Đề tài xử lý nước thải nhà máy giấy

SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢ

Sự ô nhiễm nước

Nước tự nhiên hình thành từ các quá trình tự nhiên mà không bị ảnh hưởng bởi hoạt động của con người Tuy nhiên, sự can thiệp của con người đã gây ô nhiễm nước tự nhiên, làm thay đổi thành phần và tính chất của nó, dẫn đến giảm chất lượng nước.

Các khuynh hướng thay đổi chất lượng của nước dưới ảnh hưởng các hoạt động của con người bao gồm:

- Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi 𝐻 2 𝑆𝑂 4 , 𝐻𝑁𝑂 3 từ khí quyển và nước thải công nghiệp, tăng hàm lượng 𝑆𝑂 4 2− và 𝑁𝑂 3 − trong nước

- Tăng hàm lượng các ion của Ca, Mg, Si trong nước ngầm và nước sông do nước mưa hòa tan, phong hóa của các quặng cacbonat

- Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên như Pb, Cd, Sn,

- Tăng hàm lượng muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môi trường cùng nước thải

- Tăng hàm lượng các chất hữu cơ trước hết là các chất khó phân hủy sinh học (các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu )

Quá trình oxy hóa trong nước tự nhiên dẫn đến sự giảm nồng độ oxy hòa tan, liên quan đến hiện tượng phì dưỡng của các nguồn nước và khoáng hóa các hợp chất hữu cơ.

- Giảm độ trong của nước Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên của các nguyên tố phóng xạ

Các chỉ tiêu quan trọng cần xem xét trong cấp nước bao gồm độ pH, độ trong, độ cứng, hàm lượng sắt, mangan và các chỉ số coli.

Các tính chất đặc trưng của nước thải gồm: pH, hàm lượng rắn, cầu oxy sinh hóa

BOD hoặc nhu cầu oxy hóa học COD, các dạng nitơ, photpho, dầu mỡ, mùi, màu sắc, các kim loại nặng trong nước thải công nghiệp

Việc xử lý nước thải chỉ bằng phương pháp thông thường đã dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng quá trình phì dưỡng, do sự phát triển mạnh mẽ của tảo và các loại thực vật khác, gây ra sự suy giảm chất lượng nước.

SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 11 chất lượng nước, cản trở việc sử dụng lại nước và các hoạt động nghỉ ngới giải trí

Do đó nay đã phát triển và ứng dụng các phương pháp xử lý cấp ba vào các dây chuyền xử lý nước và nước thải

Nước thải thường được xả ra các nguồn nước như sông, suối, ao, hồ, gây ô nhiễm nghiêm trọng và ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng như hệ sinh thái Chứa nhiều vi khuẩn độc hại, nước thải là nguyên nhân gia tăng tỷ lệ mắc các bệnh cấp và mãn tính như viêm màng kết, tiêu chảy, và ung thư Những người sống quanh khu vực ô nhiễm ngày càng phải đối mặt với nhiều loại bệnh do sử dụng nước bẩn trong sinh hoạt hàng ngày Hơn nữa, môi trường sinh thái bị ô nhiễm nặng nề, dẫn đến cái chết của nhiều sinh vật và cản trở hoạt động của vi sinh vật, làm suy giảm sự cân bằng của hệ sinh thái.

1.1 Ảnh hường do nước thải gây ra đối với nguồn nước tiếp nhận a) Xuất hiện các chất nổi trên mặt nước hoặc có cặn lắng

Nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm và các cơ sở chứa dầu mỡ là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nhiễm bẩn Những chất thải này tạo ra lớp màng dầu mỡ nổi trên bề mặt nước, và trong trường hợp nghiêm trọng, chúng có thể lắng xuống đáy.

Chúng làm cho nước có mùi vị đặc trưng, làm giảm lượng oxi trong nước nguồn

Với hàm lượng dầu 0,2 – 0,4 mg/l sẽ làm cho nước có mùi dầu Khử mùi dầu là một việc làm khó khan b) Thay đổi tính chất lý học

Nguồn nước tiếp nhận nước thải thường bị đục, có màu và mùi khó chịu do các chất thải thải ra hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo và sinh vật phù du Điều này dẫn đến sự thay đổi trong thành phần hóa học của nguồn nước.

Tính chất hóa học của nguồn nước tiếp nhận sẽ bị biến đổi tùy thuộc vào loại nước thải được xả vào Nước thải có tính axit hoặc kiềm, hoặc chứa nhiều hóa chất, sẽ làm thay đổi thành phần và hàm lượng các chất có sẵn trong nước.

SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 12 d) Lượng oxi hòa tan trong nước bị giảm

Hàm lượng oxy hòa tan trong nguồn nước tiếp nhận giảm do sự tiêu hao oxy để phân hủy các chất hữu cơ từ nước thải Hiện tượng này gây ra tình trạng oxy hòa tan thấp (< 4 mg/l), ảnh hưởng xấu đến các loài thủy sinh vật và có thể dẫn đến sự xuất hiện hoặc gia tăng các loại vi khuẩn gây bệnh.

Nước thải kéo theo các loài vi khuẩn gây bệnh vào nguồn nước tiếp nhận làm suy giảm chất lượng nước cấp cho các mục đích khác nhau

Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng Có các loại nước thải sau:

- Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học

Nước thải công nghiệp là loại nước thải phát sinh từ các nhà máy đang hoạt động, bao gồm cả nước thải sinh hoạt, nhưng chủ yếu là nước thải từ quy trình sản xuất công nghiệp.

- Nước thấm qua: Đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp nối, các ống có khuyết tật

Nước mưa được coi là nước thải tự nhiên, và trong các thành phố hiện đại, nước thải này được thu gom qua hệ thống thoát nước riêng biệt.

Nước thải đô thị là thuật ngữ chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của thành phố, bao gồm hỗn hợp từ nhiều nguồn nước thải khác nhau.

Các nguồn ô nhiễm nước bao gồm nước thải từ công nghiệp và đô thị, cùng với các cửa cống xả nước mưa Tất cả các nguồn thải này đều được dẫn vào nguồn tiếp nhận nước thông qua hệ thống cống và kênh thải.

Các nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa và các nguồn nước khác

SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 13

1.3 Hiện tượng nước bị ô nhiễm a) Màu sắc

Nước sạch thường trong suốt và không màu, nhưng khi có độ dày lớn, nước có thể xuất hiện màu xanh nhẹ do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng ánh sáng mặt trời Nếu nước có màu xanh đậm hoặc váng trắng, điều này cho thấy có sự hiện diện của nhiều chất phú dưỡng hoặc sự phát triển quá mức của thực vật nổi, cùng với sản phẩm phân hủy của thực vật đã chết.

Sự phân hủy các chất hữu cơ dẫn đến sự hình thành axit humic và fulvic, tạo ra mùn hòa tan và làm cho nước có màu vàng Ngoài ra, nước thải từ các khu công nghiệp thường mang nhiều màu sắc khác nhau.

Khi nước bị ô nhiễm có màu sẽ cản trở sự truyền ánh sáng Mặt Trời vào nước

Các thông số đặc trưng của nước thải

Tổng chất rắn là thành phần vật lý quan trọng nhất trong nước thải, bao gồm các chất rắn nổi, lơ lửng, keo và tan Để xác định tổng chất rắn, mẫu nước hoặc nước thải được bay hơi trên bếp cách thủy và sau đó sấy khô ở nhiệt độ 103°C cho đến khi trọng lượng ổn định Hàm lượng các chất lắng, gọi là hạt rắn, sẽ lắng xuống đáy bình hình côn (phễu Imhop) trong vòng 60 phút và được tính bằng ml/l Chỉ tiêu này cung cấp một phép đo gần đúng về lượng bùn sẽ được khử trong quá trình lắng sơ cấp.

Bảng 1: Các tính chất vật lý, hóa học và sinh học đặc trưng của nước thải và nguồn gốc của chúng

Tính chất Nguồn phát sinh

 Các tính chất vật lý:

- Chất thải sinh hoạt và công nghiệp, sự phân rã tự nhiên chất hữu cơ

- Sự thối rữa chất thải và các chất thải công nghiệp

- Các chất hoạt động bề mặt

- Cấp nước cho sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt và sản xuất, xói mòn đất, dòng thấm, chảy vào hệ thống cống

- Các chất thải sinh hoạt và sản xuất

- Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất

- Các chất thải sinh hoạt và thương mại

- Các chất thải sinh hoạt và sản xuất

- Phân rã tự nhiên các chất hữu cơ

- Nước thải sinh hoạt, cấp nước sinh hoạt, quá trình thấm của nước ngầm

- Cấp nước sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt, quá trình thấm của nước ngầm, các chất làm mềm nước

- Các chất thải công nghiệp

- Các chất thải sinh hoạt và nông nghiệp

- Các chất thải sinh hoạt và công nghiệp

- Cấp nước sinh hoạt, nước thải sinh hoạt và công nghiệp

- Phân hủy các chất thải công nghiệp

- Phân hủy các chất thải sinh hoạt

- Cấp nước sinh hoạt, sự thấm của nước bề mặt

- Các dòng nước hở và nhà máy xử lý

- Các chất sinh hoạt và nhà máy xử lý

- Các chất thải sinh hoạt

Bảng 2: Các thành phần quan trọng trong nước thải liên quan tới công nghệ xử lý

Các chất rắn lơ lửng trong nước thải có thể làm tăng khả năng lắng bùn và tạo ra điều kiện kỵ khí, gây hại cho môi trường nước khi không được xử lý đúng cách.

Các chất hữu cơ phân hủy sinh học

Chất hữu cơ như protein, cacbonhydrat và chất béo có thể phân hủy sinh học, được đo qua chỉ tiêu BOD và COD Khi thải trực tiếp vào môi trường, chúng có thể làm giảm lượng oxy trong nước tự nhiên, gây ra mùi hôi khó chịu.

Các nhân tố gây bệnh Rất nhiều bệnh có thể lan truyền qua các vi khuẩn gây bệnh trong nước thải

Nito, photpho và cacbon là những chất dinh dưỡng thiết yếu cho sự phát triển của các sinh vật không mong muốn trong môi trường nước Khi thải dư lượng các chất này vào đất, chúng có thể gây ô nhiễm nước ngầm.

Các chất hữu cơ trơ là những hợp chất không bị phân hủy bởi các phương pháp xử lý nước thải thông thường, bao gồm chất hoạt động bề mặt, phenol và một số hóa chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp.

Kim loại nặng Các kim loại nặng thường nhiễm vào nguồn nước do các hoạt động công nghiệp Chúng cần được khử ra khỏi nước thải

Các chất rắn vô cơ hòa tan

Các thành phần vô cơ như canxi, natri, sunfat có mặt trong nước thải sinh hoạt trong quá trình sử dụng nước

Nếu nước thải đó muốn sử dụng lại thì phải khử bỏ chúng

2.2 Hàm lượng oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen)

Hàm lượng oxy hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước, vì oxy cần thiết cho vi sinh vật sống cả trên cạn và dưới nước Oxy đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, cung cấp năng lượng cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sản xuất Đối với các loại cá hoạt động mạnh như cá hồi, nồng độ oxy hòa tan tối thiểu cần đạt từ 5-8mg/l, trong khi các loài cá có nhu cầu oxy thấp như cá chép chỉ cần khoảng 3mg/l.

Oxy là một khí khó hòa tan trong nước và không có phản ứng hóa học với nước Độ tan của oxy phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và đặc tính của nước Theo định luật Henry, nồng độ bão hòa của oxy trong nước ở nhiệt độ nhất định dao động từ 8-15mg/l ở nhiệt độ thường.

Việc thải chất thải chứa oxy vào nguồn nước có thể làm giảm nồng độ oxy hòa tan, đe dọa sự sống của cá và sinh vật thủy sinh Để đo nồng độ oxy hòa tan trong nước, phương pháp iot (hay phương pháp Winkler) thường được sử dụng Phương pháp này dựa vào quá trình oxy hóa Mn 2+ thành Mn 4+ trong môi trường kiềm, sau đó Mn 4+ sẽ oxy hóa I - thành I2 tự do trong môi trường axit Lượng I2 giải phóng tương ứng với nồng độ oxy hòa tan trong nước, được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch natri thiosunfat (Na2S2O3).

Hiện nay, máy đo DO (Oxygen meter) có độ chính xác cao được sản xuất để phục vụ nghiên cứu và quan trắc môi trường Việc xác định hàm lượng oxy hòa tan là rất quan trọng để duy trì điều kiện khí của nước tự nhiên và hỗ trợ quá trình phân hủy hiếu khí trong xử lý nước thải Ngoài ra, hàm lượng oxy hòa tan còn là cơ sở cho phân tích nhu cầu oxy sinh hóa, một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải.

2.3 Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy sinh hóa là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của chất thải trong nước thải của công nghiệp

BOD, hay nhu cầu oxy sinh học, được định nghĩa là lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ Phản ứng này có thể được mô tả bằng một phương trình tổng quát, thể hiện mối quan hệ giữa oxy và các chất hữu cơ trong môi trường.

Vi khuẩn Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm có định

Trong môi trường nước, quá trình oxy hóa sinh học diễn ra khi các sinh vật sử dụng oxy hòa tan Do đó, việc xác định tổng lượng oxy hòa tan cần thiết cho quá trình phân hủy sinh học là rất quan trọng để đánh giá ảnh hưởng của dòng thải đối với nguồn nước.

BOD biểu thị lượng các chất hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật

Trong kỹ thuật môi trường chỉ tiêu BOD được dùng rộng rãi để:

1 Xác định gần đúng lượng oxy cần thiết để ổn định sinh học các chất hữu cơ có trong nươc thải

2 Xác định kích thước thiết bị xử lý

3 Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình

4 Xác định sự chấp thuận tuân theo những quy định cho phép thải chất thải

Trong thực tế, việc xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ là rất khó khăn và tốn nhiều thời gian Thay vào đó, người ta chỉ có thể xác định lượng oxy cần thiết trong một khoảng thời gian nhất định.

5 ngày đầu ở nhiệt độ ủ 20 o C, ký hiệu BOD Chỉ tiên này đã được chuẩn hóa và sử dụng ở hầu khắp các nước trên thế giới

Hiện nay, máy đo BOD được sản xuất để phân tích nhanh, giúp xác định quá trình oxy hóa sinh học diễn ra chậm và kéo dài trong khoảng 20 ngày, với 95-99% các chất hữu cơ cacbon bị oxy hóa Trong 5 ngày đầu, BOD có khoảng 60-70% các chất hữu cơ này bị oxy hóa Nhiệt độ 20°C, nhiệt độ trung bình ở các nước có khí hậu ôn hòa, dễ dàng tái hiện trong tủ ủ Nếu ủ mẫu ở các nhiệt độ khác nhau, sẽ cho ra kết quả khác biệt.

BOD5 thay đổi do tốc độ phản ứng sinh học phụ thuộc vào nhiệt độ Ở một số nước khu vực nhiệt đới, người ta sử dụng thông số BOD4, là mẫu phân tích được ủ trong 4 ngày, để đánh giá chất lượng nước.

Hạn chế của phương pháp phân tích BOD:

1 Yêu cầu mật độ vi sinh vật trong mẫu phân tích cần đủ lớn và các vi sinh vật bổ sung vào mẫu cần được thích nghi với môi trường

ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY

Tình trạng ô nhiễm nguồn nước và nước thải nhà máy giấy

Ngành công nghiệp giấy đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, với tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ trong những năm gần đây.

Từ năm 1999, tốc độ tăng trưởng trung bình của ngành giấy đạt 16%/năm, và trong ba năm gần đây (2004, 2005, 2006), tốc độ này đã tăng lên 20%/năm, với dự báo tăng trưởng tiếp theo trong năm năm tới đạt 28%/năm Sản phẩm giấy chiếm ưu thế lớn trong thị trường tiêu thụ, dù công nghệ thông tin và liên lạc như Internet, máy tính, và điện thoại phát triển mạnh mẽ Giấy vẫn là sản phẩm thiết yếu cho ngành giáo dục, báo chí, in ấn, hội họa, và nhu cầu tiêu dùng hàng ngày như khăn giấy và giấy vệ sinh Đặc biệt, giấy đang được khuyến khích sử dụng làm bao bì và giấy gói để thay thế túi nilon tại nhiều quốc gia trên thế giới.

Ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy là một trong những lĩnh vực gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất, ảnh hưởng tiêu cực đến con người và môi trường do độc tính trong nước thải Nước thải từ các nhà máy này chứa hỗn hợp phức tạp các dịch chiết từ thân cây, bao gồm nhựa cây, axit béo, lignin và các sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clo hóa, có độc tính sinh thái cao và nguy cơ gây ung thư Những chất này rất khó phân hủy trong môi trường và có thể gây ức chế đối với hệ sinh thái.

Nước thải từ ngành sản xuất bột giấy và giấy khi xả thải trực tiếp vào kênh rạch gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng, với mảng giấy nổi lên trên mặt nước, làm tăng độ màu và giảm hàm lượng oxy hòa tan (DO) gần như bằng không Điều này không chỉ ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sống của sinh vật thủy sinh mà còn đe dọa sức khỏe của người dân trong khu vực Nước thải này có pH trung bình từ 9 đến 11 và chứa các chỉ số BOD, COD cao, lên đến 700 mg/l và 2500 mg/l tương ứng Ngoài lignin, nước thải còn chứa kim loại nặng, phẩm màu, xút và chất rắn lơ lửng, tất cả đều là những chất độc hại đối với sức khỏe con người, sinh vật và môi trường.

Ngành giấy đối mặt với thách thức lớn trong việc xử lý hiệu quả các chất thải, đặc biệt là nước thải, trong quá trình sản xuất Việc này không chỉ giúp giảm ô nhiễm môi trường mà còn bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

Ngành sản xuất bột giấy và giấy tiêu thụ lượng nước lớn, dẫn đến việc phát sinh nước thải đáng kể với chất lượng ô nhiễm cao Hiện tại, Việt Nam có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, nhưng chỉ khoảng 10% trong số đó xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường Hầu hết các nhà máy chưa xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoặc nếu có thì vẫn chưa đạt yêu cầu Nguyên nhân chính là công nghệ sản xuất giấy tại Việt Nam còn lạc hậu so với các nước tiên tiến Để sản xuất một tấn giấy, các nhà máy Việt Nam cần từ 100 đến 350 m³ nước, trong khi các nhà máy hiện đại trên thế giới chỉ sử dụng từ 7 đến 15 m³ nước/tấn giấy.

Việc xử lý nước thải từ các nhà máy giấy là một vấn đề quan trọng, thu hút sự quan tâm của giới khoa học, doanh nghiệp và cộng đồng Bài tiểu luận này sẽ khám phá ảnh hưởng của nước thải cũng như hệ thống xử lý hiện tại tại các nhà máy giấy Qua đó, chúng tôi hy vọng đưa ra các biện pháp giải quyết và kêu gọi mọi người cùng chung tay bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này, bảo vệ chính cuộc sống của chúng ta.

Khái quát về quy trình sản xuất giấy

a) Giai đoạn sản xuất bột giấy

SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 29 b) Giai đoạn sản xuất giấy

Nguồn gốc, đặc tính của nước thải nhà máy giấy

Có hai nguồn sản sinh ra nước thải đó là: từ quá trình xeo giấy và quá trình làm việc

Trong quá trình sản xuất bột giấy, dịch thải có thể phát sinh và gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường nếu không được xử lý kịp thời Việc thu hồi dịch đen là rất quan trọng để giảm thiểu tác động xấu đến hệ sinh thái.

Dịch đen trong ngành giấy chứa 70% chất rắn hữu cơ có thể tái chế và 30% chất rắn vô cơ Do đó, mức độ ô nhiễm từ nước thải công nghiệp sản xuất giấy tỷ lệ nghịch với khả năng thu hồi dịch đen.

Trong quá trình sản xuất bột xeo giấy, để đạt được các tính năng đặc thù cho sản phẩm, nhiều hóa chất và chất xúc tác được sử dụng Tuy nhiên, nếu những chất này không được thu hồi hoặc xử lý đúng cách mà xả thẳng ra môi trường, chúng sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước.

Những chất ô nhiễm chủ yếu của ngành tạo bột xeo giây đối với các nguồn nước bao gồm:

Vật huyền phù là những hạt rắn không chìm trong nước, bao gồm chất vô cơ như cát, bụi, quặng và các chất hữu cơ như dầu, cặn hữu cơ Khi nhiều vật huyền phù này được xả xuống nguồn nước, chúng có thể hình thành các "bãi sợi" và dẫn đến quá trình lên men, làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước Điều này ảnh hưởng đến sự sống còn của các sinh vật thủy sinh, gây cản trở hoạt động bình thường và làm phủ lấp không gian sinh tồn của chúng.

Vật hóa hợp dễ sinh hóa phân giải là các thành phần nguyên liệu được hòa tan trong quá trình sản xuất bột xeo giấy, bao gồm những vật liệu có khối lượng phân tử thấp như chất bán sợi, metanol, axit và các loại đường.

Những chất này sẽ bị oxy hóa, do đó cũng tiêu hao oxy hòa tan trong nước, gây tác hại đối với các sinh vật

Vật hóa hợp khó sinh hóa phân giải chủ yếu từ chất đường phân tử lớn và lignin trong nguyên liệu sợi, gây ảnh hưởng đến màu sắc và sự chiếu rọi của ánh sáng vào nguồn nước Những chất này có thể gây biến dị trong cơ thể sinh vật nếu bị hấp thụ.

Nước thải từ ngành công nghiệp giấy chứa nhiều chất độc hại như colophan và axit béo không bão hòa, đặc biệt trong các dịch đen, dịch thải từ quá trình tẩy trắng và dịch thải từ giai đoạn rút xút.

Nước thải từ ngành công nghiệp giấy chứa nhiều chất độc hại, có thể làm thay đổi đáng kể trị số pH của nguồn nước và cản trở ánh sáng, từ đó ảnh hưởng đến quá trình quang hợp Hệ quả là sự mất cân bằng sinh thái trong môi trường nước.

Quá trình di chuyển của công nhân từ bên ngoài vào trong xưởng hoặc nhà máy sẽ mang theo đất và cát, và khi rửa sàn nhà, những chất này sẽ theo dòng nước chảy vào bể chứa nước thải.

Các thông số đặc trưng của nước thải nhà máy giấy

Bảng 3: Thành phần nước thải của một số nhà máy sản xuất giấy và bột giấy với nguyên liệu là gỗ và giấy thải

Nguyên liệu từ gỗ mềm Nguyên liệu là giấy thải

Sản phẩm giấy carton Sản phẩm giấy vệ sinh

Sản phẩm giấy bao bì pH * 6,9 6,8 ÷ 7,4 6,0 ÷ 7,4

Nguồn: Tổng cục Môi trường (2011)

Bảng 4 quy định giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp được thải vào sông, nhằm đảm bảo an toàn cho mục đích cấp nước sinh hoạt, theo tiêu chuẩn TCVN 6980:2001.

Không có mùi khó chịu

5 Tổng chất rắn lơ lửng, mg/l 50 45 45 45 40 40 40 30 30

9 Dầu mỡ động thực vật, mg/l 20 20 20 10 10 10 5 5 5

F là thải lượng, m 3 /ngày (24 giờ);

F1 từ 50 m 3 /ngày đến dưới 500 m 3 / ngày;

F2 từ 500 m 3 /ngày đến dưới 5000 m 3 /ngày;

F3 bằng hoặc lớn hơn 5000 m 3 / ngày

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY

Phương pháp xử lý nước thải nói chung

Xử lý cơ học nhằm mục đích:

Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng kích thước lớn (rác, nhựa, dầu, mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi ) ra khỏi nước thải

Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hóa học và sinh học

1.1.1 Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn

 Đây là bước xử lý sơ bộ

Mục đích chính của việc khử tạp vật là nhằm loại bỏ tất cả các chất cản trở có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải, bao gồm bơm, đường ống và kênh dẫn.

 Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống a) Song chắn rác

- Song chắn có thể đặt cố định hoặc di động, có thể là tổ hợp cùng máy nghiền nhỏ Song chắn cố định thông dụng hơn

- Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 60÷75 0

Thanh chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp Trong đó, tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng dễ bị tắc do các lực giữ lại Vì vậy, thanh tiết diện hỗn hợp được sử dụng phổ biến hơn cả.

Song chắn rác được chia thành hai loại chính: loại thô và loại mịn Loại thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60-100mm, trong khi loại mịn có khoảng cách từ 10-25mm.

Rác có thể được thu gom bằng phương pháp thủ công hoặc sử dụng thiết bị rào cơ khí Để loại bỏ các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, lưới lọc với kích thước lỗ từ 0.5 đến 1 mm được sử dụng Khi tang trống quay với vận tốc từ 0.1 đến 0.5 m/s, nước thải sẽ được lọc qua bề mặt trong hoặc ngoài, tùy thuộc vào cách bố trí đường dẫn nước.

Hệ thống xử lý nước thải trong ngành công nghiệp giấy thường sử dụng lưới lọc để loại bỏ các vật thải Các vật thải này được cào ra khỏi bề mặt lưới nhờ vào hệ thống cào hiệu quả.

1.1.2 Điều hòa lưu lượng Điều hòa lưu lượng được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vẫn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý

1.1.3 Quá trình lắng a) Phân tích quá trình lắng của các hạt rắn trong nước thải

Bảng 5: Các loại lắng trong xử lý nước thải

Loại lắng Mô tả quá trình Ứng dụng / Nơi xảy ra

Lắng loại 1 là quá trình lắng của các hạt riêng lẻ trong hỗn hợp huyền phù với nồng độ thấp, nơi các hạt lắng hoàn toàn độc lập và không có sự tương tác giữa chúng.

Loại cát, sỏi ra khỏi nước thải

Lắng loại II là quá trình lắng của các hạt kết tụ trong hỗn hợp huyền phù loãng, trong đó các hạt rắn kết hợp lại, làm tăng khối lượng và tốc độ lắng của chúng.

Trong xử lý nước thải chưa qua xử lý, loại chất rắn lơ lửng được loại bỏ trong các công trình lắng sơ cấp và phần trên của bể thứ cấp Đồng thời, các loại bông keo tụ hóa học trong các bể lắng cũng được xử lý hiệu quả bằng phương pháp lắng này.

Lắng tập thể là quá trình mà các hạt lơ lửng trong hỗn hợp huyền phù có nồng độ trung bình lắng xuống, trong đó lực tương tác giữa các hạt ngăn cản sự lắng của các hạt lân cận Kết quả là, các hạt có xu hướng giữ nguyên vị trí với nhau, tạo thành một khối đồng nhất và lắng xuống, hình thành mặt phân cách giữa pha lỏng và pha rắn ở trên khối hạt rắn lắng.

Xảy ra ở các công trình lắng thứ cấp tiếp ngay sau công trình xử lý sinh học

Lắng chen là quá trình lắng đọng của các hạt trong hỗn hợp huyền phù, tạo nên một cấu trúc nhờ vào sự nén ép của các hạt rắn Sự nén ép này xảy ra do trọng lượng của các hạt rắn tiếp tục lắng từ lớp lỏng phía trên Tốc độ lắng chen thường chậm hơn tốc độ lắng tự do, bởi vì có sự xuất hiện của dòng chất lỏng đi ngược lên và độ nhớt cao trong môi trường.

Thường xảy ra trong lớp dưới của khối bùn nằm sâu ở đây của bể lắng thứ cấp hay thiết bị làm đặc bùn b) Bể lắng cát

Bể lắng cát có vai trò quan trọng trong việc loại bỏ cát, xỉ lò và các tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0.2-2mm khỏi nước thải Điều này giúp bảo vệ các thiết bị cơ khí như bơm khỏi sự mài mòn do cát và sỏi, đồng thời ngăn ngừa tắc nghẽn đường ống dẫn và bảo đảm hiệu quả cho các công trình sinh học phía sau.

Theo nguyên lý làm việc, người ta chia bể lắng thành hai loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng

Bể lắng cát thường được thiết kế với hai ngăn hoạt động luân phiên để cạo cặn hiệu quả Bể này có chức năng sục khí, giúp dòng nước thải di chuyển theo quỹ đạo tròn và xoắn ốc quanh trục, theo hướng dòng chảy Để đạt hiệu quả tối ưu, bể lắng cát cần có chiều sâu tối thiểu 2m, trong đó bể lắng cát loại ngang là phổ biến nhất.

Bể lắng đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các hạt cặn lơ lửng nhỏ hơn 0.2mm có trong nước thải, với cặn được hình thành từ quá trình keo tụ (bể lắng đợt 1) hoặc từ xử lý sinh học (bể lắng đợt 2) Hiện nay, bể lắng liên tục là loại phổ biến nhất được sử dụng trong xử lý nước thải.

Bể lắng trong xử lý nước thải công nghiệp được chia thành hai loại chính: bể lắng ngang và bể lắng đứng Bể lắng ngang có thể được thiết kế với một hoặc nhiều bậc để tối ưu hóa quá trình lắng.

SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 37 d) Tách các tạp chất nổi

Quy trình công nghệ xử lý nước thải của các nhà máy giấy ở Việt Nam 57 1 Quy trình 1

2.1 Quy trình 1 a) Quy trình b) Thuyết minh quy trình 1:

Nước thải từ quá trình sản xuất bột giấy được xử lý qua song chắn rác thô bằng kim loại, giúp loại bỏ các chất thải lớn như bao bì và giấy vụn Những chất thải này sau đó được chôn lấp Tiếp theo, nước thải sẽ đi qua song chắn rác tinh, nơi giữ lại các mảnh rác có kích thước khoảng 4mm, chủ yếu là bột giấy Bột giấy thu hồi từ đây sẽ được tái chế để sử dụng lại.

Nước thải tiếp tục được xử lý qua bể lắng sơ cấp, được xây dựng từ bê tông cốt thép với kích thước phù hợp cho quá trình lắng và điều kiện kinh tế Bể lắng sơ cấp có chức năng tách biệt các chất rắn lơ lửng trong nước, giúp cải thiện chất lượng nước thải trước khi tiếp tục quy trình xử lý.

Bể lắng ngang trong hệ thống xử lý nước thải được chia thành 4 vùng, giúp tối ưu hóa quá trình lắng và đảm bảo điều kiện cần thiết cho việc lắng tiếp theo.

- Vùng nước thải (vị trí trên cùng): có nhiệm vụ phân phối dòng nước thải từ quá trình chắn rác bể lắng

- Vùng lắng: chiếm hầu hết thể tích lắng

- Vùng xả nước: tháo nước ra một cách ổn định để tiếp tục quá trình xử lý

- Vùng bùn cặn: vùng chứa bùn sau quá trình lắng

 Dòng chảy nước thải sau khi ra khỏi bể lắng cho qua bể điều hòa để ổn định dòng nước thải Rồi tiếp tục cho qua bể tuyển nổi

Bể tuyển nổi là thiết bị hiệu quả trong việc khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học từ nước thải Quá trình này cho phép loại bỏ hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, giúp chúng nổi lên bề mặt chỉ sau một thời gian ngắn Các hạt này được thu gom bằng bộ phận chuyên dụng, thông qua việc sục khí nhỏ vào pha lỏng Các bọt khí sẽ kết dính với các hạt, tạo ra lực nổi đủ mạnh để kéo chúng lên bề mặt, từ đó hình thành các bột có hàm lượng hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu Sau khi quá trình này hoàn tất, nước thải sẽ được chuyển tiếp qua bể Aerotank.

 Tại bể Aerotank, nước được phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí thành các dạng khí sinh học và các sản phẩm hữu cơ khác

Bể lọc sinh học là thiết bị phản ứng, nơi vi sinh vật phát triển trên lớp màng bám của vật liệu lọc Nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc, thường là đá hoặc các loại vật liệu khác Cuối cùng, nước được xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.

2.2 Quy trình 2 a) Quy trình b) Thuyết minh quy trình 2

Nước thải từ công đoạn xeo giấy được đưa qua hố thu để điều chỉnh pH phù hợp Tiếp theo, nước thải từ hố thu và quá trình sản xuất bột giấy được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô, chủ yếu là rác Sau đó, nước tiếp tục được đưa qua bể lắng cát nhằm lắng đọng các tạp chất vô cơ, đảm bảo cho các quá trình xử lý tiếp theo Cát từ bể lắng sẽ được chuyển đến sân phơi để làm ráo nước và sau đó được sử dụng cho việc chôn lấp hoặc trải đường.

Nước được chuyển sang bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ Trong bể điều hòa, máy khuấy trộn chìm được lắp đặt để đảm bảo quá trình hòa trộn diễn ra đồng đều.

Phạm Thị Kim Anh (20112768) đã đề cập đến việc điều hòa lưu lượng nước thải trong bể, nhằm ngăn ngừa lắng cặn và mùi hôi khó chịu Phương pháp này cải thiện hiệu quả xử lý nước thải bằng cách khắc phục sự dao động cửa lưu lượng Bên cạnh đó, bơm được lắp đặt trong bể điều hòa để vận chuyển nước lên các công trình xử lý phía sau.

Nước từ bể điều hòa được bơm trực tiếp vào bể keo tụ để tạo bông, giúp giảm thiểu lượng chất rắn lơ lửng trước khi tiếp tục chảy qua bể lắng 1j.

Tại bể lắng 1, cặn sinh ra trong quá trình keo tụ được loại bỏ, thu hồi bột và một phần bùn được chuyển sang bể chứa bùn Nước thải tiếp tục được đưa sang bể Aerotank, nơi xử lý các chất hữu cơ còn lại với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí Hệ thống sục khí trong bể cung cấp oxy cho vi sinh vật phát triển và phân giải các chất ô nhiễm Vi sinh vật này tiêu thụ các chất hữu cơ hòa tan, phát triển thành bùn hoạt tính với hàm lượng duy trì từ 2500-4000 mg/l Một phần bùn lắng tại bể lắng được bơm tuần hoàn vào bể Aerotank để đảm bảo nồng độ bùn Sau xử lý sinh học, nước thải chứa bùn hoạt tính cần được tách ra tại bể lắng 2, nơi nước sạch được thu thập qua máng tràn răng cưa.

Nước thải sau bể lắng sẽ chảy tự nhiên sang bể khử trùng bằng Clo và được bơm qua bể lọc áp lực với các lớp vật liệu như sỏi, cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ hợp chất hữu cơ, nguyên tố vi lượng, và các chất khó phân hủy Sau khi lọc, nước sẽ đi qua bể nano dạng khô để loại bỏ lưu huỳnh còn lại và khử trùng trước khi xả thải Nước sau quá trình này đạt tiêu chuẩn loại B theo quy định pháp luật trước khi được xả vào nguồn tiếp nhận.

2.3 Ưu nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải

- Đây là công nghệ xử lý mới và hiện đại thuộc vào loại tốt nhất ở Việt Nam về xử lý nước thải

- Công nghệ phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn nước thải;

- Nồng độ các chất ô nhiễm sau quy trình xử lý đạt quy chuẩn hiện hành;

- Diện tích đất sử dụng tối thiểu

- Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý

- Nhân viên vận hành cần được đào tạo về chuyên môn;

Chất lượng nước thải sau khi xử lý có thể bị giảm sút nếu bất kỳ công trình nào trong trạm không được vận hành đúng theo các yêu cầu kỹ thuật.

- Bùn sau quá trình xử lý cần được thu gom và xử lý định kỳ.

Một số hình ảnh minh họa và chức năng của các bể

Thiết bị chắn rác, bao gồm xô chắn rác và lưới chắn rác, có vai trò quan trọng trong việc giữ lại các loại rác thô như giấy, rau, cỏ và rác khác Chức năng này giúp đảm bảo cho máy bơm và các công trình xử lý nước thải hoạt động hiệu quả và ổn định.

Song và lưới chắn rác được làm từ các thanh song song kết hợp với tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có lỗ, cho phép phân loại theo kích cỡ mắt lưới và khoảng cách giữa các thanh Từ đó, có thể phân biệt các loại chắn rác như thô, trung bình và tinh.

 Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm hai loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới

Thiết bị nghiền rác có nhiệm vụ cắt và nghiền nhỏ rác thải trong nước, giúp ngăn ngừa tắc ống và bảo vệ bơm Tuy nhiên, việc sử dụng thiết bị này thay thế cho thiết bị chắn rác có thể gây khó khăn trong các công đoạn xử lý tiếp theo, do lượng cặn tăng lên có thể làm tắc nghẽn hệ thống phân phối và ảnh hưởng đến các thiết bị trong bể Do đó, cần cân nhắc kỹ lưỡng trước khi quyết định sử dụng thiết bị nghiền rác.

Bể điều hòa ổn định lưu lượng xử lý nồng độ chất ô nhiễm

Đơn vị này giúp khắc phục các vấn đề phát sinh từ sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả cho các công trình xử lý Nó cũng đảm bảo chất lượng đầu ra sau xử lý, đồng thời giảm chi phí và kích thước của các thiết bị trong tương lai.

Có 2 loại bể điều hòa:

 Bể điều hòa lưu lượng

 Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng

Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là trên dòng thải hoặc ngoài dòng thải xử lý Bể điều hòa trên dòng thải giúp giảm đáng kể sự dao động thành phần nước thải, trong khi bể ngoài dòng chỉ giảm một phần nhỏ Vị trí tối ưu cho bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, tùy thuộc vào loại xử lý, đặc tính hệ thống thu gom và đặc tính nước thải.

Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ các cặn nặng như cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại và than vụn, nhằm bảo vệ thiết bị cơ khí khỏi sự mài mòn và giảm thiểu cặn nặng trong các công đoạn xử lý tiếp theo.

 Bể lắng cát gồm những loại sau:

 Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể

Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể

Bể lắng cát đứng là hệ thống xử lý nước với dòng chảy từ dưới lên, nước được dẫn vào bể qua ống tiếp tuyến tại phần dưới hình trụ Chế độ dòng chảy trong bể rất phức tạp, bao gồm chuyển động vòng, chuyển động xoắn theo trục và chuyển động tịnh tiến đi lên Trong quá trình này, các hạt cát sẽ dồn về trung tâm và rơi xuống đáy bể.

Bể lắng cát tiếp tuyến là một loại bể có thiết diện hình tròn, trong đó nước thải được dẫn vào bể từ tâm ra phía thành bể Sau đó, nước thải được thu vào máng tập trung và dẫn ra ngoài.

Bể lắng cát làm thoáng là giải pháp hiệu quả để ngăn chặn chất hữu cơ lẫn trong cát và nâng cao hiệu quả xử lý Bằng cách lắp đặt dàn thiết bị phun khí vào bể lắng cát thông thường, người ta tạo ra dòng xoắn ốc quét đáy bể với vận tốc đủ để chỉ cho phép cát và các phân tử nặng lắng xuống, từ đó loại bỏ chất hữu cơ không mong muốn.

Lắng là phương pháp hiệu quả nhất để loại bỏ các chất bẩn không hòa tan trong nước thải Bể lắng có thể được phân loại dựa trên chức năng và vị trí sử dụng.

 Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách cá chất rắn, chất bẩn lơ lửng không hòa tan

Bể lắng đợt 2 được thiết kế sau công trình xử lý sinh học nhằm lắng cặn vi sinh bùn và làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Dựa vào chiều dòng chảy của nước, bể lắng được phân loại thành các loại như bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian).

Bể tuyển nổi là thiết bị quan trọng trong việc loại bỏ các chất rắn hoặc lỏng khỏi nước thải và cô đặc bùn sinh học Quá trình này diễn ra khi không khí được thổi vào bể, tạo ra bọt khí giúp các hạt nổi lên bề mặt nước thải, sau đó được loại bỏ bằng thiết bị gạt bọt Để tăng hiệu quả, một số hóa chất như phèn nhôm, muối ferric và silicat hoạt tính có thể được thêm vào nước thải, giúp các hạt kết dính với nhau và dễ dàng nổi lên Tỉ lệ A/S (tỉ lệ air/solid ratio) là một chỉ số quan trọng trong việc tính toán hiệu suất của bể tuyển nổi.

Phương pháp tuyển nổi bằng áp suất, hay còn gọi là tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch, hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Phương pháp này mang lại ưu điểm vượt trội, cho phép làm sạch nước với nồng độ tạp chất còn lại rất thấp Hơn nữa, thiết bị có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ và dễ dàng trong việc thi công, lắp đặt cũng như sửa chữa.

Quá trình tuyển nổi bằng áp lực tiến hành qua hai giai đoạn:

 Bão hòa nước bằng không khí dưới áp suất cao

 Tách khi hòa tan dưới áp suất khí quyển e) Bể xử lý sinh học hiếu khí và bể xử lý sinh học kỵ khí

Bể xử lý hiếu khí

Nước thải được dẫn qua toàn bộ chiều dài bể, nơi diễn ra quá trình sục khí và khuấy trộn để tăng cường lượng oxy hòa tan, từ đó thúc đẩy quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước.

Nước thải sau xử lý sơ bộ vẫn chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng, trong đó có các chất rắn và hữu cơ chưa hòa tan Những chất lơ lửng này tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào, sinh sản và phát triển thành các hạt cặn bông Quá trình xử lý nước thải ở Aeroten hiếu khí diễn ra với sự tham gia của sinh vật lơ lửng, tạo ra bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là loại bùn xốp giàu vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ trong nước thải, giúp quá trình oxi hóa diễn ra hiệu quả tại bể sinh học hiếu khí.

Bể xử lý sinh học kỵ khí

Định dạng
Số trang	67
Dung lượng	1,2 MB