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phânhủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơngiản như : CO2, H2O Theo phản ứng sau :

• Sự oxy hoá tổng hợp

CHONS + O2 + dinh dưỡng  →VK CO2 + NH3 + C5H7NO2 + các sản phẩm khác

• Phân hủy nội bào

Bùn hoạt tính ở đáy bể lắng được chuyển sang bể chứa bùn hai ngăn, mộtphần được bơm tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì hàm lượng vi sinh vậttrong bể Bùn dư được bơm đến ngăn khuấy trộn của máy lọc ép băng tải đểkhuấy trộn rồi đi qua hệ thống băng tải ép bùn, nồng độ cặn sau khi làm khô đạtđược từ 15-25%, bùn khô được đem đi để sản xuất phân vi sinh

2 Tính toán kĩ thuật các hợp phần của hệ thống

Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợicho cả hệ thống xử lý nước thải.

q s

×

×

×Trong đó :

Qmaxs : Lưu lượng lớn nhất giây qmaxs= 0,06694 m3/s

b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m

h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn hmax = 0,3 m

V : Vận tốc nước chảy qua song chắn V = 0,8 m/s

K0 : Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác K0 = 1,05

n = 1 , 05

3 , 0 016 , 0 8 , 0

0694

Chọn n = 19 khe hở

• Chiều rộng của song chắn rác

Bs = S × (n - 1) + b× nTrong đó :

S : Chiều dày song chắn S = 0,008 m

n : Số khe hở của song chắn rác n = 19 khe

b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m

Bs = 0,008 × (19 - 1) + 0,016 × 19 = 0,448 (m)

Chọn Bs = 0,5 m

• Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn,ứng với lưu lượng nước thải q = 0,0694 m3/s vận tốc này không nhỏ hơn0,4 m/s

Vk = B q h

s × =0 , 5 0 , 3

0694 0

B B

20 2

3 , 0 5 , 0 20

• Chiều cao xây dựng ngăn đặt song chắn rác

H = h + hs + 0,3 = 0,3 + 0,05 + 0,3 = 0,65 (m)Hàm lượng SS và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 5% cònlại:

SS = 2136.(100-5)% = 2029,2 mg/lBOD5 = 1053.(100-5)% = 1000,35 mg/l

018 , 0

2 , 0 3 , 1

Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ; tránh cặn lắng; và làm thoáng

sơ bộ qua đó ôxy hóa sinh hóa một phần các chất bẩn hữu cơ

2.3.2 Tính toán

• Từ các số liệu về lưu lượng nước thải theo giờ tại công ty, chọn thời gianlưu nước trong bể điều hòa là T = 4 giờ (theo W.Wesley Eckenfelder,Industrial Water Pollution Control, 1989)

• Thể tích bể điều hòa

W = QgiờTB× T = 187,5× 4 = 750 (m3)

• Kích thước bể điều hòa: L × B × H = 15 × 10 × 5 m

• Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa

Lkhí = QgiờTB × aTrong đó

• QgiờTB : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ QgiờTB = 187,5

m3/giờ

• a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa a = 3,74 m3 khí/m3

nước thải (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water PollutionControl, 1989)

18 , 100 4

×

× Π

 Tính toán máy thổi khí

- áp lực cần thiết của máy thổi khí

Hm = hl + HTrong đó

• hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển hl = 0,4 m

• H : Độ sâu ngập nước của ống H = 5 m

Hm = 0,4 + 5 = 5,4 (m)Chọn Hm = 5,4 m = 0,54 atm

- Năng suất yêu cầu

1

2 1

Trong đó

• Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, kW

• G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s

G = Lkhí × ρkhí = 0,195×1,3 = 0,2535 kg/s

• R : Hằng số khí R = 8,314 KJ/K.mol oK

• T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 298 o

K

• P1 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1atm

• P2 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Hm + 1 =1,54 atm

54 , 1 7 , 0 283 , 0 7 , 29

298 314 , 8 2535 ,

2.4.2 Tính toán

Bảng 2 Các thông số tính toán bể tuyển nổi