nghiên cứu xử lý nước thải giấy bằng bể sinh học công nghệ swim bed quy mô phòng thí nghiệm

Vì thế với các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy lượng nước cung cấp cho sản xuất đã giảm tới mức tối đa 7 – 15 m3 nước/1 tấn giấy và nhất là lượng hóa chất trong quá trình nấu bột được

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC BẢNG iii

DANH MỤC HÌNH iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

1.5 Ý NGHĨA CỦA NGHIÊN CỨU 2

1.6 CÁC THÍ NGHIỆM CẦN TIẾN HÀNH 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 4

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 4

2.1.1 Sơ lược về ngành công nghiệp giấy 4

2.1.2 Nguyên liệu của ngành công nghiệp giấy 5

2.1.3 Công nghệ sản xuất giấy 6

2.1.4 Thành phần và đặc tính nước thải ngành công nghiệp giấy 10

2.1.5 Tác động của nước thải ngành giấy đến môi trường 14

2.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY 14

2.2.1 Phương pháp lắng (xử lý bậc 1) 15

2.2.2 Phương pháp xử lý sinh học (xử lý bậc 2) 15

2.2.3 Phương pháp đông keo tụ hóa học (xử lý bậc 3) 17

2.2.4 Một số hệ thống xử lý nước thải giấy hiện nay 17

2.2.5 Một số nghiên cứu xử lý nước thải ngành công nghiệp giấy 26

2.3 VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 27

2.3.1 Giới thiệu chung về vi sinh vật 27

2.3.2 Cơ chế xử lý nước thải bằng vi sinh 29

2.3.3 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật 30

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật31 2.4 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SWIM – BED 34

2.4.1 Giới thiệu về công nghệ Swim-bed 34

2.4.2 Nguyên lý hoạt động 36

2.4.3 Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ Swim-bed [21] 37

2.4.4 Một số nghiên cứu sử dụng công nghệ Swim-bed 37

CHƯƠNG 3 ĐỐI TƯỢNGVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 40

3.1.1 Nước thải giấy 40

3.1.2 Giá thể sử dụng cho mô hình 40

3.2 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 42

3.2.1 Mô hình tổng thế 42

3.2.2 Mô hình thực tế 42

3.3 THIẾT BỊ 45

3.4 BÙN HOẠT TÍNH SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 46

3.5 QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 46

3.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 51

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57

4.1 KẾT QUẢ THEO DÕI GIÁ TRỊ pH 57

4.2 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD 58

4.3 KẾT QUẢ XỬ LÝ BOD5 62

4.4 KẾT QUẢ XỬ LÝ TSS 64

4.5 KẾT QUẢ XỬ LÝ ĐỘ MÀU 65

4.6 KẾT QUẢ THEO DÕI GIÁ TRỊ MLSS VÀ KHỐI LƯỢNG GIÁ THỂ67 4.6.1 Khối lượng giá thể 67

4.6.2 Tổng lượng bùn 68

4.7 ĐÁNH GIÁ NỒNG ĐỘ TKN, TP Ở ĐẦU VÀO VÀ ĐẦU RA 69

4.8 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY BẰNG CÔNG NGHỆ SWIM – BED 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

KẾT LUẬN 74

KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2 1 Thành phần hóa học của một số loại gỗ 5

Bảng 2 2 So sánh công nghệ sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu khác nhau 8 Bảng 2 3 Chức năng một số chất dùng trong công đoạn tẩy bột giấy 9

Bảng 2 4 Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của các công đoạn sản xuất giấy 11

Bảng 2 5 Các nguồn nước thải từ công đoạn và thiết bị khác nhau 12

Bảng 2 6 Tải lượng nước thải và COD của một số loại giấy 13

Bảng 2 7 Bảng thông số nước thải của công ty giấy Nhật Bản 18

Bảng 2 8 Đặc trưng nước thải công nghiệp giấy Eerbeck.B.V 21

Bảng 2 9 Thành phần ô nhiễm có trong nước thải giấy của Công ty AFC 24

Bảng 2 10 Các vi sinh vật phân hủy cellulose 29

Bảng 3 1 Thông số ô nhiễm của nước thải giấy sau bể tuyển nổi 40

Bảng 3 2 Các thông số kỹ thuật của giá thể bio-fringe 41

Bảng 3 3 Kích thước cấu tạo của bể 43

Bảng 3 4 Thể tích các ngăn của mô hình 44

Bảng 3 5 Thông số kỹ thuật các thiết bị sử dụng trong mô hình thí nghiệm 45 Bảng 3 6 Tổng hợp các thông số vận hành mô hình Swim-bed 49

Bảng 3 7 Thông số vận hành của mô hình MBBR 51

Bảng 3 8 Các phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm 51

Bảng 4 1 Bảng thống kê khối lượng sinh khối trên một sợi và trên toàn giá thể 67

DANH MỤC HÌNH

Hình 2 1 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy kèm dòng thải với nguyên liệu đầu

vào là giấy phế liệu 6

Hình 2 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy kèm dòng thải với nguyên liệu là gỗ, tre, nứa 7

Hình 2 3 Sơ đồ phương pháp xử lý nước thải ngành giấy 15

Hình 2 4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của Công ty Roemond – Hà Lan 18 Hình 2 5 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải tại công ty giấy Nhật Bản 19

Hình 2 6 Dây chuyền xử lý nước thải Công ty sản xuất giấy DIANA 20

Hình 2 7 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của Công ty giấy Eerbeck B.V 22

Hình 2 8 Quy trình công nghệ sản xuất và các dòng thải của Công ty TNHH Giấy A.F.C 23

Hình 2 9 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại công ty giấy A.F.C 26

Hình 2 10 Mặt cắt của sợi sinh học 35

Hình 2 11 Mô tả công nghệ Swim-bed 36

Hình 3 1 Cấu trúc của giá thể Biofringe 41

Hình 3 2 Sơ đồ công nghệ tổng thể của nghiên cứu 42

Hình 3 3 Cấu tạo chi tiết mô hình Swim – bed 44

Hình 3 4 Sơ đồ bố trí mô hình thí nghiệm 47

Hình 4 1 Biến thiên giá trị pH trong nước thải vào và ra của mô hình Swim-bed 58

Hình 4 2 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD trung bình của mô hình ở các tải trọng thí nghiệm 58

Hình 4 3 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên nồng độ và hiệu quả xử lý COD của tất cả các tải trọng hữu cơ 61

Hình 4 4 Biểu đồ biểu diễn nồng độ BOD5 trung bình ở các tải trọng 62

Hình 4 5 Biểu đồ biểu diễn biến thiên nồng độ COD và BOD5 của tất cả các tải trọng 64 Hình 4 6 Biểu đồ biểu diễn biến thiên nồng độ TSS trung bình ở các tải

tải trọng 66

Hình 4 8 Biểu đồ biến thiên Độ màu và hiệu quả xử lý ở các tải trọng 67

Hình 4 9 Biểu đồ biểu diễn biến thiên của MLSS cuối từng tải trọng 69

Hình 4 10 Biến thiên nồng độ TKN ở các tải trọng 70

Hình 4 11 Biến thiên nồng độ TP ở các tải trọng 70

Hình 4 12 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải giấy bằng công nghệ Swim – bed 72

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa

BOD5 Biochemical Oxygen Demand 5 days Nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày

CAS Conventional Activated Sludge Bùn hoạt tính truyền thống COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học

MBR Membrane Bio Reactor

MLSS Mixed Liquor Suspended Solids Hàm lượng chất rắn lơ lửng

trong hỗn hợp bùn

TKN Total Kjeldal Nitrogen Tổng Nitơ Kjeldal

UASB Upflow anearobic sludge blanket Xử lý kỵ khí qua lớp cặn lơ lửng

độ ô nhiễm trầm trọng nhất và dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh Một mặt do công nghệ sản xuất lỗi thời lạc hậu nên khối lượng chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất rất nhiều Mặt khác, do các nhà máy chưa thực sự quan tâm đúng mức đến vấn đề môi trường Hiện nay, nước thải này được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau tuy nhiên nhìn chung hiệu quả xử lý chưa cao, nhiều nhược điểm như tốn diện tích, giá thành xây dựng và vận hành cao, khả năng xử lý thấp, tải lượng ô nhiễm thấp và lượng bùn thải ra lớn… Để hạn chế nhược điểm như trên vấn

đề đặt ra là nghiên cứu tìm ra giải pháp mới có thể nâng cao hiệu quả xử lý nhằm đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật đồng thời giải quyết vấn đề về môi trường

Công nghệ Swim-bed là một công nghệ đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây, đặc biệt là Nhật Bản Đây là công nghệ xử lý nước thải mới dựa trên uá tr nh sinh học ám dính, sử dụng vật liệu mang sinh khối làm ằng sợi acrylic cải tiến, được gọi là sợi tua sinh học io-fringe – BF), mang lại hiệu

uả cao trong xử lý nước thải cùng với tính tối ưu về mặt kinh tế là giảm chi phí đầu

tư, vận hành do uá tr nh đơn giản, lượng ùn sinh ra ít

Một số nghiên cứu cho thấy công nghệ Swim-bed có thể xử lý hiệu quả chất ô nhiễm ở tải trọng cao và thời gian lưu ngắn, lượng bùn thải sinh ra ít tiết kiệm được chi phí xử lý bùn Tại Việt Nam, vẫn chưa có nhiều nghiên cứu cho việc loại bỏ nồng

độ COD, BOD5 và độ màu trong nước thải giấy Do đó, kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần xác định khả năng, hiệu quả xử lý COD, BOD5,… ứng dụng công nghệ Swim- ed Đồng thời, đề tài mở ra một hướng đi cụ thể cho việc xử lý nước thải giấy dựa trên tiêu chí công nghệ xử lý đơn giản, nhỏ gọn, dễ vận hành, phù hợp với điều kiện ở Việt Nam Đây là một đề tài hoàn toàn mới và có tính thực tiễn rất cao Trên cơ

sở đó đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bằng bể sinh học công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm” này được hình thành

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý COD, BOD5, độ màu, TSS của nước thải giấy bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm (Lab-scale)

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tổng quan thành phần, tính chất và các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy

- Lắp đặt mô hình Swim-bed và vận hành thích nghi ở tải trọng hữu cơ 0.4 kg COD/m3.ngày

- Vận hành và nghiên cứu hiệu quả xử lý COD, BOD5, độ màu, TSS của nước thải giấy bằng công nghệ Swim-bed hiếu khí với các tải trọng hữu cơ 0.8; 1.2; 1.6 và 2 kgCOD/m3.ngày trong quá trình vận hành

- Kiểm soát các yếu tố đánh giá MLSS nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho sự phát triển của bùn

- So sánh kết quả với QCVN 12-MT : 2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy

- Đề xuất công nghệ xử lý nước thải giấy áp dụng công nghệ Swim-bed

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu: Nước thải giấy được lấy sau bể tuyển nổi của Công ty TNHH Giấy A.F.C

- Đánh giá khả năng xử lý COD, BOD5, độ màu, TSS của mô hình Swim-bed với tải thích nghi là 0.4 kgCOD/m3.ngày và các tải trọng hoạt động 0.8; 1.2; 1.6; 2 kgCOD/m3.ngày

- Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình quy mô phòng thí nghiệm được đặt tại Phòng thực hành cấp thoát nước của Khoa Môi Trường – Đại học tài nguyên và môi trường Tp.HCM

- Phạm vi thời gian: bắt đầu vào tháng 7/2017 và kết thúc vào tháng 12/2017

1.5 Ý NGHĨA CỦA NGHIÊN CỨU

Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần hiểu rõ hơn về quá trình loại bỏ COD, BOD5, độ màu và TSS trong nước thải giấy bằng công nghệ Swim-bed Từ đó, t m ra những điều kiện tốt nhất để vận hành hệ thống phù hợp nhằm giảm chi phí xử lý nước thải có nồng

độ ô nhiễm cao bằng công nghệ này

Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài mở ra thêm hướng đi cho việc xử lý nước thải ngành công nghiệp giấy dựa trên tiêu chí công nghệ xử lý đơn giản, nhỏ gọn, dễ vận hành phù hợp với điều kiện ở

ngành giấy và thuận lợi cho các đề tài nghiên cứu áp dụng với loại nước thải khác sử dụng công nghệ Swim-bed

Ngoài ra, nghiên cứu có thể là một giải pháp để áp dụng xử lý nước thải cho một

số ngành có hàm lượng ô nhiễm COD, BOD5 cao như nước thải rỉ rác, nước thải chăn nuôi heo, nước thải thủy sản,…

1.6 CÁC THÍ NGHIỆM CẦN TIẾN HÀNH

Giai đoạn 1: Thích nghi bùn hoạt tính

Giai đoạn 2: Nghiên cứu hiệu quả xử lý COD, độ màu, BOD5 của nước thải giấy bằng công nghệ Swim-bed với tải trọng hữu cơ 0.8; 1.2; 1.6; 2 kgCOD/m3.ngày tương ứng với thời gian lưu nước lần lượt là 2.67; 1.04; 0.65; 0.56; 0.5 ngày

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY

2.1.1 Sơ lược về ngành công nghiệp giấy [4]

Công nghiệp sản xuất giấy là ngành công nghiệp lâu đời, đã có từ hàng ngh n năm Giấy là nhu cầu cần thiết trong cuộc sống con người để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau: giấy viết, giấy gói, giấy in, khăn giấy, Ở những nước công nghiệp phát triển, mức sử dụng giấy tính bình quân cho một đầu người trong một năm khoảng 300

kg, trong khi ở các nước đang phát triển chỉ ở mức 10kg hoặc thấp hơn

Ở Việt Nam, ngành công nghiệp giấy còn rất nhỏ é Năng lực sản xuất bột giấy đạt khoảng 150 – 170 ngàn tấn/năm, năng suất thiết kế của các cơ sơ sản xuất giấy vào khoảng 250 ngàn tấn/năm Gần đây sản lượng giấy trong nước đạt khoảng 200 – 250 ngàn tấn/năm, trong đó ột giấy khoảng 120 – 150 ngàn tấn/năm Lượng bột giấy thiếu hụt được ù đắp bằng việc xử lý giấy cũ và ột nhập khẩu

Về nguyên liệu, ngành sản xuất giấy Việt Nam sử dụng hai loại nguyên liệu chủ yếu là tre nứa và gỗ lá rộng mọc nhanh (bồ đề, mỡ, keo, bạch đàn, khuynh diệp, ) Một vài cơ sở sử dụng bả mía nhưng không đáng kể Đặc điểm nổi bật của ngành giấy Việt Nam là rất phân tán Với tổng sản lượng (trên 200 ngàn tấn/năm) tương đương một xí nghiệp trung bình ở các nước phát triển, ngành giấy Việt Nam có tới hơn 100

cơ sở sản xuất Quy mô vô cùng đa dạng và phân bố khắp ba miền Bắc, Trung, Nam Ngoài a cơ sở Bãi Bằng, Tân Mai, Đồng Nai có quy mô sản xuất trên 10 ngàn tấn/năm đến 50 ngàn tấn/năm, các cơ sở còn lại có quy mô rất nhỏ, từ vài trăm tấn đến 5,000 – 7,000 tấn/năm

Tuy nhiên, ngành công nghiệp giấy Việt Nam còn nhiều tồn tại và gặp không ít khó khăn trong uá tr nh phát triển như: uy mô sản xuất nhỏ, công nghệ lạc hậu, năng suất lao động và chất lượng sản phẩm thấp, đầu tư mất cân đối, chủng loại và chất lượng sản phẩm chưa đáp ứng được nhu cầu người tiêu dùng, năng suất trồng nguyên liệu còn thấp, Đặc biệt, khả năng gây ô nhiễm môi trường do nước thải của ngành công nghiệp này đang là vấn đề được quan tâm và xử lý

Trên thế giới, với các thiết bị công nghệ hiện đại, chu trình sản xuất tuần hoàn khép kín Vì thế với các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy lượng nước cung cấp cho sản xuất đã giảm tới mức tối đa 7 – 15 m3 nước/1 tấn giấy và nhất là lượng hóa chất trong quá trình nấu bột được tuần hoàn khép kín không bị tổn thất ra ngoài nhiều như các công nghệ lạc hậu, hơn nữa trong công đoạn xeo giấy nước trắng sinh ra được xử

xeo giấy Hiện nay, các nhà máy không những sản xuất bột giấy và giấy từ gỗ mà công nghệ sản xuất bột giấy và giấy từ giấy phế liệu đã ua sử dụng cũng rất phát triển, với mục đích nhằm thu hồi lại giấy đã ua sử dụng đồng thời cũng làm giảm quá trình khai thác nguồn nguyên liệu từ thiên nhiên như gỗ, nước, điện, than, hóa chất…) Các nước phát triển luôn sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên, tiết kiệm năng lượng, nước sạch và phát thải ít, nên lượng nước thải thải ra môi trường không bị ô nhiễm nặng nề như các nước đang phát triển Và một điều quan trọng là họ đã có những ứng dụng công nghệ hiện đại và điều kiện để xây dựng, vận hành hệ thống xử lý nước thải hiệu quả

2.1.2 Nguyên liệu của ngành công nghiệp giấy

Theo kết quả điều tra của trung tâm CBC thực hiện tại 86 doanh nghiệp về công nghệ sản xuất giấy và bột giấy cho thấy nguồn nguyên liệu thô chính là sợi cellulose Cellulose có rất nhiều ở trong các tế bào thực vật, đặc biệt là tế bào gỗ Trong công nghiệp sản xuất, sợi cellulose chủ yếu được cung cấp từ các nguồn như: bạch đàn, đồ

đề, tre, nứa, bã mía, vải vụn, giấy vụn,… Trong đó, gỗ là nguồn cung cấp quan trọng nhất Các thành chủ yếu của gỗ là sợi cellulose, được sử dụng làm giấy và ligin, carbonhydrate là cầu nối giữa các sợi cellulose Tế bào gỗ gồm có lignocellulose, chất béo, nhựa cây, sáp, protein Lignocellulose có thể chiếm 89 – 98% trọng lượng khô của gỗ và gồm ba thành phần chính: cellulose, hemicellulose và lignin Lignin chiếm khoảng 15 - 38% trọng lượng khô Về cấu tạo hóa học lignin là một polymer thơm Mục tiêu của quá trình sản xuất bột giấy là loại bỏ lignin ra khỏi sợi gỗ

Bảng 2 1 Thành phần hóa học của một số loại gỗ

Ngoài ra, các loại sợi tái sinh hiện nay là nguồn nguyên liệu quan trọng nhất cho ngành giấy ở các nước đang phát triển Giấy loại (giấy phế thải) được thu gom, mua

án để sử dụng cho các mục đích như làm nhiên liệu, vật liệu làm ao đóng gói…Việc thu hồi tái sử dụng giấy loại còn mang lại những lợi ích tích cực về mặt môi trường

2.1.3 Công nghệ sản xuất giấy

Hiện nay, có rất nhiều công nghệ sản xuất giấy và bột giấy, tùy theo từng loại nguyên liệu, loại sản phẩm sẽ có nhiều công nghệ sản xuất khác nhau Hai sơ đồ công nghệ sản xuất giấy điển hình với hai nguồn nguyên liệu đầu vào khác nhau (từ nguyên liệu thô - tre, nứa, gỗ và từ giấy phế liệu) được mô tả trên hình 2.1 và 2.2

Hình 2 1 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy kèm dòng thải với nguyên liệu đầu

vào là giấy phế liệu.

Hình 2 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy kèm dòng thải với nguyên liệu là gỗ,

tre, nứa

(Nguồn: [2])

So sánh một số các thông số của 2 công nghệ sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác nhau được đưa ra trong ảng 2.2

Bảng 2 2 So sánh công nghệ sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu khác nhau

1 Công nghệ Phức tạp, nhiều thiết ị Đơn giản và ít thiết ị

Đa dạng gồm cả sản xuất giấy

và ột giấy)

Kém đa dạng hơn hầu hết là không sản xuất ột giấy mà chỉ sản xuất giấy thành phẩm)

4 Mức độ ô

nhiễm môi

trường

Mức độ ô nhiễm lớn do có nhiều công đoạn sản xuất cần nhiều nước và hóa chất)

Mức độ ô nhiễm ít hơn

(Nguồn: [6])

Một số công đoạn chính trong sản xuất giấy [3]

 Gia công nguyên liệu thô

Công đoạn này bao gồm việc rửa sạch nguyên liệu, loại bỏ các tạp chất và cắt mảnh theo kích cỡ thích hợp đáp ứng yêu cầu của phương pháp sản xuất bột giấy

 Nấu bột

Mục đích của công đoạn này là tách các thành phần không phải Cellulose (chủ yếu

là lignin và hemixenlulo) ra khỏi nguyên liệu an đầu để nâng cao chất lượng bột giấy Công đoạn này chỉ có trong công nghệ sản xuất giấy đi từ nguồn nguyên liệu thô (tre, nứa gỗ )

 Rửa bột

Mục đích của công đoạn là tách bột Cellulose ra khỏi dịch nấu (còn gọi là dịch đen) Dịch đen ao gồm các hợp chất chứa Na, chủ yếu là Natrisunfat (Na2SO4), ngoài

cần hạn chế đến mức tối thiểu nhưng vẫn đảm bảo sao cho tách bột Cellulose đạt hiệu quả cao, nồng độ kiềm trong dịch đen và độ pha loãng là nhỏ nhất để giảm chi phí cho quá trình xử lý tái thu hồi kiềm

 Tẩy trắng

Với yêu cầu sản xuất các loại giấy cao cấp, có độ trắng cao, bột giấy cần phải được tẩy trắng Mục đích của tẩy trắng là tách phần lignin còn lại và một số thành phần khác không phải Xenlulo như Hemixenlulo Các tác nhân tẩy thường dùng để tẩy trắng bột giấy là Natri Hypoclorit (NaOCl), Canxi hypoclorit (Ca(OCl)2), Dioxit Clo (ClO2), Hydropeoxit (H2O2) và Ozon (O3)

Bảng 2 3 Chức năng một số chất dùng trong công đoạn tẩy bột giấy

H2O2 Oxy hóa và

làm sáng màu

Dễ sử dụng không gây độc hại

ClO2 Oxy hóa hòa

tan lignin

Đạt độ trắng cao, không phân hủy bột

Tạo Clo hữu cơ

NaOCl Oxy hóa hòa

tan lignin, làm sáng màu

Dễ làm và dễ sử dụng Nếu sử dụng không hợp lý

có thể làm mất độ dai của bột, tạo Cloroform

Cl2 Oxy hóa và clo

hóa lignin

Khử lignin tốt, rẻ tiền Nếu sử dụng không hợp lý

có thể làm mất độ dai của bột, tạo clo hữu cơ

(Nguồn:[2])

 Nghiền bột

Mục đích của nghiền bột là làm cho xơ sợi được hydrat hóa, dẻo dai, tăng ề mặt hoạt tính, giải phóng gốc hydroxyl làm tăng diện tích bề mặt, tăng độ mềm mại, hình thành độ bền của tờ giấy Sau công đoạn nghiền bột, bột giấy được trộn với các chất độn và các chất phụ gia để đưa đến bộ phận xeo giấy

 Xeo giấy

Là quá trình tạo hình sản phẩm trên lưới và nước để giảm độ ẩm của giấy Quá trình này sử dụng các lưới xeo, nước lọt qua mắt lưới, bột giấy được giữ lại trên bề mặt của lưới xeo tạo thành hình tờ giấy Quá trình này phát sinh rất nhiều nước thải Đặc biệt là trong nước thải có chứa xơ sợi Cellulose (gọi là dịch trắng) làm tăng hàm lượng TSS, BOD5, COD trong nước thải Ngoài ra trong quá trình xeo giấy còn sử dụng một

số chất phụ gia, hóa chất theo yêu cầu của giấy thành phẩm như chống thấm, chống nhòe Lượng dư của những hóa chất này cũng đi vào dòng nước thải

 Sấy, cuộn

Mục đích là làm cho giấy khô và tạo kích thước theo yêu cầu cho giấy Quá trình này sử dụng năng lượng điện và than là chủ yếu

 Thu hồi hóa chất

Mục đích là để đạt được hiệu quả kinh tế cao, đối với quy trình công nghệ sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học cần có bộ phận thu hồi hóa chất Chẳng hạn việc tái sinh kiềm từ dịch đen của phương pháp sunfat ao gồm các giai đoạn:

 Cô đặc để giảm lượng nước

Đốt dịch đã ua cô đặc ở nhiệt độ cao (T > 5,000oC) với mục đích làm cho các chất hữu cơ cháy hoàn toàn tạo thành CO2 và H2O, còn thành phần vô cơ của dịch đen

sẽ tạo thành cặn tro hoặc cặn nóng chảy gọi là kiềm đỏ

Xút hóa kiềm đỏ bằng dung dịch kiềm loãng và sữa vôi Ca(OH)2 Sau đó tách bùn vôi và dung dịch trắng bao gồm NaOH, Na2S, Na2SO3, Na2SO4

2.1.4 Thành phần và đặc tính nước thải ngành công nghiệp giấy

 Thành phần nước thải ngành công nghiệp giấy

Ngành công nghiệp giấy là một trong những ngành công nghiệp phức hợp, tăng cường tiêu thụ năng lượng và nước cao Chính vì thế, nước thải của ngành công nghiệp này là một trong vấn đề cần quan tâm và giải quyết Trong phần lớn các bộ phận xử lý, nước bị nhiễm bẩn là do tiếp xúc với các vật liệu thô, phế liệu, chất dư thừa

Tại các nhà máy bột giấy tẩy, dòng thải của phân xưởng tẩy đóng góp đáng kể nhất đối với tải lượng ô nhiễm Chưa kể đến 50 – 75% trong tổng lượng dòng thải và tải trọng BOD, các mức nước xả từ phân xưởng tẩy chiếm khoảng 80 – 90% chất có màu trong dòng thải nhà máy Cùng với lượng nước trôi thải ra từ hoạt động bóc vỏ, các hoạt động tẩy là những nguồn có mức độc hại quan trọng nhất trong nhà máy giấy Sản xuất giấy là một quy trình vật lý nhưng các chất phụ gia trong quy trình làm

vào dòng thải từ quá trình xeo giấy thường cao hơn về chất rắn lơ lửng và thấp hơn về tải lượng các chất hữu cơ hòa tan Các chất gây ô nhiễm nhà máy giấy tạo từ các chất phế liệu, lọc, rơi vãi các sợi, chất độn và các chất phụ gia Các chất gây ô nhiễm dạng

lơ lửng hầu hết là sợi hay thành phần sợi (dạng mịn), thành phần chất độn và phụ gia, chất bẩn, cát, trong khi đó các chất gây ô nhiễm hòa tan chứa các chất gỗ keo, thuốc nhuộm, chất định cỡ (hồ) và các chất phụ gia khác

Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của các công đoạn sản xuất giấy chính được đưa ra trong bảng 2.4

Bảng 2 4 Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của các

công đoạn sản xuất giấy

phần

 Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất giấy gồm

 Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm các chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bảo

vệ thực vật, vỏ cây

 Dòng thải của 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 được gọi là dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 – 35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ

là 70:30[17] Thành phần hữu cơ chủ yếu trong dịch đen là lignin hòa tan vào dung dịch kiềm (30–35% khối lượng chất khô) Ngoài ra là những sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ Thành phần vô cơ ao gồm những hóa chất nấu, một phần nhỏ là Na2S tự do, NaOH, Na2CO3, còn phần nhiều là Na2SO4 liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm Ở những nhà máy lớn, dòng thải này được xử lý để thu hồi tái sinh

sử dụng lại kiềm bằng phương pháp cô đặc - đốt cháy các chất hữu cơ – xút hóa Đối với những nhà máy nhỏ thường không có hệ thống thu hồi dịch đen, dòng thải này được thải cùng các dòng thải khác của nhà máy gây tác động xấu đến môi trường

 Dòng thải từ công đoạn tẩy của nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học và bán hóa chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan và các hợp chất tạo thành của các chất đó với hóa chất tẩy ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ AOX), làm tăng AOX trong nước thải, dòng thải này có độ màu, BOD5, COD cao Đây là dòng thải chứa các chất có độc tính nguy hiểm và khó phân hủy sinh học

 Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chứa chủ yếu là xơ sợi mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia (nhựa thông, phẩm màu, cao lanh ) Phần lớn dòng thải này được tuần hoàn sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạo hình giấy hay cho công đoạn chuẩn bị nguyên liệu vào máy xeo hoặc có thể gián tiếp sau khi nước thải được qua bể lắng thu hồi giấy và xơ sợi

 Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn bề mặt có hàm lượng các chất lơ lửng, các hóa chất rơi vãi Dòng thải này không liên tục.Nước ngưng của

uá tr nh cô đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen nếu có hệ thống thu hồi) Mức độ ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào các loại gỗ, công nghệ sản xuất

Bảng 2 5 Các nguồn nước thải từ công đoạn và thiết bị khác nhau

Chuẩn bị nguyên

liệu

Bã vỏ ướt, bóc vỏ ướt Nước vận chuyển gỗ, làm sạch rơm, cỏ ướt Nước rửa nguyên liệu

Nghiền bột Ngưng tụ dòng thổi, ngưng tụ từ các bình nhựa thông

Rò rỉ và rơi vãi các dịch đen Nước làm lạnh đệm từ các máy tinh chế

Các vật thải chứa nồng độ sạn, sợi hay cát cao Nước lọc từ uá tr nh làm đặc bột

Các mức thải tái tạo Thu hồi hóa chất Nước ngưng tụ

Dịch loãng từ các cặn máy tuyển Dịch loãng từ máy tuyển bùn Nước làm mát đẹm và hơi nước ngưng tụ có chất bẩn

(Nguồn:[6])

Khảo sát 3,050 nhà máy xeo giấy trên thế giới cho thấy, định mức nước cấp trung bình 80 m3 cho 1 tấn giấy Ở CHL Đức, nước thải từ các nhà máy giấy đã giảm đi rất nhiều do có sử dụng dòng tuần hoàn từ bể lắng thu hồi bột, sợi Tải lượng nước thải và COD trong nước thải của một số loại giấy Mobius liệt kê trong bảng 2.6 [5].

Bảng 2 6 Tải lượng nước thải và COD của một số loại giấy

(m 3 /1 tấn sản phẩm)

COD (kg/1 tấn sản phẩm)

2.1.5 Tác động của nước thải ngành giấy đến môi trường

 Tác động đến môi trường tiếp nhận

Ngành sản xuất bột giấy và giấy được liệt vào ngành sản xuất gây ô nhiễm môi trường đáng kể cả trực tiếp cũng như gián tiếp

Trực tiếp:

- Nước thải có lưu lượng, tải lượng cũng như độc tính của các chất ô nhiễm cao, các chất ô nhiễm hữu cơ dịch chiết từ thân cây, các axit béo, một số sản phẩm phân hủy của lignin, và các dẫn xuất của ligin đã ị Clo hóa) phát sinh từ ngành giấy là nguồn tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường nước mặt, đất và nước ngầm nếu được thải thẳng ra ngoài không qua xử lý Đặc biệt là dịch đen thải ra từ quá trình nghiền bột bằng phương pháp hóa học

- Khí thải từ uá tr nh đốt nhiên liệu sản xuất hơi nước bão hòa Ngoài ra, trong quá trình nghiền bột giấy hóa học các khí nặng mùi như hydro sulphite, mercaptan,

- Dioxin xuất phát từ quá trình tẩy trắng bột giấy bằng chlorine

Gián tiếp:

- Góp phần làm cạn kiệt nguồn tài nguyên nước

- Góp phần làm cạn kiệt nguồn tài nguyên rừng

- Gây hiệu ứng nhà kính thông qua việc sử dụng năng lượng điện và mất thảm thực vật

 Tác động đến sức khỏe con người

Tất cả các nguồn gây ô nhiễm trong quá trình hoạt động của nhà máy sản xuất giấy

và bột giấy đều có thể gây tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người Tùy thuộc vào nồng độ và thời gian tác động của các chất ô nhiễm mà mức độ tác động tới sức khỏe cộng đồng khác nhau

2.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY

Nước thải ngành giấy chứa một lượng lớn các chất rắn lơ lửng và xơ sợi, các hợp chất hữu cơ hòa tan ở dạng khó và dễ phân hủy sinh học, các chất tẩy và hợp chất hữu

cơ của chúng Các phương pháp xử lý loại bỏ các chất ô nhiễm nước của ngành giấy bao gồm lắng, đông keo tụ hóa học và phương pháp sinh học

Hình 2 3 Sơ đồ phương pháp xử lý nước thải ngành giấy

(Nguồn: [2])

2.2.1 Phương pháp lắng (xử lý bậc 1)

Phương pháp lắng dùng để tách các chất rắn dạng bột hay xơ sợi, trước hết đối với dòng thải từ công đoạn nghiền bột và xeo giấy Với mục đích thu hồi lại xơ sợi, bột giấy th thường dùng thiết bị lắng hình phễu Trong quá trình lắng cần phải tính toán thời gian lưu thích hợp vì với thời gian lưu dài dễ có hiện tượng phân hủy yếm khí, khi bùn lắng không được lấy ra thường xuyên Để nước thải loại này lắng tốt và tạo điều kiện các hạt liên kết với nhau tạo thành bông cặn dễ lắng, người ta thường tính toán với tải trọng bề mặt từ 1 đến 2 m3/m2.h lưu lượng dòng thải tính cho 1 đơn vị bề mặt lắng của bể trong 1 đơn vị thời gian) Để giảm thời gian lưu trong ể lắng, nâng cao hiệu suất lắng người ta có thể thổi khí nén (áp suất 4 – 6 bar) vào trong bể lắng Loại

bể lắng – tuyển nổi này thường có tải trọng bề mặt 5 đến 10 m3/m2.h

2.2.2 Phương pháp xử lý sinh học (xử lý bậc 2)

Dùng để xử lý các chất hữu cơ ở dạng tan Nước thải của công nghiệp giấy và bột giấy có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao, đặc biệt có chứa hàm lượng các chất lignin cao ở dòng thải của xí nghiệp Các hợp chất lignin là những chất không có khả năng phân hủy hiếu khí và đối với phân hủy kỵ khí cũng xảy ra rất chậm Do đó, trước khi đưa nước thải vào xử lý sinh học thì dịch đen của quá trình sản xuất bột giấy cần được

xử lý cục bộ để tách lignin

Trong nước thải có hàm lượng các hợp chất Hydratcacbon cao, chúng là những chất dễ phân hủy sinh học nhưng lại thường thiếu Nitơ và Photpho là những chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật phát triển Do đó, trong uá tr nh xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học cần bổ sung các chất dinh dưỡng, đảm bảo tỷ lệ cho quá trình hiếu khí là COD: N : P = 150 : 5 : 1, đối với quá trình yếm khí là COD : N : P = 350 : 5 : 1 Đặc tính nước thải ngành giấy thường có tỷ lệ BOD5: COD ≤ 0.5 và giá trị COD cao thường > 1,000 mg/l) nên trong uá tr nh thường kết hợp giữa phương pháp kỵ khí và hiếu khí

a Phương pháp sinh học kỵ khí

Nước thải trước khi đưa vào ể sinh học kỵ khí được bổ sung đủ chất dinh dưỡng

N và P Thiết bị để xử lý sinh học kỵ khí có thể dùng hồ kỵ khí hay các loại thiết bị kỵ khí cao tốc như UAS Trước khi đưa nước thải vào bể sinh học kỵ khí được bổ sung

đủ chất dinh dưỡng N và P Thiết bị để xử lý sinh học kỵ khí có thể dùng hồ kỵ khí hay các loại thiết bị kỵ khí cao tốc như UAS

Nguyên lý chung đối với xử lý sinh học kỵ khí người ta sử dụng nhóm vi sinh vật

kỵ khí để phân giải các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí Vi sinh vật sử dụng theo nguyên lý này cũng có thể sử dụng dưới dạng sinh trưởng lơ lửng hoặc sinh trưởng bám dính Quá trình phân giải kỵ khí bao gồm hai giai đoạn:[5]

- Giai đoạn thuỷ phân: Các vi sinh vật tiết ra các enzym thuỷ phân để phân hủy các hydratcac on thành đường đơn, protein thành al umozơ, pepton, peptit, axitamin, còn chất béo thành glyxerin và các axit béo

- Giai đoạn tạo khí: Sản phẩm thuỷ phân sẽ tiếp tục bị phân giải tạo thành sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp chủ yếu là CO2 và CH4 Ngoài ra còn có N2, H2S và muối khoáng Quá trình phân huỷ kị khí cuối cùng tạo ra một hỗn hợp khí CH4, CO2, N2,

H2 Trong đó có tới 65% là CH4 (khí mêtan) Vì vậy, uá tr nh này còn được gọi là lên men metan

Các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình lên men metan là:

- Nhiệt độ tối ưu của quần thể vi sinh vật sinh metan từ 35 - 550oC Dưới 100oC

vi sinh vật metan hầu như không hoạt động

- pH môi trường: pH tối ưu là 6.4 - 7.5

b Phương pháp sinh học hiếu khí

Xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp hiếu khí thường gặp hiện tượng tạo bùn dạng sợi rất khó lắng Nguyên nhân chủ yếu là do nước thải ngành này

có hàm lượng các chất cacbonhydrat cao, các hợp chất này là những chất dễ phân hủy

sinh học, mặt khác nước thải có hàm lượng sunfit cao, kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật

Nguyên lý xử lý sinh học hiếu khí các vi khuẩn đóng vai trò uan trọng hàng đầu

vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các hợp chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tán nhỏ trong nước thải Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các

vi khuẩn hiếu khí sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành

tế bào vi khuẩn mới, nên để đảm bảo cho hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxi liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 – 400oC Nhóm vi sinh vật hiếu khí có thể

sử dụng dưới dạng sinh trưởng lơ lửng hoặc sinh trưởng bám dính và thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrate hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter Ngoài

ra còn có các loại hình sợi như Sphaerotilus, eggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò uan trọng trong các bể bùn hoạt tính Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh[6]

2.2.3 Phương pháp đông keo tụ hóa học (xử lý bậc 3)

Phương pháp này dùng để xử lý các hạt rắn ở dạng lơ lửng, một phần chất hữu cơ hòa tan, hợp chất photpho, một số chất độc và khử màu Phương pháp đông keo tụ có thể xử lý trước hoặc sau xử lý sinh học Các chất keo tụ thông thường là phèn sắt, phèn nhôm và vôi Các chất polyme dùng để trợ keo tụ và tăng tốc độ quá trình lắng Đối với mỗi loại phèn cần điều chỉnh pH của nước thải ở giá trị thích hợp, chẳng hạn như phèn nhôm pH từ 5 - 7, phèn sắt từ 5 - 11 và dùng vôi thì pH >11

2.2.4 Một số hệ thống xử lý nước thải giấy hiện nay

 Hệ thống xử lý nước thải của công ty Roemond – Hà Lan [2]

Công ty Roemond sản xuất hàng ngày 500 tấn giấy báo và bìa, nguyên liệu đầu vào là giấy loại, 70% nước trong nhà máy được tuần hoàn tái sử dụng sau khi xử lý qua lắng – tuyển nổi để thu hồi xơ sợi Lượng nước thải hàng ngày từ 2,400 đến 3,400

m3 với hàm lượng các chất ô nhiễm như sau: COD = 3,500 mg/l; BOD5 = 2,000 mg/l;

SO42- = 170 – 190 mg/l; Ca2+ = 190 – 300 mg/l

Nước thải trước khi đưa vào ể sinh học yếm khí UAS được bổ sung chất dinh dưỡng N = 120 mg/l; P = 60 mg/l Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép của Hà Lan cho phép thải vào nguồn tiếp nhận

Hình 2 4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của Công ty Roemond – Hà Lan

 Hệ thống xử lý nước thải Công ty giấy Nhật Bản – Công suất 900 m 3 /ngày Bảng 2 7 Bảng thông số nước thải của công ty giấy Nhật Bản

Hệ thống xử lý chung: nước thải được tập trung đưa đến bể cân bằng tiếp theo là

bể tuyển nổi hòa tan Cuối công đoạn xử lý nước thải được đưa vào ể chứa rồi thải ra

Hình 2 5 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải tại công ty giấy Nhật Bản

(Nguồn: [3])

 Hệ thống xử lý nước thải tại Công ty sản xuất giấy DIANA [1]

Nhà máy này sản xuất giấy đi từ nguồn nguyên liệu đầu vào là giấy phế liệu Bao gồm 2 dây chuyền sản xuất chính là: dây chuyền sản xuất giấy và dây chuyền khử

mực Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy được thiết kế với công suất xử lý 3,000

m3/ngày được thể hiện trên hình 2.6

Hình 2 6 Dây chuyền xử lý nước thải Công ty sản xuất giấy DIANA

(Nguồn: [1])

 Công ty giấy Eerbeck B.V Hà Lan [2]

Hệ thống nước thải được tiếp nhận nguồn thải từ 3 nhà máy : De Hoop hằng năm sản xuất 2,000 tấn bìa sóng từ giấy loại; KNP Vouwkarton hằng năm sản xuất 75,000 tấn bìa carton từ bột giấy; Coldenhove 120,000 tấn giấy phong thư

Lượng nước thải và tải lượng ô nhiễm nước thải của a nhà máy được tóm tắt trong bảng 2.8

Bảng 2 8 Đặc trưng nước thải công nghiệp giấy Eerbeck.B.V

nước thải (m 3 /ngày)

Hình 2 7 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của Công ty giấy Eerbeck B.V

 Công Ty TNHH giấy AFC

Tên Công ty: Công ty TNHH Giấy A.F.C

Địa chỉ: C6/4C ấp 3, xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh

Vị trí địa lý: Công ty đặt tại địa chỉ C6/4C ấp 3, xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh với diện tích đất là 6,700m2 Phía bắc giáp đường đất, phía tây giáp đất trống, phía Nam giáp đất trống, phía đông giáp Công ty điện tử Hiện nay Công ty đã xả nước thải đã ua xử lý vào Rạch Cầu Suối, xã Vĩnh Lộc B, huyện

nh Chánh Nước của Rạch Cầu Suối không sử dụng cho sinh hoạt hoắc tưới tiêu mà chủ yếu là nguồn tiếp nhận nước thải và đảm nhận chức năng thoát nước của các cơ sở sản xuất, nước sinh hoạt thải ra từ khu dân cư lân cận

Cơng ty chuyên sản xuất giấy carton sau khi tái chế từ giấy vụn các loại Cơng suất hiện đang hoạt động 03 giàn xeo với trung bình khoảng 30,000 tấn giấy/năm Cơng nghệ sản xuất của Cơng ty đang áp dụng là cơng nghệ thủ cơng và cơ khí hĩa Cơng ty cĩ ba giàn xeo phục vụ sản xuất chính theo uy tr nh như hình 2.8

Giấy carton phế liệu

Kiểm tra, chọn

Máy đánh thủy lực

Hồ chứa, khuấy

Ồn, rung

Ồn, rung

Nhiệt dư, hơi nước

Hình 2 8 Quy trình cơng nghệ sản xuất và các dịng thải của Cơng ty TNHH

Giấy A.F.C

Thuyết minh quy trình sản xuất:

Nguyên liệu cho quá trình sản xuất là giấy carton vụn, phế liệu thải giấy vụn được thu mua từ các khu vực phế liệu trên địa bàn Thành phố Nguyên liệu sau khi tập trung

về xưởng được công nhân lựa chọn cắt bỏ dây cột, ăng keo rồi đưa vào ồn đánh thủy lực Tại bồn, giấy phế liệu, giấy vụn được tách tơi ằng hỗn hợp nước – bột Sau đó, hỗn hợp nước – bột được chuyển đến hồ chứa có bố trí máy khuấy để tiếp tục khuấy trộn đều hỗn hợp Dung dịch từ bồn khuấy tiếp tục được đưa về hồ chứa bột, tai đây ố trí thêm hệ thống nghiền mịn hạt bột Bột giấy đã nghiền mịn từ bồn chứa bột được

ơm áp lực vào máy xeo Giấy ép từ máy xeo được sấy khô bằng hơi nóng cung cấp từ

lò hơi Sau đó, giấy được chuyển sang công đoạn cắt đúng kích thước sản phẩm và sang cuộn thành phẩm Nước thải từ quá trình vắt nước của máy xeo được thu hồi về

bể chứa và ơm tuần hoàn vào bồn đánh thủy lực và bồn chứa bột Giấy cuộn từ quá trình cắt rìa sang cuộn được thu gom chuyển về làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất

b Hệ thống xử lý nước thải tại Công ty

Lượng nước thải sản xuất: lượng nước thải này phát sinh từ uá tr nh đánh rã, uá trình nghiền, sàng lọc và xeo giấy Do sản phẩm giấy của Công ty không đòi hỏi chất lượng cao nên một phần nước thải được tập trung về bể thu hồi lại bột giấy và ơm về bồn đánh thủy lực tuần hoàn tái sử dụng Do đó, tổng lượng nước thải sản xuất của Công ty là khoảng 80% khoảng 144 m³/ngày Dưới đây là ảng thành phần thông số ô nhiễm có trong nước thải của công ty được text mẫu tại trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn

đo lường chất lượng 3 (Công ty TNHH Công Nghệ sạch)

Bảng 2 9 Thành phần ô nhiễm có trong nước thải giấy của Công ty AFC

có trong nước Sau đó nước được chảy vào ể điều hòa Trong bể điều hòa được lắp đặt hệ thống phân phối khí để sục khí tránh lắng cặn và tránh hiện tượng lên men kỵ khí gây mùi hôi Bể điều hòa giúp ổn định về lưu lượng và nồng độ, cũng như góp phần giảm một lượng COD trong nước thải

Từ bể điều hòa nước thải được ơm vào ể kỵ khí (UASB) Tại đây các chất hữu

cơ khó phân hủy trong nước thải được xử lý Sau đó nước được dẫn vào bể Aerotank Tại đây ùn vi sinh và lượng bùn tuần hoàn từ bể lắng sẽ được hòa trộn khuếch tán cùng nước thải Quá trình tiếp xúc giữa bùn vi sinh hoạt tính và thành phần các chất có trong nước được diễn ra, đồng thời bể được cung cấp một lượng khí lớn nhằm đảm bảo nồng độ Oxy hòa tan trong nước cũng như uá tr nh tiếp xúc và thích ứng diễn ra tốt hơn, vi sinh vật hiếu khí sử dụng nguồn oxy được cung cấp từ máy thổi khí sẽ phát triển và lấy nguồn cơ chất là các chất hữu cơ trong nước thải, trong quá trình phát triển này chất hữu cơ sẽ được phân hủy thành chuyển hóa thành CO2 và H2O, mô tả theo qui trình sau:

Sau khi chất hữu cơ có trong nước thải bị vi sinh vật phân hủy hết Nước thải được chảy vào bể lắng để lắng bùn sinh ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ ùn vi sinh được thu hồi và ơm tuần hoàn về bể sinh học hiếu khí, trong trường hợp lượng bùn trong bể sinh học hiếu khí dư, ùn sẽ được dẫn về bể chứa ùn để ép ùn khô Nước trong sau bể lắng sẽ được dẫn vào bể trung gian trước khi được ơm vào ể hóa lý để keo tụ tạo bông và xử lý triệt để các chất lơ lửng còn lại trong nước Sau quá trình hóa

lý nước được dẫn vào bể lắng 2 để lắng toàn bộ cặn sau quá trình keo tụ Nước sau bể lắng 2 được dẫn sang bể lọc và khử trùng ằng Chlorin, nước sau khi đã xử lý đạt chuẩn QCVN 12-MT: 2015/BTNMT

Bùn cặn được máy ép ùn tách ra đưa xuống bể chứa bùn Bùn thải được đơn vị có chức năng đến thu gom, xử lý đúng uy định [17]

chất hữu cơ + O 2

Vi sinh vật

chất dinh dưỡng

CO 2 + H 2 O +Vi sinh vật

Hình 2 9 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại công ty giấy A.F.C

2.2.5 Một số nghiên cứu xử lý nước thải ngành công nghiệp giấy

 Chu Đào Anh, Ngô Huy Du, Trần Hồng Côn, năm 2006 đã thực hiện đề tài

“Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng công nghệ chảy ngược qua lớp bùn yếm khí UAS )” Nước thải dịch ngưng sử dụng trong nghiên cứu được lấy tại công ty giấy Bãi Bằng, nước thải được tạo thành từ công đoạn nấu nguyên liệu và một phần lớn được sinh ra trong giai đoạn chưng ốc Quá trình thử nghiệm công nghệ được tiến hành như sau: Nạp bùn hạt vào hệ thống với thể tích bằng 25% thể tích thiết

bị phản ứng, pha loãng COD đầu vào bằng nước máy sao cho COD đầu vào ~ 500 mg/l, dùng H2SO4 đưa pH ~ 7 để tránh hiện tượng sốc cho vi sinh vật Nồng độ COD

ể điều hòa

ra được các điều kiện tối ưu cho ua tr nh xử lý: pH nằm trong khoảng 6.8 – 7.2, thời gian lưu là 12 giờ, tải trọng thể tích là 15 gCOD/l.ng, hiệu suất xử lý đạt 80%.[13]

 Đào Sỹ Đức, Trịnh Thị Phương , năm 2008 đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu xử

lý dịch đen ằng phản ứng Fenton kết hợp với bùn hoạt tính” Trong công tr nh nghiên cứu này, kỹ thuật bùn hoạt tính đã được sử dụng để khảo sát khả năng xử lý dịch đen sau khi đã được xử lý bởi kỹ thuật oxy hóa tiên tiến tăng cường) với phản ứng Fenton Nghiên cứu tập trung khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, hàm lượng chất hữu cơ tới hiệu quả xử lý Hằng số tốc độ của quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong dịch đen ằng

kỹ thuật bùn hoạt tính cũng đã được xác định Các kết quả nghiên cứu cho thấy, kỹ thuật oxy hóa tiên tiến kết hợp với bùn hoạt tính là phù hợp để xử lý dịch đen Các điều kiện tối ưu về nhiệt độ, hàm lượng hữu cơ, thời gian lưu đã được chỉ ra tương ứng

là 30oC, 1,500 mgO2L-1 và 30 giờ Ở điều kiện đó, hiệu suất xử lý COD đạt xấp xỉ 67% với hằng số tốc độ 0.005 l/(g MLSS.h) (Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học

Tự nhiên và Công nghệ 25 (2009) 13 - 18).[8]

 Trịnh Lê Hùng, Nguyễn Quang Vinh, Đào Sỳ Đức, Nguyễn Đắc Vinh, Nguyễn Mạnh Hà, năm 2008 đã thực hiện nghiên cứu “Xác định điều kiện tối ưu cho uá tr nh keo tụ nước thải xeo giấy bằng phương pháp Quy hoạch thực nghiệm” Trong công

tr nh này, PAC đã được sử dựng để keo tụ, xử lý nước thải xeo giấy Ảnh hưởng của hàm lượng PAC, pH và thời gian keo tụ tới hiệu quả loại bỏ COD và độ đục đã được nghiên cứu, khảo sát Phương pháp uy hoạch thực nghiệm đã được sử dụng để khảo sát điều kiện tối ưu cho uá trình keo tụ Kết quả nghiên cứu cho thấy, giá trị phù hợp

về hàm lượng PAC, pH và thời gian xử lý tương ứng là 380 mg/l; 6.5 và 60 phút, ở điều kiện trên, giá trị COD và độ đục sau xử lý tương ứng là 265 mg/l và 1.33 NTU (Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 25 (2009) 165 - 171).[10]

2.3 VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.3.1 Giới thiệu chung về vi sinh vật

Vi sinh vật ứng dụng trong xử lý nước thải ngành công nghiệp giấy, bột giấy và nước thải chứa lignin và các hợp chất lignin dưới đây gọi tắt là nước thải công nghiệp giấy – nước thải CNG) rất phong phú Sử dụng kỹ thuật nấm men có thể làm mất màu lignin trong dịch đen; tuy nhiên kỹ thuật này hiện nay vẫn chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm Hiện nay, để vi sinh vật ứng dụng trong xử lý nước thải CNG người

ta thường sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với các kỹ thuật sau đây sau khi đã áp dụng một số kỹ thuật hóa lý và hóa học) [6]:

 Hồ oxy hóa hoặc tùy tiện;

 Hồ làm thoáng;

 Bùn hoạt tính;

 Các kỹ thuật yếm khí, điển hình là kỹ thuật UASB…

Các hệ sinh học ứng dụng trong xử lý nước thải của ngành công nghiệp giấy và bột giấy là dựa trên hoạt động của các nhóm vi khuẩn phân giải xenlulo, phân giải xilan, phân giải lignin, phân giải tinh bột,

 Phân giải Cellulose

Hệ vi sinh vật phân giải cellulose khá phong phú Nấm, xạ khuẩn và vi khuẩn đều

có khả năng phân giải cellulose (xem bảng 2.10)

Các nghiên cứu cho thấy có hai loại enzym chính để phân hủy xenlulozơ là cellulozơ C1 và cellulose Cx Enzym cellulose C1 tác động sơ ộ vào phân tử cellulose thiên nhiên và biến chúng thành các chuỗi cellulose mạch thẳng, sau đó dưới tác dụng của cellulozơ Cx, cellulose bị phân hủy thành celo iozơ, loại đường này có thể tan trong nước, và được chuyển thành glucozơ nhờ enzym β-glucosidaza

 Phân giải lignin

Trong gỗ, lignin chiếm khoảng 20 – 30%; đây là một thành phần tương đối khó phân hủy bằng phương pháp sinh học Từ lâu, người ta đã nghiên cứu phân hủy lignin bằng con đường sinh học nhưng mãi tới cuối những năm 1970 mới thu được những tiến bộ đáng kể Những hiểu biết cho đến nay thấy rằng sự phân hủy lignin nhanh nhất

và phổ biến nhất trong tự nhiên là các loại nấm Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Actinomices, Streptomyces có thể phân hủy lignin ở các loài gỗ Các loại nấm phân hủy hầu hết các thành phần của gỗ, kể cả lignin được chia thành 3 nhóm: Nấm mục trắng (whitw-rot fungi), nấm mục nâu (brow-rot fungi) và nấm mục mềm (soft-rot fungi) trong đó nấm mục trắng (chủ yếu là Basidiomycetes và một số Ascomycetes) là nhóm phân hủy lignin hữu hiệu nhất [6]

Một đặc điểm của nước thải nhà máy giấy và bột giấy, đặc biệt là nước thải công đoạn nấu, rửa bột là pH rất kiềm (hoặc rất axit), nên mật độ vi sinh vật có trong nước thải là rất thấp Để tăng mật độ vi sinh vật an đầu, rút ngắn thời gian xử lý cần phải

bổ sung thêm một lượng vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất có trong nước thải Việc nghiên cứu tìm ra chủng loại vi sinh vật có khả năng thích nghi và phân hủy nhanh các chất ô nhiễm trong nước thải đóng vai trò uan trọng trong công nghệ xử lý bằng vi sinh

Bảng 2 10 Các vi sinh vật phân hủy cellulose [8]

Hiếu khí

Aspergillus ustus Micromonospora Achromobacter

A.candidus Nocardia cellulans Bacillus subtilis

Aspergillus fumigatus Proactinomyces Cellvibrio fulvus

A niger Streptpmyces antibioticus Cytophaga

Chaetomium globosum Str Cellulosae Cellulomonas biazotea

Fusarium moniliforme Thermomonospora fusca Pseudomonas fluorescens

2.3.2 Cơ chế xử lý nước thải bằng vi sinh [7]

a Sinh trưởng lơ lửng (bùn hoạt tính)

Vi sinh vật sinh sản và phát triển trong các bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong các bể xử lý sinh học Các vi sinh vật này tạo thành bùn hoạt tính có vai trò phân huỷ các chất hữu cơ để xây dựng tế bào mới và tạo thành sản phẩm cuối cùng

dạng khí Chúng sinh trưởng ở trạng thái lơ lửng và xáo trộn cùng với nước, cuối cùng các chất dinh dưỡng cạn kiệt, các bông cặn lắng thành bùn

ùn này được gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính có dạng màu nâu, dễ lắng Vi khuẩn trong bùn hoạt tính phần lớn là Pseudomonas, Achomobacter, Alcaligenes, Bacillus, Micrococus, Flavobacterium,

Hệ thống xử lý mới đưa vào hoạt động chưa có ùn hoạt tính, người ta phải tạo bùn hoạt tính Khi đó cần chú ý tới một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật có trong bùn hoạt tính như nhiệt độ, pH, các nguyên tố có tính độc làm k m hãm sinh trưởng của vi sinh vật, hàm lượng chất dinh dưỡng

b Sinh trưởng bám dính (hay màng sinh học)

Trong quá trình xử lý sinh học, các vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ phát triển thành màng dính bám hay gắn kết vào các vật liệu trơ như đá, xỉ, chất dẻo, Màng cứ dày dần thêm và thực chất đây là sinh khối vi sinh vật dính bám hay cố định trên các chất màng Màng này có khả năng oxy hoá chất hữu cơ có trong nước khi chảy qua hoặc tiếp xúc, ngoài ra màng này còn có khả năng hấp thụ các chất bẩn lơ lửng hoặc trứng giun sán,

Màng này được tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, các vi sinh vật khác và cả động vật nguyên sinh Màng chứa chủ yếu là vi khuẩn hiếu khí, tuy nhiên màng còn có các vi khuẩn tuỳ tiện và kỵ khí Lớp ngoài cùng màng là lớp hiếu khí, trung gian là các vi khuẩn tuỳ tiện, lớp sâu trong màng là kỵ khí

2.3.3 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật [7]

Chất dinh dưỡng đối vi sinh vật là bất kỳ chất nào được vi sinh vật hấp thụ từ môi trường xung uanh và được chúng sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho các quá trình sinh tổng hợp tạo ra các thành phần của tế bào hoặc để cung cấp cho các quá

tr nh trao đổi năng lượng Như vậy, chất dinh dưỡng phải là những hợp chất có tham gia vào uá tr nh trao đổi chất nội bào

¤ Nguồn thức ăn cac on của vi sinh vật

Tùy từng nhóm vi sinh vật mà nguồn cac on được cung cấp dưới dạng cacbon vô

cơ CO2, ) hoặc cacbon hữu cơ và nguồn năng lượng là ánh sáng mặt trời hay nguồn năng lượng là sản phẩm của trao đổi chất (ATP)

Trên thế giới hầu như không có hợp chất cacbon hữu cơ nào mà không ị vi sinh vật phân giải Không ít những vi sinh vật có thể đồng hoá được cả các hợp chất cacbon rất bền vững như cao su, chất dẻo, dầu mỏ,

Đối với những chất hữu cơ không tan trong nước hoặc có khối lượng phân tử lớn,

để hấp thụ được các chất này thì vi sinh vật phải tiết ra các enzym ngoại bào thuỷ phân

để chuyển hoá chúng thành những hợp chất dễ hấp thụ đường, axit amin, ) Người ta thường dùng đường làm nguồn thức ăn cac on khi nuôi cấy phần lớn các vi sinh vật dị dưỡng Để nuôi cấy các vi sinh vật khác nhau, người ta thường dùng các nồng độ đường không giống nhau

Đối với vi sinh vật dị dưỡng, nguồn thức ăn cac on làm cả hai chức năng: nguồn dinh dưỡng và nguồn năng lượng

¤ Nguồn thức ăn nitơ của vi sinh vật

Nguồn nitơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật là NH3 và NH4+ Muối amoni vô cơ

rẻ hơn nhưng thường làm chua môi trường, làm ức chế sự phát triển của vi sinh vật Thường dùng urê làm nguồn nitơ v tạo môi trường trung tính Đa số các vi sinh vật không có khả năng đồng hóa N2 trong không khí Tuy nhiên có những vi sinh vật có thể chuyển hoá N2 thành NH3 nhờ hoạt động xúc tác của một hệ thống enzym có tên là nitrogenaza

Đối với nguồn thức ăn nitơ hữu cơ, vi sinh vật có khả năng đồng hoá rất tốt Các thức ăn này sẽ vừa làm nguồn cacbon vừa là nguồn cung cấp nitơ cho vi sinh vật

¤ Nguồn thức ăn khoáng của vi sinh vật

Nhu cầu của vi sinh vật đối với các nguyên tố khoáng là không giống nhau tuỳ thuộc vào từng loài, từng giai đoạn phát triển Các nguyên tố khoáng chia làm 2 loại: Nguyên tố đa lượng: là các nguyên tố mà vi sinh vật sử dụng với lượng lớn Đó

là các nguyên tố: P, K, S, Mg, Na, Cl, Ca, Fe,

Nguyên tố vi lượng: là các nguyên tố mà vi sinh vật chỉ đòi hỏi một lượng rất nhỏ: B, Mo, Cu, Zn, Mn,

Hàm lượng các nguyên tố khoáng ở nguyên sinh chất của vi sinh vật khác nhau là khác nhau, tuỳ loài, tuỳ giai đoạn, tuỳ điều kiện nuôi cấy

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

Sự phát triển của vi sinh vật trong các thuỷ vực chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố vật lý và hoá học; những nhân tố này tác dụng cùng nhau và tương hỗ theo nhiều kiểu Chúng ảnh hưởng đến độ lớn, thành phần loài của các quần thể, đến hình thái và sinh

lý của vi sinh vật Đó là các nhân tố: pH, nhiệt độ, độ đục, hàm lượng muối, các chất hữu cơ, các chất vô cơ, các khí hoà tan

¤ Hàm lượng oxy hòa tan

DO là hàm lượng oxy hòa tan trong nước để duy trì sự sống cho vi sinh vật trong nước

Đây là điều kiện đầu tiên đảm bảo cho vi sinh vật hiếu khí có khả năng oxi hoá các chất bẩn hữu cơ Do đó, trong uá tr nh xử lý phải đảm bảo cung cấp đủ lượng oxi mà chủ yếu dưới dạng hoà tan trong môi trường lỏng Để đáp ứng được lượng oxi hoà tan trong bể hiếu khí người ta thường chọn giải pháp khuấy trộn cơ học hoặc sục khí Khi nồng độ oxy hoà tan dưới 0.5 mg/l thì quá trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí hầu như ngưng trệ Lượng oxy hoà tan tốt nhất trong khoảng 1.5 ÷ 4.0 mg/l Khuấy trộn hoặc sục khí làm tăng sự tiếp xúc giữa bùn hoạt tính và các chất thải trong nước, làm cho khả năng làm sạch nước thải của vi sinh vật tăng lên

¤ Nhiệt độ

Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn tới chức năng hoạt động của vi sinh vật Khi nhiệt độ tăng th tốc độ oxy hoá của sinh vật tăng, nhưng độ hoà tan oxy trong nước giảm Nhiệt độ đa số vi sinh vật có thể hoạt động được là từ 6 - 400oC Khi nhiệt độ tăng hoặc giảm uá ngưỡng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt hoá của các enzym Vì vậy, vi khuẩn sẽ ngừng hoạt động, cuối cùng dẫn đến chết, còn nhiệt độ quá thấp thì tốc độ làm sạch sẽ bị giảm, quá trình thích nghi của vi sinh vật với môi trường mới sẽ chậm lại

¤ Độ pH

Đây là thông số ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình sinh học xảy ra trong nước (quá tr nh trao đổi chất, quá trình sinh sản và phát triển của vi sinh vật, động thực vật trong nước) pH cũng ảnh hưởng đến các quá trình vật lý và các phản ứng hoá học xảy

ra trong môi trường nước Đối với đa số vi sinh vật, thường sinh trưởng và phát triển ở

pH 6.0 ÷ 8.5 Khi pH nằm ngoài khoảng trên sẽ làm giảm hoạt lực của bùn hoạt tính,

do đó làm giảm hiệu suất của quá trình xử lý

Việc đo pH là rất cần thiết để điều khiển quá trình lý học, hóa học, sinh học Thông số pH được xác định bằng máy đo pH

¤ Thành phần các chất trong nước

Thành phần nước thải có vai trò quyết định tới sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Mỗi loài sinh vật chỉ sinh trưởng và phát triển trong một dải nồng độ thức ăn nhất định, nếu lớn hơn dải nồng độ đó sẽ ảnh hưởng tới sự phát triển của chúng Mỗi một loài sinh vật có thể sử dụng một số thức ăn nhất định, chúng sẽ đồng hoá những loại thức ăn dễ đồng hoá trước, thức ăn khó đồng hoá sau Thành phần và chất lượng nước thải thể hiện qua các thông số sau:

OD được định nghĩa lượng oxy cần thiết mà các vi sinh vật đã sử dụng để oxy hoá cacbon hữu cơ thành CO2 và nitơ hữu cơ thành NO3- [37] Phương tr nh tổng quát như sau:

→

→

Chỉ số BOD chỉ ra lượng oxy mà vi khuẩn tiêu thụ trong phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ trong nước ô nhiễm, chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học trong nước càng lớn

Trong thực tế, người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân huỷ hoàn toàn chất hữu cơ v tốn quá nhiều thời gian mà người ta thường chỉ xác định lượng oxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 200oC, kí hiệu BOD5 Tại thời điểm này đã có 70 – 80% các chất hữu cơ ị oxy hoá

ͽ Nhu cầu oxi hóa hóa học COD

COD được định nghĩa là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá hoá học các chất hữu cơ trong mẫu nước thải thành CO2 và H2O Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ có thể và không thể bị oxy hoá bằng vi sinh vật, do đó, nó có giá trị cao hơn OD Phép phân tích COD có ưu điểm là cho kết quả nhanh nên đã khắc phục được nhược điểm của phép đo OD

Đối với nhiều loại nước thải, giữa chỉ số COD và BOD có mối tương uan nhất định Vì vậy, khi thiết lập được mối quan hệ tương uan này có thể sử dụng phép đo COD để vận hành và kiểm soát hoạt động của nhà máy xử lý nước thải

Xác định hàm lượng nitơ trong môi trường để ta có khái niệm về khả năng sử dụng phương pháp sinh học xử lý ô nhiễm nước và mức độ ô nhiễm nước Khi thiếu nitơ lâu dài, ngoài việc cản trở quá trình sinh hoá, các chất hữu cơ còn tạo ra bùn hoạt tính khó lắng

Trong kỹ thuật môi trường, người ta thường xác định nitơ ằng phương pháp Kjendahl, còn N – NH3, N – NO2- bằng phương pháp so màu

ͽ Hàm lượng sunphat

Sunphat sắt luôn có mặt trong nước bị ô nhiễm và trong nước thải Lưu huỳnh có mặt trong một số aminoaxit cấu tạo nên protein cystein và methionin) Lưu huỳnh sẽ được chuyển hoá theo phương tr nh sau trong điều kiện kỵ khí nhờ vi khuẩn:

→

→

Sự có mặt của lưu huỳnh dạng H2S trong nước làm cho nước có mùi thối

ͽ Hàm lượng các kim loại nặng

Khi trong nước chứa các kim loại nặng như: chì (Pb), thuỷ ngân (Hg), Crom (Cr), Cadimi (Cd), Asen (As) thì ngoài việc gây hại cho con người, động thực vật sử dụng nguồn nước, các kim loại nặng này còn có ảnh hưởng nhiều đến hoạt động của các vi sinh vật trong nước

Các kim loại nặng ở hàm lượng nhất định nào đó có thể làm cho uá tr nh trao đổi chất của cơ thể vi sinh vật bị rối loạn do sự kìm hãm hoạt động của các enzym khi có mặt một số kim loại Tuy nhiên đối với một vài kim loại nặng ở dạng vết thì lại có tác dụng tốt nhất định đối với sự phát triển sinh vật

2.4 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SWIM – BED

2.4.1 Giới thiệu về công nghệ Swim-bed

Công nghệ Swim-bed là một công nghệ mới đang được nghiên cứu và ứng dụng