Xử lý nước thải nhà máy giấy Hòa Bình

Luận Văn: Xử lý nước thải nhà máy giấy Hòa Bình

Mở đầu

Trong thời đại ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ đã giúp cho nền kinh tế phát triển với nhiều nhà máy công nghiệp lớn thì cũng gây ra nhiều ảnh hởng có hại đến môi trờng Các khu công nghiệp này đã và đang là những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trờng sống của chúng ta với những rác thải công nghiệp, nớc thải, bụi khói lò, tiếng ồn,…ở trong rác thải, nớc thải công nghiệp có các hợp chất hữu cơ khó bị phân huỷ và có khả năng tích luỹ sinh học làm ô nhiễm nguồn nớc, ô nhiễm môi trờng gây ảnh hởng đến đời sống và sức khoẻ con ngời.

Trong công nghiệp giấy, dịch đen sau nấu bột và nớc thải ở các khâu trong quá trình sản xuất đều có hàm lợng các hợp chất hữu cơ cao ngoài ra còn có nhiều hoá chất khác độc hại nếu không xử lý tốt thải ra môi trờng thì sẽ gây ô nhiễm lớn cho môi trờng xung quanh ở các nớc phát triển, các nớc tiên tiến thì các nhà máy làm việc với dây chuyền khép kín có thêm các khâu thu hồi tái sử dụng và xử lý chất thải Dịch kiềm đen sau nấu đợc thu hồi đa đi cô đặc, đốt, xút hoá để tái sử dụng hoá chất; nớc trắng ở xeo, nớc rửa lới và chăn cũng đợc lắng, tuyển nổi để tận dụng bột và nớc trong, giảm thiểu các chất thải ra môi trờng.

ở Việt Nam, trừ công ty giấy Băi Bằng còn ở các nhà máy khác đều không có đều các hệ thống thu hồi cô đặc và đốt dịch đen, mà thải trực tiếp ra môi trờng Đây là nguồn ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng đối với môi trờng ở nhà máy giấy Hoà Bình bột sau nấu đợc rửa khuyếch tán nên sử dụng nhiều nớc Nớc thải bao gồm rất nhiều xơ sợi, nhiều dẫn xuất của lignin là các hợp chất cao phân tử vòng thơm và các hóa chất khác Đây là các hợp chất rất khó bị phân huỷ mà nớc thải từ nhà máy không đợc xử lý, lại thải trực tiếp ra sông Đà gây ô nhiễm lớn đến nguồn nớc Chính phủ có dự án lấy nớc sông Đà cấp nớc sinh hoạt cho thành phố Hà Nội, nên nếu không xử lý nớc thải nhà máy có nguy cơ phải dừng sản xuất.

Vì vậy vấn đề xử lý ô nhiễm nớc thải nhà máy giấy nói chung và nhà máy giấy Hoà Bình nói riêng hiện đang là vấn đề cấp bách Có rất nhiều phơng pháp để

xử lý nớc thải nhà máy giấy, trong đó phơng pháp xử lý sinh học đã mang lại hiệu quả đáng kể cả về kỹ thuật lẫn kinh tế

Phần I: Tổng quan

I.1 Sơ lợc Về Ngành Giấy

Giấy là sản phẩm có vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con ngời Có thể nói, sự tiến bộ của mỗi quốc gia, nền văn minh của xã hội luôn gắn liền với sự phát triển của ngành giấy Hiện nay trên thế giới ngời ta dựa vào l-ợng tiêu thụ giấy trên đầu ngời mỗi năm để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia.

Giấy đợc làm ra từ rất sớm, bắt đầu từ Trung Quốc vào khoảng năm 105, xuất hiện ở Việt Nam vào khoảng thế kỷ 7, và đến thế kỷ 16 thì xuất hiện ở châu Âu, châu Mỹ.

Thế kỷ 20 đợc xem là thời gian phát triển nhanh nhất của ngành giấy với nhiều kỹ thuật hiện đại nh nấu liên tục, nấu biến tính, tẩy nhiều giai đoạn, ép keo, tráng phủ…

Giấy đợc sản xuất từ bột giấy, bột giấy lại đợc sản xuất ra từ nguyên liệu ban đầu là các loài thực vật nh gỗ, tre nứa, các loài cây thân thảo Bột giấy có…thành phần hóa học chủ yếu là xenluloza.

ở các loài thực vật nói chung có thành phần chính nh sau: Xenluloza, hemoxenluloza, lignin và các hợp chất khác.

+ Xenluloza và hemixenluloza là các polisaccarit, xenluloza là một hợp chất còn hemixenluloza là tập hợp các hợp chất khác nhau Tuỳ mục đích sử dụng mà yêu cầu hàm lợng hemixenluloza trong bột khác nhau, và cũng tuỳ theo đó mà ngời ta sử dụng các phơng pháp chế biến khác nhau để loại bỏ hemixenluloza Còn xenluloza là thành phần chính của bột, thành phần chủ yếu tạo nên sự bền vững của tờ giấy Cho nên trong quá trình sản xuất ngời ta cố gắng làm sao cho xenluloza càng ít bị tác động càng tốt và giữ cho hàm lợng xenluloza còn lại trong bột càng cao càng tốt.

+ Lignin là hợp chất cao phân tử mà mắt xích cơ sở là đơn vị phenylpropan với một số nhóm định chức khác nhau, có các liên kết khác nhau Đây là một hợp chất có chứa vòng thơm có khả năng gây màu cho bột cần phải loại bỏ trong quá trình sản xuất bột giấy Và trong quá trình sản xuất bột ngời ta cố gắng tìm mọi điều kiện kỹ thuật công nghệ phù hợp để làm sao loại bỏ hoàn toàn đợc lignin Bột sau nấu đợc đa qua công đoạn rửa, làm sạch, tẩy trắng để thu đợc bột xenluloza cho giai đoạn sản xuất giấy.

Trong công nghệ sản xuất giấy, nguyên liệu đầu vào là bột xenluloza (có thể là bột đen hoặc bột trắng) Ngời ta nghiền bột tới độ nghiền thích hợp, pha

loãng bột với nồng độ thích hợp, cho thêm các chất phụ gia (để tăng hiệu quả kinh tế và tạo đợc các tính chất mong muốn của tờ giấy) Sau đó dung dịch bột này đợc đa lên máy xeo, cho ra sản phẩm cuối cùng là tờ giấy.

I.2 Sơ Lợc Về Nhà Máy Giấy Hoà Bình

Nhà máy giấy Hoà Bình đặt tại xã Dân Hạ, huyện Kì Sơn, tỉnh Hoà Bình, cách quốc lộ 6 khoảng 2 km, nằm bên cạnh dòng sông Đà Trớc đây nhà máy giấy Hoà Bình là một nhà máy sản xuất độc lập, nhng trong những năm gần đây đã sát nhập với Công ty giấy Việt Trì và trở thành chi nhánh của Công ty giấy Việt Trì.

Nguyên liệu sản xuất chính là tre nứa và gỗ keo, sản phẩm là bột không tẩy, một phần cung cấp nguyên liệu bột cho công ty giấy Việt Trì, phần còn lại dùng cho dây chuyền sản xuất giấy cactông sóng ở ngay tại nhà máy Hàng năm dự tính nhà máy có thể sản xuất đợc khoảng 3000 tấn bột và 1000 tấn giấy cactông sóng Nhng trong thực tế thì mỗi năm, nhà máy chỉ sản xuất đợc khoảng hơn 2200 tấn bột và gần 1000 tấn giấy, và cũng sản xuất theo đơn đặt hàng từng đợt.

ở nhà máy có một hệ thống ba nồi nấu hình cầu 8m3, dới mỗi nồi nấu này có các bể rửa khuếch tán và mới lắp thêm một nồi nấu hình cầu 25m3 với máy rửa chân không thùng quay Một téc 25m3 dùng để chứa dịch đen sau nấu dùng cho hai máy cô đặc, hai máy này có thể làm bốc hơi khoảng 70% nớc để thu đợc dịch đen 19-22 oBe làm phụ gia cho sản xuất bê tông Hiện tại nhà máy có một máy xéo dài, xeo cáctông 3 lớp với lớp mặt là bột nấu, còn các lớp đế là bột giấy rách và giấy lề thu hồi

Nớc thải nhà máy giấy Hoà Bình bao gồm nớc thải từ công đoạn rửa và làm sạch bột; nớc thải từ lò hơi, cô đặc; nớc thải từ phần ép tấm bột đợc tập trung lại chảy trong cống ngầm nhà máy Sau đó chảy ra mơng hở ngoài tờng rào, ở đây kết hợp với nớc thải từ phần xeo chảy ra sông Đà, lu lợng nớc thải khoảng 300m3/ ngày đêm.

I.2.1 Nớc thải từ công đoạn nấu, rửa và làm sạch

Nấu bột là quá trình tách những hợp chất nh lignin, chất trích li, hemixenluloza ra khỏi gỗ để thu đợc bột chất lợng tốt bằng các tác nhân hoá học nh dung dịch NaOH, NaOH + Na2S, H2SO4 + NaHSO3 Dịch nấu dới tác dụng của nhiệt độ và áp suất sẽ thẩm thấu vào tế bào gỗ và phản ứng với các thành phần trong gỗ, cắt đứt các liên kết của chúng với nhau và tách những phần còn lại ra

khỏi bột, khuyếch tán chúng ra ngoài môi trờng và hoà tan chúng trong môi trờng phản ứng Sản phẩm thu đợc sau nấu bao gồm hai phần: Phần lỏng là dịch đen gồm có những sản phẩm của phản ứng hoà tan với hàm lợng hữu cơ cao chủ yếu là hợp chất cao phân tử nên rất độc hại với môi trờng nớc; Phần rắn là bột xenluloza có màu đen do lingnin vẫn còn sót lại trong bột cha bị hoà tan hết Bột thu đợc sau nấu cần đợc rửa và làm sạch để tách phần dịch đen và loại hết mấu mắt, bột sống Vì vậy nớc thải ở giai đoạn này có:

+ Chứa nhiều xơ sợi xenluloza, mấu mắt, bột sống và các chất lơ lửng tạo thành lợng huyền phù khá lớn trong nớc thải.

+ pH cao vì ở đây trong quá trình nấu có sử dụng tác nhân là kiềm, trong dịch đen sau nấu vẫn còn một lợng kiềm cha phản ứng hết, nó sẽ theo dịch đen và theo nớc thải ra ngoài sông.

+ Trong quá trình nấu thì tác nhân nấu tấn công vào các thành phần của gỗ, cắt đứt các liên kết giữa chúng và khuyếch tán các hợp chất có hại với bột ra ngoài môi trờng Các chất đó là: hợp chất vòng thơm lignin, các chất trích ly, một phần hemixenluloza Do đó trong nớc thải giai đoạn này có hàm lợng chất hữu cơ cao, mà chủ yếu là những hợp chất hữu cơ vòng thơm cao phân tử khó bị phân huỷ Vì vậy nớc thải ở phần này rất độc hại cho môi trờng và có màu xẫm.

I.2.2 Nớc thải ngng từ lò hơi đốt, bộ phận cô đặc

Nớc thải ở giai đoạn này có chứa các kim loại nặng nh Cd, Co, Ni, Pb, As, Hg, Si gây ô nhiễm đến môi trờng, ảnh hởng đến sức khoẻ con ngời

I.2.3 Nớc thải từ bộ phận sản xuất giấy

ở nhà máy giấy Hoà Bình, máy nghiền Hà Lan và nghiền thuỷ lực làm việc gián đoạn từng mẻ Giai đoạn nghiền thô có nhiệm vụ đánh tơi nguyên liệu đầu, đến giai đoạn nghiền tinh làm tăng độ nghiền của bột bằng quá trình phân tơ chổi hoá Đồng thời ở giai đoạn này ngời ta cũng cho các chất phụ gia vào để tăng hiệu quả kinh tế, tăng tính chất tờ giấy và chuẩn bị cho bột lên lới Nhà máy sử dụng khoảng 35 kg phèn/tấn giấy; 10 kg nhựa thông/ tấn giấy.

Nớc thải chủ yếu của phần xeo là nớc trắng thoát ra từ giấy trên lới, nớc rửa chăn, rửa bạt, lới Nớc thải ở giai đoạn này có chứa nhiều xơ sợi xenlulôza bị thất thoát theo nớc, ngoài ra còn có một lợng các chất phụ gia đi theo Vì vậy hàm lợng chất rắn bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ là khá cao.

Ngoài các hợp chất hoá học, trong nớc thải còn có chứa các vi khuẩn, nấm men, tảo, siêu vi trùng, động vật nguyên sinh Trong đó vi sinh vật chiếm tỉ lệ khá cao và đóng vai trò chủ yếu trong quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nớc thải Thành phần nhóm loài của các hệ vi sinh vật trong nớc thải phụ thuộc nhiều vào đặc tính hoá học của nớc thải

Nh vậy nớc thải của một nhà máy giấy nói chung, nớc thải nhà máy giấy Hoà Bình nói riêng rất độc hại, cần phải đợc xử lý trớc khi thải ra môi trờng.

I.3 Tác Động Của Nớc Thải Nhà Máy Giấy Đến Môi Trờng

Với thành phần phức tạp và chứa nhiều tác nhân gây ô nhiễm, nớc thải của nhà máy giấy có ảnh hởng khá nghiêm trọng đến môi trờng ở nhà máy giấy Hoà Bình, nớc thải không đợc xử lý lại thải trực tiếp ra dòng sông Đà, gây ô nhiễm cho nguồn nớc, ảnh hởng đến đời sống của ngời dân và môi trờng xung quanh

Trong nớc có hàm lợng hợp chất hữu cơ cao, làm tăng BOD do đó làm giảm oxi hoà tan trong nớc Đây là một trong những nguyên nhân chính làm các vi sinh vật trong nớc chết vì không đủ oxi Fikret Berker chỉ ra rằng nớc thải nhà máy giấy có thể gây ra tác hại đến hầu hết các loài vi sinh vật trong nớc sống cách mặt nớc khoảng 56 km Mật độ và chủng loại cá ở những nơi này do đó cũng giảm, đồng thời hoạt động của cá cũng bị thay đổi và suy yếu.

Xơ sợi, các hợp chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng trong nớc thải có thể làm ngộ độc thức ăn của cá trong nớc sông Khi con ngời ăn phải những con cá này cũng sẽ bị ngộ độc.

Đối với thực vật sống dới nớc, sự tăng độ đục do có mặt nhiều chất huyền phù làm tăng nhiệt độ nớc, làm giảm khả năng xuyên qua của ánh sáng do đó làm giảm tỉ lệ quang hợp và khả năng sản xuất oxi của chúng, và sẽ hạn chế sự phát triển của các loài thực vật này.

Ngoài ra, sự phân huỷ các xơ sợi, các hợp chất hữu cơ bằng vi khuẩn là nguyên nhân của sự thối rữa, làm thay đổi màu và mùi của nớc Đây là môi trờng tốt cho các vi sinh vật phát triển mạnh, trong đó có cả loài vi sinh vật có hại gây bệnh truyền nhiễm cho ngời và động vật

Trong nớc thải nhà máy giấy có cả các kim loại nặng trong đó có một số kim loại độc hại nh Hg, As, Pb chúng có hại với các sinh vật trong nớc và với sức khoẻ con ngời Khi nớc đợc thải ra sông, những chất này có thể đợc tích luỹ

trong cơ thể sinh vật nớc, gây hại cho sinh vật nớc và khi con ngời sử dụng nguồn nớc đó cũng sẽ bị ảnh hởng.

Đa số thực vật, động vật ở trong nớc chỉ sống đợc ở pH môi trờng trong khoảng 5 ữ 8, trong khi đó ở nớc thải nhà máy giấy Hoà Bình vẫn còn một phần kiềm d làm cho pH nớc thải khá cao trong khoảng 8 ữ 11 Khi thải ra sông sẽ làm ảnh hởng đến hệ động vật thủy sinh.

ảnh hởng của các chất độc trong nớc thải nhà máy giấy đến các loài sinh vật nớc, đến môi trờng xung quanh và đến sức khoẻ con ngời có thể là ngay lập tức hoặc lâu dài Các hợp chất vòng thơm ở trong dịch đen nớc thải có thể theo chuỗi thức ăn vào cơ thể sinh vật và tích lũy, có thể gây biến dị gen Tỷ lệ nở trứng của cá giảm rất nhiều do sự phát triển của các chất nhờn nhớt xung quanh màng trứng trong phôi trứng nhiễm độc làm ngăn cản sự trao đổi chất qua màng.

Nh vậy nớc thải nhà máy giấy có mức độ ô nhiễm khá cao, gây ảnh hởng đến môi trờng sinh thái và từ đó có ảnh hởng xấu đến đời sống và sức khỏe con ngời Do đó vấn đề xử lý nớc thải nhà máy giấy nói chung nớc và xử lý thải nhà máy giấy Hoà Bình nói riêng là vấn đề cấp bách đặt ra hiện nay.

I.4 Các Chỉ Tiêu Cơ Bản Đánh Giá Nớc Thải Công Nghiệp

I.4.1 Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5)

Nhu cầu oxi sinh hoá kí hiệu BOD5 (BOD ở 200C trong 5 ngày) là lợng oxi do vi sinh vật tiêu thụ để oxi hoá các hợp chất hữu cơ trong nớc ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian BOD phản ánh lợng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học ở trong mẫu nớc thải

I.4.2 Nhu cầu oxi hóa học (COD)

Nhu cầu oxi hoá học là lợng oxi cần để oxi hoá hoàn toàn các chất hữu cơ, vô cơ trong mẫu nớc thải COD thể hiện toàn bộ các chất có thể bị oxi hoá bắng tác nhân hoá học Tỷ lệ BOD/ COD cũng là yếu tố đánh giá mức độ độc hại của n-ớc thải Nếu tỷ lệ này càng nhỏ thì lợng chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học càng lớn, tức là mức độ độc hại của nớc thải càng cao

I.4.3 Hàm lợng oxi hòa tan (DO)

Hàm lợng oxi hoà tan trong nớc đánh giá mức độ ô nhiễm của nớc thải tác động lên môi trờng DO thấp dới mức cho phép sẽ ảnh hởng đến sinh vật nớc.

I.4.4 Tổng lợng chất rắn (TS)

Tổng chất rắn là lợng chất rắn còn lại trong bình sau khi chng bốc mẫu nớc thải và sấy mẫu trong tủ sấy ở nhiệt độ nhất định Bao gồm: Tổng lợng rắn huyền phù- là phần rắn còn lại trên giấy lọc; Và tổng lợng rắn hòa tan- phần đi qua giấy lọc Nó ảnh hởng lớn đến tính chất của nớc vì có chứa nhiều hợp chất hữu cơ khó phân huỷ Ngoài ra đối với nớc thải nhà máy giấy do có nhiều xơ sợi nên còn có chỉ tiêu TS - 70 (là lợng chất rắn lơ lửng có kích thớc lớn hơn 70 àm) để đặc trng cho hàm lợng xơ sợi trong nớc thải

I.4.5 pH

pH là 1 chỉ tiêu quan trọng để đánh giá nớc thải vì các quá trình làm mềm nớc, kết tủa, đông tụ, phân hủy các hợp chất hữu cơ, ăn mòn đều phụ thuộc vào pH

Theo TCVN 5945-1995 thì các chỉ tiêu về nớc thải công nghiệp có thể thải ra môi trờng là :

pH : 5,5 – 9 BOD5 : < 50 mg/l COD : < 100 mg/l DO : > 2 mg/l TS : < 100 mg/lTOCl : < 0.45 mg/l T 0C : < 40 0C

I.5 Xử Lý Nớc Thải Nhà Máy Giấy

Phơng pháp keo tụ hoá học dựa trên sự tạo thành hạt keo để lắng các hạt rắn lơ lửng, các chất hữu cơ hoà tan và chất độc Chất keo tụ thờng là phèn sắt, phèn nhôm, vôi Dùng chất trợ keo tụ là các chất polyme làm tăng tốc độ lắng Với phèn

sắt cần pH trong khoảng 5 ữ 11, phèn nhôm cần pH trong khoảng 5 ữ 7 và với vôi cần pH >11

Phơng pháp sinh học dùng xử lý các chất hữu cơ hoà tan, các chất này dễ bị phân huỷ hiếu khí và yếm khí bởi vi sinh vật có trong nớc thải Trong nớc thải nhà máy giấy thờng có phần hợp chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học, bị phân huỷ hiếu khí và phân huỷ yếm khí rất chậm bởi các vi khuẩn trong chính nớc thải đó Ngoài ra nớc thải ngành giấy tuy giàu hợp chất hữu cơ nhng lại nghèo nitơ và phôtpho, là những chất dinh dỡng cần thiết cho vi sinh vật Do đó khi xử lý sinh học cần chú ý cân bằng dinh dỡng cho vi sinh vật phát triển

I.5.2 Các nghiên cứu về xử lý nớc thải nhà máy giấy trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu mới về vấn đề xử lý nớc thải nhà máy giấy đợc đa ra chủ yếu là các nghiên cứu về xử lý bằng phơng pháp sinh học.

Trong báo cáo nghiên cứu về xử lý kết hợp yếm khí và hiếu khí đối với nớc thải quá trình sản xuất bột nhiệt cơ của Jukka Rintala và Pertti Vuoriranta [TAPPI Journal, 1988], thì các ông đã tiến hành nghiên cứu xử lý nớc thải đã qua lắng của nhà máy liên hợp sản xuất bột và giấy từ bột nhiệt cơ Kết quả là, ở giai đoạn yếm khí 60-70% COD hòa tan của nớc thải đợc tách loại với tốc độ là 5-8 kg COD/m3 Và sau giai đoạn xử lý hiếu khí tiếp theo, COD giảm khoảng 80-85% Còn trong giai đoạn xử lý đơn, xử lý bằng bùn hoạt tính cũng thu đợc sự giảm COD tơng tự Quá trình tạo ra metan ở giai đoạn yếm khí là 0,22 - 0.33 m3 CH4/kg COD đợc loại bỏ Ngoài ra quá trình tạo bùn ở quá trình xử lý kết hợp yếm khí và hiếu khí là khoảng 1/3 so với ở giai đoạn xử lý đơn, xử lý bằng bùn hoạt tính Sau giai đoạn xử lý hiếu khí đối với nớc thải đã đợc xử lý yếm khí sẽ làm thay đổi màu của nớc thải từ màu nâu đen thành màu đỏ Và các ông cũng đã chỉ ra rằng, việc bổ sung chất dinh dỡng cho vi sinh vật cũng ảnh hởng lớn đến hiệu quả xử lý Đối với quá trình xử lý hiếu khí riêng biệt, khi không bổ sung dinh dỡng, sau xử lý COD chỉ giảm 35-50%, BOD7 chỉ giảm 40-60%; còn khi có bổ sung dinh dỡng P, N thì COD giảm 80-85%, BOD7 giảm >90%.

J.A.Servizi và R.W Gordon với nghiên cứu về loại bỏ chất độc trong nớc thải từ nhà máy sản xuất bột nhiệt cơ và hóa nhiệt cơ trong hồ hiếu khí qui mô thử nghiệm [Pulp & Paper Canada, 87:11, 1986], đã tiến hành nghiên cứu trực tiếp lần

lợt đối với nớc thải bột nhiệt cơ và bột hóa nhiệt cơ để làm giảm cấp độ độc hại bằng các xử lý sinh học Các ông đã chỉ ra rằng, xử lý sinh học đã loại bỏ đợc độ độc trong nớc thải bột nhiệt cơ và hóa nhiệt cơ nhng nó lại rất nhạy cảm với thời gian lu và việc bổ sung dinh dỡng nitơ Với sự tăng thời gian xử lý và việc cho thêm chất bổ sung nitơ đã sinh ra nhiều amoniac và nitrit làm tăng cấp độ độc hại

R.W.Wilson, K.L.Murphy và E.G.Frenette qua nghiên cứu về xử lý hiếu khí và yếm khí nớc thải từ quá trình sản xuất bột bán hóa và hóa nhiệt cơ đã kết luận rằng:

- Xử lý trong bể sục khí 7-9 ngày và xử lý bằng bùn hoạt tính 25 ngày đều có khả năng tách loại >80% BOD từ các hợp chất hữu cơ trong nớc thải bột bán hóa và bột hóa nhiệt cơ ở điều kiện nhiệt độ mùa hè.

- Các xử lý yếm khí tốc độ cao và tốc độ thấp đều là các phơng pháp khả thi về tính kỹ thuật để giảm BOD mặc dù mục đích tách loại >80% BOD không thể đạt đợc bởi một mình quá trình xử lý yếm khí Nếu sau quá trình xử lý yếm khí mà tiếp tục xử lý hiếu khí 3-5 ngày thì BOD giảm >95% ở cả 2 trờng hợp.

- Việc giảm chất độc phụ thuộc vào thời gian lu của nớc thải với tổng 6-7 ngày yêu cầu để xử lý hiếu khí thu đợc nớc thải không độc hại Nếu chỉ một giai đoạn xử lý yếm khí thì hiệu quả trong việc giảm chất độc trong nớc thải sẽ không cao.

I.6 Cơ Sở Lựa Chọn Phơng Pháp Xử Lý Ph– ơng Pháp Sinh Học

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về xử lý nớc thải của nhà máy giấy, và hầu hết các nghiên cứu này đều đa đến kết quả là phơng pháp xử lý sinh học mang lại hiệu quả cả về mặt kinh tế và kỹ thuật.

Nhng các nghiên cứu này đa số tiến hành ở những vùng có điều kiện khí hậu, môi trờng, nhiệt độ khác nhiếu so với điều kiện ở nớc ta Nh vậy cho nên khi áp dụng vào xử lý nớc thải ở các nhà máy giấy ở nớc ta thì sẽ gặp nhiều khó khăn và cha chắc đã đem lại hiệu quả Vì vậy trong nghiên cứu của mình chúng tôi hi vọng xác định một số chủng vi khuẩn (gồm cả vi khuẩn khử sunphat và vi khuẩn kị khí) có khả năng phân huỷ tốt các hợp chất hữu cơ trong nớc thải và có thể thích nghi tốt trong điều kiện nớc thải của các nhà máy ở nớc ta Đây là một nghiên cứu

lâu dài, phải thực hiện nhiều quá trình thử nghiệm để xác định chủng vi sinh vật, các điều kiện xử lý thích hợp, sự thay đổi của các chi tiêu gây ô nhiễm.

Qua việc đánh giá tơng đối đầy đủ mức độ ô nhiễm của nớc thải nhà máy giấy, chúng ta có thể thấy những tác hại của nó đối với môi trờng Vì vậy việc nghiên cứu để tìm ra phơng án xử lý thích hợp, có hiệu quả nớc thải nhà máy giấy ở nớc ta là một nghiên cứu cần thiết và có nhiều ý nghĩa

I.7 Vi sinh vật và đặc tính của vi sinh vật

Vi sinh vật là những cơ thể sống vô cùng nhỏ bé, chỉ quan sát đợc bằng kính hiển vi Trong nớc thải có một quần thể vi sinh vật phong phú bao gồm nhiều chủng loại nh vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, xạ khuẩn là những vi sinh vật thích nghi với môi trờng nớc thải và có khả năng sử dụng những hợp chất hữu cơ có trong nớc thải nh nguồn thức ăn Để nhiên cứu khả năng phân huỷ các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật thì chúng ta phải nắm vững những đặc điểm sinh lý, sinh hoá của chúng

I.7.1 Dinh dỡng của vi sinh vật

+ Nớc: Nớc có vai trò quan trọng nhất trong hoạt động sống của vi sinh vật Trong tế bào vi sinh vật, nớc là thành phần chủ yếu có vai trò giữ cho tế bào không bị biến dạng, để cân bằng áp suất thẩm thấu và là môi trờng trao đổi chất của cơ thể vi sinh vật.

+ Dinh dỡng nitơ: Vi sinh vật cần những chất chứa nitơ để tổng hợp protit, axit nucleic của tế bào Khi nuôi cấy vi sinh vật ở môi trờng ít các hợp chất nitơ nh n-ớc thải nhà máy giấy cần phải cho thêm vào đó một số muối chứa nitơ làm nguồn dinh dỡng cho vi sinh vật

+ Khoáng chất: Vi sinh vật đòi hỏi một số khoáng chất cho sự phát triển nh K, Mg, Mn, Ca, P Nhng sự có mặt d thừa của các khoáng chất này trong môi trờng sống là không cần thiết và có thể dẫn đến ảnh hởng xấu, nên cần tính toán bổ sung khoáng chất một cách hợp lý

+ Dinh dỡng cacbon Có hai loại vi sinh vật là vi sinh vật tự dỡng và dị dỡng Các vi sinh vật tự dỡng có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể từ CO2, H2O và muối khoáng Các vi sinh vật dị dỡng là những vi sinh vật thu nhận năng lợng từ quá trình oxi hoá hoặc lên men các chất hữu cơ Tuỳ vào đặc điểm sinh lý – sinh hoá của vi sinh vật mà chúng có thể phân huỷ đợc hợp chất hữu cơ phân tử lợng rất lớn, lớn, và bé Tuỳ thuộc vào nồng độ hợp chất cacbon trong môi

trờng mà nó có thể vừa là chất dinh dỡng vừa là chất ức chế vi sinh vật Vì vậy khi xử lý nớc thải bằng vi sinh vật cần nghiên cứu tìm ra khoảng nồng độ của hợp chất cacbon phù hợp với chủng loại vi sinh vật đang nghiên cứu

I.7.2 Các yếu tố vật lý ảnh hởng đến vi sinh vật

+ Nhiệt độ Hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật là kết quả của phản ứng hoá học Mà phản ứng hoá học lại phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ, nên khả năng phát triển của vi sinh vật cũng phụ thuộc vào nhiệt độ, chúng phải có khoảng nhiệt độ thích hợp để phát triển tốt Nhiệt độ thích hợp để vi sinh vật phát triển trong khoảng 30 ữ 370C.

+ pH Yếu tố hoá học ảnh hởng lớn đến điều kiện sống của vi sinh vật là pH môi truờng Cần phải duy trì pH thích hợp trong thời gian sinh trởng của vi sinh vật, vì pH ảnh hởng mạnh mẽ đến quá trình sinh trởng và trao đổi chất của vi sinh vật Đa số các loại vi sinh vật phát triển tốt ở pH trung tính, nhng một số loại có khả năng sinh trởng và phát triển ở môi trờng axít hoặc kiềm.

I.7.3 Quá trình trao đổi chất và sự phân giải các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật

Các vi sinh vật trong quá trình trao đổi năng lợng, đã oxi hóa các hợp chất hữu cơ, tạo ra năng lợng để phục vụ cho nhu cầu hoạt động sống của tế bào Những vi sinh vật cần sử dụng oxi cho quá trình oxi hóa gọi là những vi sinh vật hiếu khí, những vi sinh vật không cần oxi cho quá trình oxi hóa gọi là những vi sinh vật kị khí.

Trong quá trình oxi hóa kị khí, các vi sinh vật kị khí (yếm khí) oxi hóa các chất hữu cơ không triệt để vì các sản phẩm trao đổi chất của chúng thờng là các hợp chất hữu cơ phân tử lợng thấp Quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ rất phức tạp và tạo ra các chất có 2 ữ 4 nguyên tử C trong phân tử

Trong quá trình oxi hóa hiếu khí thì oxi đóng vai trò chất nhận điện tử, hợp chất hữu cơ là các chất cho điện tử Sản phẩm của quá trình phần lớn là CO2 và H2O Tuy nhiên do ảnh hởng của các yếu tố khác nhau mà nhiều khi sản phẩm của quá trình còn có các sản phẩm trao đổi chất thứ cấp nh : keto axit, axit axetic, axit gluconic, axit fumaric Các hợp chất polysaccarit đ… ợc thủy phân thành đờng đơn nhờ hệ men thủy phân của một số vi sinh vật có trong nớc thải, sau đó những đờng đơn này mới tiếp tục đợc oxi hóa Các hợp chất lignin đầu tiên đợc chuyển thành

các hợp chất thơm mà trong vòng không chứa những nhóm thế nào khác ngoài nhóm oxi Các hợp chất này dới tác dụng của hệ thống enzim của vi sinh vật sẽ bị cắt đứt vòng và tạo ra các axit béo Các axit này sau đó sẽ đợc chuyển hóa thành các sản phẩm trao đổi trung gian Sự cắt vòng thơm đợc thực hiện nhờ enzim oxigenaza xúc tác, trớc khi đứt vòng một nguyên tử oxi dới tác dụng của enzim hydroxilaza sẽ liên kết với cacbua hydro thơm làm hydroxyl hóa, còn một nguyên tử oxi khác bị khử thành nớc Trong khi đó chất cho hydro là pyridin nucleotit và đôi khi là chính các hợp chất thơm đã đợc hydroxyl hóa.

Các nhóm thế trong vòng thơm thờng đợc tách ra trớc khi đứt vòng, và ờng đợc thay thế bằng nhóm OH, các nhánh bên có thể bị rút ngắn lại Chỗ đứt vòng thơm ở giữa hai nhóm –OH lân cận hoặc ở giữa nguyên tử C bị hydroxyl hóa và nguyên tử C lân cận không bị hydroxyl hóa.

th-Nh vậy sự phá vỡ vòng thơm có thể xảy ra theo nhiều hớng Sau khi vòng thơm bị phá vỡ, vi sinh vật tiếp tục phân hủy các sản phẩm hydrocacbon mạch thẳng thành các sản phẩm là CO2, H2O.

I.8 Quá trình xử lý yếm khí

C=O OHH

C=O

C=O OHH

C=O