TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY 1. Khái quát về nhà máy sản xuất giấy . Quá trình thành lập và phát triển: Người Pháp phát minh ra máy sản xuất giấy hàng loạt: mốc son chói lọi trong lịch sử ngành giấychính là vào đầu năm 1799, một chàng trai trẻ làmviệc trong một nhà máy giấy của Pháp có tên là LouisNicolas Robert (1761 – 1828), đã phát minh ra máy sản xuất giấy hàng loạt. Từ đây giấy được sản xuất nhanh hơn và giá thành cũng rẻ hơn. Dựa trên nguyên lý công nghệ máy làm giấy của Louis Nicolas Robert hàng loạt máy làm giấy đã được sản xuất tại Anh, Pháp vào những năm 1850. Và các máy sản xuất giấy hiện đại ngày nay cũng vẫn đang sử dụng nguyên lý công nghệ này. Cùng vào khoảng cuối thế kỷ 19, việc sử dụng giấy và bao bì carton bắt đầu phát triển mạnh. Năm 1850, đã xuất hiện nhiều máy xeo giấy carton nhiều lớp. Và ngày nay với công nghệ hiện đại nhất, Giấy Bao Bì toàn cầu tự hào đem đến các sản phẩm chất lượng, đáp ứng đa dạng nhu cầu của quý khách hàng. 1,tr1 Dấu mốc đánh dấu sự phát triển vượt bậc của ngành giấy Việt Nam, chính là sự ra đời của nhà máy giấy đầu tiên vàoNăm 1912. Ngành giấy của VIệt Nam chính thức chuyển mình từ mô hình sản xuất thủ công sang phương pháp công nghiệp với máy sản xuất giấy hàng loạt. Nhà máy giấy này được đặt tại Việt Trì – Phú Thọ. 2. Quy trình sản xuất giấy. Công nghệ sản xuất giấy: bao gồm hai quá trình cơ bản: sản xuất bột giất từ nguyên liệu thô và sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy). 2,tr1 Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy và giấy là xơ sợi thực vật, chủ yếu là: gỗ, các cây ngoài gỗ như gai, tre, nứa…, Các phụ phẩm nông nghiệp như rơm, bã mía…. Các vật liệu tái sinh : giấy vụn, giấy đã qua sử dụng….Tùy theo mục 2 đích sử dụng mà sản phẩm giấy cũng rất đa dạng, phong phú: giấy in báo, giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh, khăn giấy, giấy bao bì, giấy vàng mã,…..2,tr1 Công nghiệp sản xuất giấy thường bao gồm hai công đoạn chính: sản xuất bột giấy và tạo hình giấy từ bột giấy. Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy cũng rất khác nau, nhưng tựu chung gồm những bước chính sau đây: Nguyên liệu thô (tre, nứa, gỗ, giấy vụn…) → gia công nguyên liệu thô → nấu → rửa → tẩy trắng → nghiền bột → xeo giấy → định hình sản phẩm. 2,tr1 Nước được dùng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và lò hơi. Ở các nhà máy giấy, hầu như tất cả lượng nước đưa vào sử dụng cuối cùng đều trở thành nước thải và mang theo các tạp chất như hóa chất, bột giấy, các chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ. Trong đó dòng thải từ các quá trình nấu bột và tẩy trắng có mức độ ô nhiễm và độc hại cao nhất. 2,tr1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY 1. Khái quát về nhà máy sản xuất giấy . Quá trình thành lập và phát triển: Người Pháp phát minh ra máy sản xuất giấy hàng loạt: mốc son chói lọi trong lịch sử ngành giấychính là vào đầu năm 1799, một chàng trai trẻ làmviệc trong một nhà máy giấy của Pháp có tên là LouisNicolas Robert (1761 – 1828), đã phát minh ra máy sản xuất giấy hàng loạt. Từ đây giấy được sản xuất nhanh hơn và giá thành cũng rẻ hơn. Dựa trên nguyên lý công nghệ máy làm giấy của Louis Nicolas Robert hàng loạt máy làm giấy đã được sản xuất tại Anh, Pháp vào những năm 1850. Và các máy sản xuất giấy hiện đại ngày nay cũng vẫn đang sử dụng nguyên lý công nghệ này. Cùng vào khoảng cuối thế kỷ 19, việc sử dụng giấy và bao bì carton bắt đầu phát triển mạnh. Năm 1850, đã xuất hiện nhiều máy xeo giấy carton nhiều lớp. Và ngày nay với công nghệ hiện đại nhất, Giấy Bao Bì toàn cầu tự hào đem đến các sản phẩm chất lượng, đáp ứng đa dạng nhu cầu của quý khách hàng. 1,tr1 Dấu mốc đánh dấu sự phát triển vượt bậc của ngành giấy Việt Nam, chính là sự ra đời của nhà máy giấy đầu tiên vàoNăm 1912. Ngành giấy của VIệt Nam chính thức chuyển mình từ mô hình sản xuất thủ công sang phương pháp công nghiệp với máy sản xuất giấy hàng loạt. Nhà máy giấy này được đặt tại Việt Trì – Phú Thọ. 2. Quy trình sản xuất giấy. Công nghệ sản xuất giấy: bao gồm hai quá trình cơ bản: sản xuất bột giất từ nguyên liệu thô và sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy). 2,tr1 Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy và giấy là xơ sợi thực vật, chủ yếu là: gỗ, các cây ngoài gỗ như gai, tre, nứa…, Các phụ phẩm nông nghiệp như rơm, bã mía…. Các vật liệu tái sinh : giấy vụn, giấy đã qua sử dụng….Tùy theo mục 2 đích sử dụng mà sản phẩm giấy cũng rất đa dạng, phong phú: giấy in báo, giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh, khăn giấy, giấy bao bì, giấy vàng mã,…..2,tr1 Công nghiệp sản xuất giấy thường bao gồm hai công đoạn chính: sản xuất bột giấy và tạo hình giấy từ bột giấy. Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy cũng rất khác nau, nhưng tựu chung gồm những bước chính sau đây: Nguyên liệu thô (tre, nứa, gỗ, giấy vụn…) → gia công nguyên liệu thô → nấu → rửa → tẩy trắng → nghiền bột → xeo giấy → định hình sản phẩm. 2,tr1 Nước được dùng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và lò hơi. Ở các nhà máy giấy, hầu như tất cả lượng nước đưa vào sử dụng cuối cùng đều trở thành nước thải và mang theo các tạp chất như hóa chất, bột giấy, các chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ. Trong đó dòng thải từ các quá trình nấu bột và tẩy trắng có mức độ ô nhiễm và độc hại cao nhất. 2,tr1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG BÀI TẬP LỚN Đề – ý 10 Em trình bày trình sinh học áp dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải nhà máy sản xuất giấy Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Huy Mã sinh viên: 1911070135 Lớp: ĐH9M1 Tên học phần: Các q trình sinh học cơng nghệ mơi trường Giáo viên hướng dẫn: Trương Đức Cảnh Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2022 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ NỘI DUNG I TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY Khái quát nhà máy sản xuất giấy 2 Quy trình sản xuất giấy Các vấn đề gây ô nhiễm môi trường Tác động nước thải nhà máy giấy đến môi trường II ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu, phương pháp xử lý nước thải sản xuất giấy Các phương pháp xử lý nước thải nhà máy giấy giới Công suất lựa chọn thành phần nước thải nhà máy Đề xuất công nghệ xử lý hiếu khí Ứng dụng yếu tố ảnh hưởng Các trình sinh học áp dụng phương pháp hiếu khí 11 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy 13 KẾT LUẬN 15 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH Tên Loại Hình Sơ đồ Cơng nghệ sản xuất giấy Hình Thành phần tính chất nước thải Hình 8.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Hình 8.1 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy ĐẶT VẤN ĐỀ Môi trường yếu tố vô quan trọng cần thiết với người quốc gia Nó tảng tồn phát triển bền vững xã hội, hoạt động người diễn môi trường gây tác động định tới môi trường Ngày nay, với phát triển khoa học – công nghệ kinh tế nước ta phát triển vượt bậc với nhiều nhà máy, khu công nghiệp lớn, mà nỗ lực tăng trưởng kinh tế đặt lên hàng đầu quốc gia, nghiệp phát triển ngành sản xuất cơng nghiệp phần thiếu để đạt mục tiêu lâu dài đó, với phát triển lớn lại đơi với suy thối nghiêm trọng mơi trường, nước thải nhà máy nguồn gây ô nhiễm ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người Trong công nghiệp sản xuất giấy, nhà máy, dịch đen sau nấu bột nước thải khâu trình sản cuất có hàm lượng hợp chất hữu cao, ngồi cịn nhiều hóa chất độc hại khác không xử lý tốt, thải môi trường gây ô nhiễm nghiêm đến khu vực xung quanh Chính vậy, phương pháp xử lý nước thải công nghệ sinh học đời để xử lý nước thải nhà máy công nghiệp sản xuất Xử lý nước thải nhà máy giấy vấn đề quan tâm hàng đầu Công nghiệp sản xuất giấy ngành gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng Tuy nhiên số nhà máy sản xuất giấy lại nằm khn viên xanh mướt, tồn khu vực nhà máy xung quanh dấu hiệu nước thải phát từ trình sản xuất giấy lại tìm hiểu trình sinh học áp dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải nhà máy sản xuất giấy NỘI DUNG I TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY Khái quát nhà máy sản xuất giấy - Quá trình thành lập phát triển: Người Pháp phát minh máy sản xuất giấy hàng loạt: mốc son chói lọi lịch sử ngành giấy vào đầu năm 1799, chàng trai trẻ làm việc nhà máy giấy Pháp có tên Louis-Nicolas Robert (1761 – 1828), phát minh máy sản xuất giấy hàng loạt Từ giấy sản xuất nhanh giá thành rẻ Dựa nguyên lý công nghệ máy làm giấy Louis - Nicolas Robert hàng loạt máy làm giấy sản xuất Anh, Pháp vào năm 1850 Và máy sản xuất giấy đại ngày sử dụng nguyên lý công nghệ Cùng vào khoảng cuối kỷ 19, việc sử dụng giấy bao bì carton bắt đầu phát triển mạnh Năm 1850, xuất nhiều máy xeo giấy carton nhiều lớp Và ngày với công nghệ đại nhất, Giấy Bao Bì tồn cầu tự hào đem đến sản phẩm chất lượng, đáp ứng đa dạng nhu cầu quý khách hàng [1,tr1] Dấu mốc đánh dấu phát triển vượt bậc ngành giấy Việt Nam, đời nhà máy giấy vàoNăm 1912 Ngành giấy VIệt Nam thức chuyển từ mơ hình sản xuất thủ cơng sang phương pháp công nghiệp với máy sản xuất giấy hàng loạt Nhà máy giấy đặt Việt Trì – Phú Thọ Quy trình sản xuất giấy - Công nghệ sản xuất giấy: bao gồm hai trình bản: sản xuất bột giất từ nguyên liệu thô sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy) [2,tr1] Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy giấy xơ sợi thực vật, chủ yếu là: gỗ, gỗ gai, tre, nứa…, Các phụ phẩm nơng nghiệp rơm, bã mía… Các vật liệu tái sinh : giấy vụn, giấy qua sử dụng….Tùy theo mục đích sử dụng mà sản phẩm giấy đa dạng, phong phú: giấy in báo, giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh, khăn giấy, giấy bao bì, giấy vàng mã,… [2,tr1] Cơng nghiệp sản xuất giấy thường bao gồm hai cơng đoạn chính: sản xuất bột giấy tạo hình giấy từ bột giấy Công nghệ sản xuất giấy bột giấy khác nau, tựu chung gồm bước sau đây: Nguyên liệu thô (tre, nứa, gỗ, giấy vụn…) → gia công nguyên liệu thô → nấu → rửa → tẩy trắng → nghiền bột → xeo giấy → định hình sản phẩm [2,tr1] Nước dùng cho công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy lò Ở nhà máy giấy, tất lượng nước đưa vào sử dụng cuối trở thành nước thải mang theo tạp chất hóa chất, bột giấy, chất nhiễm dạng hữu vơ Trong dịng thải từ q trình nấu bột tẩy trắng có mức độ ô nhiễm độc hại cao [2,tr1] Hình Sơ đồ Cơng nghệ sản xuất giấy [2,tr1] Các vấn đề gây ô nhiễm môi trường - Chia làm loại nước thải chính: Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ [1, tr2] Dịng thải q trình nấu rửa sau nấu chứa phần lớn chất hữu hòa tan, chất nấu phần xơ sợi.[1,tr2] Dịng thải từ cơng đoạn tẩy sản xuất bột giấy phương pháp hóa học bán hóa chứa chất hữu cơ, lignin hịa tan.[1,tr2] Dịng thải từ q trình nghiền bột xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy dạng lơ lửng chất phụ gia.[1,tr2] Dòng thải từ khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng cao chất lơ lửng chất rơi vãi.[1,tr3] Nước ngưng trình đặc hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen.[1,tr3] Nước thải sinh hoạt - Nước thải từ công đoạn nấu, rửa, làm sạch: Nấu bột trình tác hợp chất lignin, chất trích li, hemixenluloza khỏi gỗ để thu bột chất lượng tốt tác nhân hóa học dung dịch NaOH, NaOH + Na2S, H2SO4+ NaHSO3…Dịch nấu tác dụng nhiệt độ áp suất thâm thấu vào tế bào gỗ, sản phẩm thu phần lỏng hợp chất cao phân tử nên độc hại với môi trường, phần thứ phần rắn bột xenluloza, bột thu sau nấu cần rủa nước thải phần tạo thành lượng huyền phù lớn nước thải, dịch đen sau nấu chứa lượng kiềm lớn làm chơ nước thải có độ pH cao Do nước thải giai đoạn có hàm lượng chất hữu cao, chủ yếu hợp chất hữu vòng thơm cao khó phân hủy nên nước thải đoạn có màu xám độc hại cho mơi trường.[3,tr4] - Nước thải từ lò phận đặc: Nước thải khu vực có chứa kim loại nặng Cd, Co, Ni, Pd, As, Hg, Si…[3,tr5] - Nước thải từ phận sản xuất giấy: nước thải chủ yếu phần xe nước trắng, nước thải giai đoạn chứa nhiều xơ sợi xenluloza bị thất theo nước, ngồi cịn có lượng phụ theo [3,tr5] - Ngồi hợp chất hóa học, nước thải cịn chứa lượng vi khuẩn, nấm men, tảo, siêu vi trùng, động vật nguyên sinh Trong đó, vi sinh vật chiếm tỉ lệ cao có vai trị giúp phân hủy chất hợp chất hữu nước thải.[3,tr5] - Như nước thải nhà máy giấy nói chung độc hại cần phải xử lý trước thải môi trường.[3,tr5] Tác động nước thải nhà máy giấy đến môi trường - Với thành phần phức tạp chứa nhiều tác nhân gây nhiễm, nước thải nhà máy giấy có ảnh hưởng nghiêm đến môi trường gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống người dân xung quanh.[3,tr6] - Trong nước thải có chứa lượng chất hợp chất hữu cao, làm tăng BOD làm giảm oxi hòa tan nước Đây nguyên nhân làm vi sinh vật nước chết khơng đủ oxi Nước thải nhà máy gây hại đến hầu hết vi sinh vật sống cách mặt nước 56 km Mật độ, chủng loại cá nơi bị suy giảm yếu đi.[3,tr6] - Xơ sợi, chất hợp chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng nước thải làm ngộ độc thức ăn cá sông Khi người ăn cá bị ngộ độc.[3,tr6] - Đối với thực vật sống nước, tăng dộ đục có nhiều chất huyền phù làm tăng nhiệt độ nước, làm giảm khả xuyên qua ánh sáng làm giảm tỉ lệ quang hợp khả sản xuất oxi chúng, hạn chế phát triển cây.[3,tr7] - Ngoài ra, phân hủy xơ sợi, hợp chất hữu vi khuẩn nguyên nhân gây thối rữa, làm đổi màu mùi nước Đây môi trường thuận lợi cho vi sinh vật gây bệnh phát triển [3,tr7] - Nước thải khu vực có chứa kim loại nặng Cd, Co, Ni, Pd, As, Hg, Si…chúng có hại tới sinh vật nước người Khi nước thải sơng, chúng tích thể sinh vật nước, gây hại cho sinh vật nước ngườu sử dụng nguồn nước.[3,tr7] - Đa số thực vật, động vật nước sống pH – 8, nước thải nhà máy giấy khoảng từ – 11 Khi thải sông ảnh hưởng mạnh đế hệ động thực vật thủy sinh sông.[3,tr8] - Ảnh hưởng chất ngộ độc nước thải nhà máy giấy đến sinh vật môi trường , đến sức khỏe người lâu dài Các hợp chất có vịng thởm dịch đen theo thực ăn vào thể, lâu dài gây biến dị gen Tỷ lệ sinh sản, trứng nở giảm nhiều dơ phát triển chất nhờn phôi trứng nhiễm độc làm ngăn trao đổi chất qua màng - Như nước thải nhà máy giấy có mức độ ảnh hưởng cao, gây hại đến mơi trường sinh vật sổng, từ ảnh hưởng trực tiếp đến người [3,tr9] II ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu, phương pháp xử lý nước thải sản xuất giấy - Nhà máy Giấy, công suất từ 48.000 bột, 55.000 giấy lên 61.000 bột 100.000 giấy trung bình 26.000 m3 nước thải ngày.[1,tr1] - Các phương pháp xử lý loại bỏ chất ô nhiễm nước ngành giấy bao gồm lắng, đông keo tụ hóa học phương pháp sinh học.[2,tr4] - Phương pháp lắng dùng để tách chất rắng dạng bột hay xơ sợi, trước hết dòng thải từ cơng đoạn nghiền xeo giấy Với mục đích thu hồi lại xơ sợi, bột giấy thường dùng thiết bị lắng hình phểu Trong trình lắng cần phải tính tốn thời gian lưu thích hợp với thời gian lưu dài dễ có tượng phân hủy yếm khí, bùn lắng khơng lấy thường xuyên Để nước thải loại lắng tốt tạo điều kiện hạt liên kết với tạo thành bơng cặn dễ lắng, tính tốn với tải trọng bề mặt từ đến m3/m2.h (lưu lượng dịng thải tính cho đơn vị bề mặt lắng bể đơn vị thời gian) Để giảm thời gian lưu bể lắng, nâng cao hiệu suất lắng cịn thổi khí nén (áp suất đến bar) vào bể lắng Loại bể lắng – tuyển thường có tải trọng bể mặt đến 10 m3/m2.h [2,tr4] - Phương pháp đông keo tụ hóa học dùng để xử lý hạt rắn dạng lơ lửng, phần chất hữu hòa tan, hợp chất phospho, số chất độc khử màu Phương pháp đơng keo tụ xử lý trước sau xử lý sinh học Các chất keo tụ thông thường phèn sắt, phèn nhôm vôi Các chất polyme dùng để trợ keo tăng tốc độ trình lắng Đối với loại phèn cần điều chỉnh pH nước thải giá trị thích hợp, chẳng hạn phèn nhơm pH từ – 7, phèn sắt pH từ – 11, dùng vơi pH > 11.[2,tr4] - Phương pháp sinh học dùng để xử lý hợp chất hữu dạng tan Nước thải công nghiệp giấy bột giấy có tải lượng nhiễm chất hữu cao, đặc biệt có chứa hàm lượng hợp chất lignin cao dịng thải xí nghiệp Các hợp chất lignin chất khơng có khả phân hủy hiếu khí phân hủy yếm khí chậm Do trước đưa nước thải vào xử lý sinh học dịch đen trình sản xuất bột giấy cần xử lý cục để tách lignin.[2,tr4] Các phương pháp xử lý nước thải nhà máy giấy giới - Hiện nay, giới có nhiều nghiên cứu vấn đề xử lý nước thải nhà máy giấy, chủ yếu xử lý phương pháp sinh học Trong báo cáo nghiên cứu xử lý nước thải giới, áp dụng xử lý hiếu khí làm giảm COD nước thải giấy khoảng 80 - 85%.[3,tr8] - Đối với q trình xử lý hiếu khí bổ sung chất dinh dương P, N COD giảm 80 - 85%, BOD7 > 90%.[3,tr8] Công suất lựa chọn thành phần nước thải nhà máy - Lần năm 2021, nhà máy đầu tư hệ thống công nghệ tiên tiến phục vụ xử lý nước thải Nguồn dịch đen thải trình nấu rửa bột giấy tách để quay vòng trở lại đưa vào thiết bị phản ứng theo công nghệ đốt Kiềm , hóa chất thu hồi tiếp tục sử dụng, kiềm, hóa chất thu hồi tiếp tục xử dụng Lần hai, năm 2022, nhà máy tiếp tục đầu tư hệ thống xử lý nước thải vi sinh công suất thiết kế 30.000 m3/ngày đêm nhằm xử lý toàn nước thải q trình sản xuất Nhờ đó, 26.000 m3 nước thải ngày mà nhà máy thải thu gom xử lý triệt để qua hệ thống xử lý tập trung theo hai phương pháp hóa học sinh học - Thành phần nước thải nhà máy: Dịng thải từ q trình nấu, rửa sau nấu chứa phần lớn chất hữu hòa tan, hóa chất nấu phần xơ sợi Dịng thải có màu tối nên thường gọi dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khơ khoảng 25 đến 35%, tỷ lệ chất hữu vô vào khoảng 70:30 Thành phần hữu lignin hòa tan vào dịch kiềm, sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu Thành phần vơ gồm hóa chất nấu, phần nhỏ NaOH, Na2S tự do, Na2CO3 phần nhiều kiềm natrisunphat liên kết với chất hữu kiềm Khi tẩy hợp chất chứa clo, thông số ô nhiễm đặc trưng BOD vào khoảng 1517 kg/tấn bột giấy, COD khoảng 60-90 kg/tấn bột giấy, đặc biệt giá trị AOX (các hợp chất clo hữu cơ) khoảng 4-10 kg/tấn bột giấy Hình 4: Thành phần tính chất nước thải: nước thải chế biến giấy chứa xơ sợi, có nồng độ COD, BOD, SS tương đối cao gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường thải trực tiếp môi trường Đề xuất công nghệ xử lý hiếu khí - Nguyên tắc phương pháp: sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu nước thải có đầy đủ oxy hòa tan nhiệt độ, pH thích hợp Q trình phân hủy chất hữu Vi sinh vật hiếu khí Trong điều kiện hiếu khí NH4+ H2S bị phân huỷ nhờ trình Nitrat hóa, sunfat hóa vi sinh vật tự dưỡng.[4,tr4] - Hoạt động sống vi sinh vật hiếu khí bao gồm trình dinh dưỡng: Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ, chất dinh dưỡng nguyên tố khoáng vi lượng kim loại để xây dựng tế bào tăng sinh khối sinh sản Q trình phân huỷ: Vi sinh vật oxi hố phân huỷ chất hữu hoà tan dạng hạt keo phân tán nhỏ thành nước CO2 tạo chất khí khác So với phương pháp kỵ khí phương pháp hiếu khí có ưu điểm hiểu biết trình xử lý đầy đủ Hiệu xử lý cao triệt để hơn, không gây ô nhiễm thứ cấp phương pháp hoá học, hoá lý.[4,tr4] - Nhưng phương pháp hiếu khí có nhược điểm thể tích cơng trình lớn chiếm nhiều mặt Chi phí xây dựng cơng trình đầu tư thiết bị lớn Chi phí vận hành cho lượng sục khí tương đối cao Khơng có khả thu hồi lượng Không chịu thay đổi đột ngột tải trọng hữu nguyên liệu khan Sau xử lý sinh lượng bùn dư cao lượng bùn ổn định đòi hỏi chi phí đầu tư để xử lý bùn Xử lý với nước thải có tải trọng khơng cao phương pháp kỵ khí.[4,tr4] Ứng dụng yếu tố ảnh hưởng - Q trình xử lý hiếu khí chịu ảnh hưởng nồng độ bùn hoạt tính tức phụ thuộc vào số bùn Chỉ số bùn nhỏ nồng độ bùn cho vào cơng trình xử lý lớn ngược lại Nồng độ oxi ảnh hưởng mạnh mẽ đến trình Khi tiến hành trình cần phải cung cấp đầy đủ lượng oxy cách liên tục cho lượng oxy hòa tan nước khỏi bể lắng đợt II ≥ (mg/l) [4,tr5] - Khác với trình xử lý kỵ khí, tải trọng hữu xử lý hiếu khí thường thấp nên nồng độ chất bẩn hữu nước thải qua Aerotank có BOD tồn phần thải ≤ 1000 (mg/l), cịn bể lọc sinh học BOD toàn phần nước thải ≤ 500 (mg/l) Ngồi nước thải cần có đủ nguyên tố vi lượng, nguyên tố dinh dưỡng Thông thường nguyên tố vi lượng K, Na, Mg, Ca, Mn, Fe, Mo, Ni, Co, Zn, Cu, S, Cl thường có đủ nước thải Tùy theo hàm lượng chất hữu nước thải mà có yêu cầu nồng độ nguyên tố dinh dưỡng cần thiết khác Thơng thường cần trì nguyên tố dinh dưỡng theo tỷ lệ thích hợp: BOD toàn phần: N: P = 100: 5:1 hay COD: N: P = 150: 5: Nếu thời gian xử lý 20 ngày, đêm giữ tỷ lệ: BOD toàn phần: N: P = 200: 5: 1.[4,tr5] - Bùn hoạt tính có khả hấp thụ muối kim loại nặng Khi hoạt tính sinh học bùn giảm, bùn bị trương phồng khó lắng phát triển mãnh liệt vi khuẩn dạng sợi Vì nồng độ chất độc kim loại nặng nước thải phải nằm giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn 5945 – TCVN, 1995 Độ pH nhiệt độ môi trường yếu tố có ảnh hưởng lớn đến q trình xử lý sinh học nước thải Mỗi loại men khác có pH tối thiểu khác Cùng loại men thu từ nguồn khác có pH tối thiểu khác Giá trị pH tối ưu cho đa số vi sinh vật từ 6,5 – 8,5 pH < thúc đẩy nấm phát triển Nếu pH > phá hủy cân nguyên sinh chất tế bào, vi sinh vật chết Mỗi loại men khác có nhiệt độ tối thích khác Nhiệt độ khơng phải số mà phụ thuộc vào chất, pH, nồng độ men, nguồn gốc men Nước thải có nhiệt độ thích nghi với đa số vi sinh vậttối ưu từ 250 – 370OC từ 20 – 800OC, từ 20 – 400OC (tối ưu 250 – 350OC) thấp vào mùa đông 120 C 10 Men từ thực vật có nhiệt độ tối thiểu từ 50 – 60OC; men từ động vật có nhiệt độ tối thiểu từ 40 – 50OC Ngồi ra, q trình xử lý hiếu khí cịn phụ thuộc vào nồng độ muối vơ cơ, lượng chất lơ lửng chảy vào bể xử lý loài vi sinh vật cấu trúc chất bẩn hữu cơ.[4,tr6] Các trình sinh học áp dụng phương pháp hiếu khí - Aerotank: Cấu tạo khối bể hình chữ nhật chia ngăn, ngăn thông thủy cửa mở phần tường chung Kích thước ngăn 20,5m x 20,5m x 5m; chiều cao 5m mực nước giữ mức 4,5m Trong ngăn có máy sục khí bề mặt cơng suất 75KW cánh khuấy Hai ngăn ngồi có thêm hệ thống máng tràn nhằm thực chức năng: vừa bể Aerotank (sục khí) bể lắng Nước thải đưa vào ngăn Nước sau xử lý theo máng tràn ngoài; bùn sinh học dư đưa khỏi hệ từ hai ngăn Hoạt động bể gồm pha pha trung gian: Pha thứ nhất: Nước thải nạp vào ngăn A, lúc ngăn A sục khí, nước thải vào hòa trộn với bùn hoạt tính Các hợp chất hữu hấp thụ phân hủy phần, trình gọi tích lũy Từ ngăn A, hỗn hợp bùn lỏng (nước + bùn) chảy qua ngăn B tiếp tục sục khí, bùn phân hủy nốt chất hữu hấp thụ ngăn A, q trình gọi tái sinh Cuối hỗn hợp bùn lỏng tới ngăn C, khơng sục khí không khuấy trộn Trong điều kiện tĩnh lặng, hạt bùn lắng xuống trọng lực, nước thu máng tràn Bùn sinh học dư loại bỏ ngăn C Để tránh lôi bùn từ A, B tích lũy C, hướng dòng chảy thay đổi sau 120 – 180 phút (sự chuyển pha).[4,tr8] Pha trung gian thứ nhất: Mỗi pha tiếp nối pha trung gian Chức pha chuyển đổi ngăn sục khí thành ngăn lắng Nước thải nạp vào ngăn B ngăn A, C trình lắng Trong 11 thời gian này, pha (với hướng dịng chảy ngược lại) chuẩn bị, đảm bảo cho phân tách tốt, dịng sạch.[4,tr8] Pha thứ hai: Pha tương tự pha thứ với dịng chảy ngược lại Nước thải nạp vào ngăn C, chảy qua B tới A Ngăn A đóng vai trị ngăn lắng (khơng sục khí, khơng khuấy trộn).[4,tr9] Pha trung gian thứ hai: Pha đối nghịch với pha trung gian thứ Ngăn sục khí C chuyển thành ngăn lắng ngăn A phần cuối trình lắng ngăn B sục khí Pha chuẩn bị cho hệ thống bước vào pha thứ bắt đầu chu trình mới.[4,tr9] + Hồ sinh học (Hồ hiếu khí): Q trình oxy hóa chất hữu nhờ vi sinh vật hiếu khí Có thể phân loại hồ thành hai nhóm: hồ làm thống tự nhiên hồ làm thống nhân tạo Hồ hiếu khí thiết kế với tác dụng ngăn không cho tảo phát triển Điều thực thông qua điều kiện Đầu tiên, trộn lẫn hiệu có tác dụng làm cho tất sinh khối tình trạng lơ lửng, cung cấp độ đục cần thiết để làm giảm xâm nhập ánh sáng vào cột nước Sự trộn lẫn làm cho thời gian lưu bùn cân với thời gian lưu nước Thứ hai, thời gian lưu nước kiểm soát giá trị tối thiểu thời gian lưu bùn làm giảm phát triển tảo Bởi tảo bị ngăn chặn không cho phát triển, oxy cung cấp với nghĩa thụ ñộng.[4,tr9] + Hệ thống hồ thiết kế với nhiều mục tiêu khác nhau, bao gồm việc chuyển hóa vật liệu hữu bị vi khuẩn làm cho thối rữa thông qua việc chuyển đổi thành sinh khối, ổn định vật chất hữu (bao gồm sinh khối tổng hợp) thông qua phân hủy hiếu khí, chuyển hóa sinh khối tổng hợp lắng đọng tự nhiên Bất chấp mục tiêu trên, bước hệ thống hồ tùy tiện pha trộn hồn tồn khơng khí hồ làm cho tất chất rắn sinh học tình trạng lơ lửng Chỉ hệ thống bùn hoạt tính, vi khuẩn 12 hiếu khí oxy hóa thức ăn vật liệu hữu bị vi khuẩn làm cho thối rữa thành CO2 nước, chuyển hóa thức ăn thành dạng sinh khối mới.[4,tr10] Hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy - Hình 8.1 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy.[2,tr4] Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy nước thải từ công đoạn xeo giấy đưa qua song chắn rác nhằm giữ lại tạp chất thơ (chủ yếu rác) có nước thải Sau nước đưa qua bể lắng cát, để lắng tạp chất vô đảm bảo cho qúa trình xử lý sau, cát từ bể lắng dẫn đến sân phơi cát để làm nước đem chôn lắp trãi đường Tiếp theo nước thải đưa vào hố thu nhằm điều chỉnh pH mức thích hợp Nước tiếp tục đưa sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng nồng độ Tại bể điều hịa, chúng tơi bố trí đĩa phân phối khí thơ nhằm mục đích hịa trộn đồng nước thải tồn diện tích bể, ngăn ngừa tượng lắng cặn bể, sinh mùi khó chịu Điều hịa lưu lượng phương pháp áp dụng để khắc phục vấn đề sinh dao động lưu lượng, cải thiện hiệu hoạt động trình xử lý Bơm lắp đặt bể điều 13 hòa để đưa nước lên cơng trình phía sau Từ bể điều hòa nước bơm trực tiếp sang bể keo tụ tạo bông, nhằm keo tụ giảm lượng chất rắn lơ lửng Nước tiếp tục chảy sang bể lắng I để loại bỏ cặn sinh q trình keo tụ tạo bơng Ở ta thu hồi bột phần bùn đưa sang bể chứa bùn Nước thải đưa sang bể sinh học kỵ khí, bổ sung phần dinh dưỡng cho nước thải nhằm xử lý BOD, COD nước Đặc trưng q trình yếm khí thời gian lưu nước lớn, kích thước cơng trình xử lý tăng lên, đồng thời cần phải đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt độ nước thải Sau nước từ bể kỵ khí đưa sang bể sinh học hiếu khí.[2,tr5] Bể Aerotank có nhiệm vụ xử lý chất hữu lại nước thải Tại bể Aerotank diễn q trình oxi hóa chất hữu hòa tan dạng keo nước thải tham gia vi sinh vật hiếu khí Trong bể Aerotank có hệ thống sục khí khắp diện tích bể nhằm cung cấp oxi, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển phân giải chất ô nhiễm Vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ chất hữu dạng keo hịa tan có nước để sinh trưởng Vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng bơng bùn dễ lắng gọi bùn hoạt tính Khi vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính Hàm lượng bùn hoạt tính nên trì nồng độ khoảng 2500 – 4000 mg/l Do đó, phần bùn lắng bể lắng bơm tuần hoàn trở lại vào bể Aerotank để đảm bảo nồng độ bùn định bể Nước thải sau xử lý sinh học có mang theo bùn hoạt tính cần phải loại bỏ trước vào bể tiếp theo, bể lắng có nhiệm vụ lắng tách bùn hoạt tính khỏi nước thải Nước thu bề mặt bể lắng thông qua máng tràn cưa Nước thải sau bể lắng tự chảy sang bể khử trùng Clorine nhằm đáp ứng tiêu Coliform nước thải xả mơi trường bên ngồi 14 KẾT LUẬN Ngày nay, với phát triển khoa học – công nghệ kinh tế nước ta phát triển vượt bậc với nhiều nhà máy đặt tăng trưởng kinh tế lên hàng đầu quốc gia, nghiệp phát triển ngành sản xuất cơng nghiệp phần thiếu để đạt mục tiêu lâu dài đó, với phát triển lớn lại đơi với suy thối nghiêm trọng mơi trường, nước thải nhà máy nguồn gây ô nhiễm ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người Trong trình sản xuất, nước thải ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường người, dịch đen sau nấu bột nước thải khâu trình sản cuất có hàm lượng hợp chất hữu cao, ngồi cịn nhiều hóa chất độc hại khác không xử lý tốt, thải môi trường gây ô nhiễm nghiêm đến khu vực xung quanh Chính vậy, phương pháp xử lý nước thải công nghệ sinh học đời để xử lý nước thải nhà máy công nghiệp sản xuất Xử lý nước thải nhà máy giấy vấn đề quan tâm hàng đầu Công nghiệp sản xuất giấy ngành gây nhiễm nguồn nước nghiêm trọng Vì cần lưu ý, bổ sung nâng cấp nhanh chóng phương án phịng ngừa nhằm hạn chế tác hại nó, phải có biện pháp khắc phục phù hợp, chọn công nghệ tiên tiến nhằm tạo điều kiện tốt cho trình sản xuất sức khỏe người Đặt sản xuất song song với bảo vệ mơi trường mục tiêu xun suốt cho q trình hoạt động, giải pháp nghiên cứu, cải tiến công nghệ thân thiện với môi trường quan tâm “Thực tế cho thấy, việc ứng dụng công nghệ xử lý tối đa lượng chất thải Nhà máy Giấy mang lại hiệu kinh tế mà cịn giúp cán bộ, cơng nhân nhà máy yên tâm sản xuất, khẳng định thương hiệu giấy thị trường giấy Việt Nam” 15 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Trần Thu Phương, xử lý nước thải nhà máy giấy bãi https://123docz.net/document/2426288-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-giay-baibang.htm, Ngày đăng: 25/11/2014,14:05 [2] Hưng Phương, Xử lý nước thải nhà máy https://antoanmoitruong.com.vn/xu-ly-nuoc-thai-nha-may-giay/, giấy, Ngày đăng: 22/10/2015,10:05 [3] Hòn Mốc, Xử lý nước thải nhà máy giấy, https://123docz.net/document/120139-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-giay-hoa-binh.htm, Ngày đăng: 10/12/2012,10:46 [4] PGS.Nguyễn Văn Phước, “XLNT phương pháp sinh học”