Công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy chiếm vị trí khá quan trọng nền kinh tế nước ta, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp và dịch vụ khác thì nhu cầu về các sản phẩm giấy n
Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy
Giới thiệu chung về công nghệ sản xuất giấy và bột giaáy
Hiện nay, ở Việt Nam phổ biến hai phương pháp sản xuất giấy như sau:
- Phương pháp Sulfat (hay còn gọi là phương pháp Kraft, phương pháp xuùt)
Người ta dùng xút (NaOH) để loại lignin hoặc dùng hỗn hợp Na2CO3 với vôi tôi để cho ra NaOH, lúc đó lignin hòa tan, còn chất xơ (sợi Cellulose) vẫn giữ nguyên Hoặc người ta còn có thể dùng muối Natri Sulfat (Na2SO4) với Ca(OH)2 cũng cho ra NaOH, nhưng dùng Na2SO4 kinh tế hơn Na2CO3, mặt khác còn thu được sản phẩm phụ NaS có thể tái thu chuyển lại cho quá trình sản xuất
Với phương pháp này bột giấy có màu hơi sẫm, nếu dùng Na2SO4 thì sinh ra metylmecatan và di metyl sulfua có mùi rất hôi thối, làm dịch đen thiolignin thải ra gây ô nhiễm (Phạm Đình Trị, 1988)
Phương pháp kiềm là một kỹ thuật được sử dụng để chưng cất tinh dầu, bao gồm hai phương pháp chính: kiềm nóng và kiềm lạnh Phương pháp kiềm nóng sử dụng nhiệt độ cao để phản ứng với xút, còn phương pháp kiềm lạnh dùng xút nhưng không đun nóng.
Người ta dựa vào nguyên tắc là : Acid Sulfuro + lignin → Acid lignin Sulfonic (chất này tan trong nước)
Như vậy sợi Cellulose vẫn giữ nguyên Do vậy dễ dàng tách sợi ra Nhưng do SO2 dễ bị oxy hóa thành Anhydric Sulfuro với Canxibisulfat, trung hòa acid
Tình hình sản xuất giấy – xử lý nước thải giấy
1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY - XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY
1.2.1 Ở các nước trên thế giới
Do nhu cầu sử dụng giấy khác nhau tùy thuộc vào điều kiện và hoàn cảnh của mỗi quốc gia, Hoa Kỳ là quốc gia có nhu cầu cao nhất, với lượng tiêu thụ trung bình lên tới 310 kg giấy bìa cho mỗi người dân.
Bỉ 213 kg/người Đan Mạch 212 kg/người
Canada, Thụy Điển, Thụy sĩ, Hà Lan, Đức 200 kg/người
Các nước Châu Phi 11 Điểm nổi bật của polymer là không làm thay đổi pH, do đó tiết kiệm được chi phí hóa chất điều chỉnh pH so với phương pháp thông thường.
Như vậy, nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp đông keo tụ hóa học thì làm giảm độ màu, làm trong nước, tách phần cặn lơ lửng còn sót lại làm giảm chất độc hại.
Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học là dựa vào hoạt động sống của các vi sinh vật có khả năng phân hủy, chất bẩn hữu cơ hoặc vô cơ để làm nguồn năng lượng và nguồn Cacbon để mà thực hiện quá trình sinh tổng hợp và phát triển sinh khối
Vì vi sinh vật rất đa dạng như nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn… Tuy nhiên, ta có thể chia các vi sinh vật đó ra làm hai nhóm đó là vi sinh vật tự dưỡng và vi sinh vật dị dưỡng.Đối với nhóm vi sinh vật dị dưỡng lại được phân ra thành 3 nhóm đó là:
_ Vi sinh vật hiếu khí
_ Vi sinh vật yếm khí
_ Vi sinh vật tùy nghi
Vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ theo hai cách: hiếu khí và yếm khí Vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy hòa tan để phân hủy chất hữu cơ, trong khi vi sinh vật yếm khí sử dụng oxy trong các hợp chất như nitrat và sulfat Ngoài ra, một nhóm vi sinh vật tùy nghi có thể sử dụng cả oxy hòa tan và oxy trong hợp chất để phân hủy chất hữu cơ.
2.2.1 Quá trình sinh học xảy ra trong xử lý kị khí
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học kị khí xảy ra theo 2 giai đoạn
Giai đoạn đầu tiên của quá trình là sự biến đổi emzyme chuyển thông tin trung gian( sự thủy phân) các phúc chất có phân tử khối cao thành những hợp chất thích hợp để sử dụng làm nguồn năng lượng và Cacbon cho tế bào, sự acid hóa bao gồm sự biến đổi sinh học các hợp chất tạo ra từ quá trình thủy phân thành những chất trung gian có phân tử khối thấp hơn
Giai đoạn 2( methane hóa ) là sự biến đổi chất trung gian thành sản phẩm cuối cùng đơn giản hơn mà chủ yếu là CH4và CO2
Có nhiều vi sinh vật tham gia vào quá trình phân hủy kị khí với phản ứng chung của quá trình như sau(polprasert,1989)
Chất hữu cơ -> CH4+ CO2+ H2+ NH3+ H2S Có 4 loại vi sinh vật khác nhau tham gia vào quá trinh chuyển hóa hỗn hợp chất hữu cơ phức tạp thành CH4và CO2
Nhóm 1: Vi khuẩn thuỷ phân: (hydrolytic bacteria)
Nhóm này phân huỷ các phân tử hữu cơ phức tạp ( protein, cellulose, lignin, lipids) thành những đơn phân tử hoà tan như acid amin, glucose, acid béo, và glycerol Những đơn phân tử này sẽ được nhóm vi khuẩn thứ 2 trực tiếp sử dụng ngay Quá trình thuỷ phân được xúc tác bời enzim ngoại bào như cellulase, protease, và lipase Tuy nhiên quá trình thuỷ phân xảy ra tương đối chậm và có thể giới hạn khả năng phân hủy kỵ khí của một số chất thải nguồn gốc cellulose, có chứa lignin (Polprasert, 1989; Speece, 1983)
Nhóm 2: Vi khuẩn lên men acid: (fermentative acidogenic bacterria)
Nhóm này sẽ chuyển hoá đường, acid amin, acid béo để tạo thành acid hữu cơ như acetic, propionic, formic, lactic,butyric, succinic; các alcol và ketons như ethanol, methanol, glycerol, acetol; acetat, CO2 và H2 Acetat là sản phẩm chính của quá trình lên men carbonhydrat Các sản phẩm tạo thành rất khác nhau tuỳ theo loại vi khuẩn và các điều kiện nuôi cấy ( nhiệt độ, pH, thế oxy hoá khử)
Nhóm 3: Vi khuẩn acetic: ( Acetogenic bacteria)
Nhóm này gồm các vi khuẩn như Syntrobacter wolinii và Syntrophomonas wolfei (Malnernay et al 1981) chuyển hoá các acid béo và alcol thành acetat, hydrogen, và CO2 , mà chúng sẽ được vi khuẩn metan sử dung tiếp theo Nhóm này đòi hỏi thế hydro thấp để chuyển hoá các acid béo, do đó cần giám xạ nồng độ hydro Dưới áp suất riêng phần của hydro khá cao, sự tại thành acetat sẽ bị giảm và cơ chất sẽ chuyển hoá thành acid propionic, butyric, và ethanol hơn là metan Do vậy có một mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn acetogenic và vi khuẩn metan Vi khuẩn metan sẽ giúp được thế hydro thấp mà vi khuẩn acetogenic caàn
Ehtanol, acid propionic và butyric được chuyển hoá thành acid acetic bởi nhóm vi khuaồn acetogenic theo phửụng trỡnh sau:
CH3CH2OH (ethanol) + CO2 -> CH3COOH (acid acetic) + 2H2
CH3CH2COOH(acid propionic) + 2H2O -> CH3COOH(acid acetic) + CO2+ 2H2
CH3CH2CH2COOH(acid putyric) + 2H2O -> 2CH3COOH (acid acetic) + H2
Vi khuẩn acetogenic tăng trưởng nhanh hơn nhiều so với vi khuẩn metan với àmaxlần lượt là 1 hr -1 và 0,04 hr -1 (Hammer, 1986)
Nhóm 4: Vi khuẩn metan: (methanogens)
Nhóm vi khuẩn metan bao gồm cả gram âm gram dương với các hình dạng rất khác nhau Vi khuẩn metan tăng trưởng chậm trong nước thải và thời gian thế hệ của chúng thay đổi từ 3 ngày ở 35 0 c và lên đến 50 ngày ở 10 0 c
Vi khuẩn metan được chia thành 2 nhóm phụ:
Nhóm vi khuẩn metan hydrogenotrophic nghĩa là sử dụng hydrogen hoá tự dưỡng: chuyển hoá hydro và CO2 thành metan:
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O Nhóm này giúp duy trì áp suất riêng phần thấp cần thiết để chuyển hoá acid bay hơi và alcol thành acetat (Speece, 1983)
Nhóm vi khuẩn metan acetotrophic, còn gọi là vi khuẩn phân giải acetat, chúng chuyển acetat thành metan và CO2 [194]
Các yếu tố kiểm soát quá trình kỵ khí
Nhiệt độ tối ưu là 30 – 35 0 c cho vi khuẩn mesophilic [195]
Thời gian lưu (HRT) tuỳ theo loại nước thải và điều kiện môi trường, phải đủ lâu để cho phép các hoạt động trao đổi chất kỵ khí xảy ra Bể phân hủy kỵ khí tăng trưởng dính bám (attached growth) có HTR 1 – 10 ngày trong khi bể kỵ khí tăng trưởng lơ lững đòi hỏi 10 – 60 ngày (Polprasert, 1989).[195]
PH Vi khuẩn metan hoạt động ở pH 6,7 – 7,4, tối ưu 7,0 – 7,2; quá trình có thể thất bại nếu pH gần đến 6 Vi khuẩn acidogenic tạo ra các acid làm cho bể phản ứng có khuynh hướng dẫn đến pH thấp Trong điều kiện bình thường sẽ có tác dụng đệm của bicarbonate do vi khuẩn metan tạo ra, trong điều kiện xấu, tác dụng đệm bị mất và làm ngừng quá trình sinh metan Độ acid sẽ ức chế vi khuẩn metan nhiều hơn vi khuẩn acidogenic Như vậy sự tạo thành VFA trong chừng mực nào đó sẽ là chỉ thị cho hệ thống Tỷ số giữa VFA và độ kiềm được đề nghị duy trì thấp hơn 0,1 (Sahm, 1984) để bảo đảm hệ thống vận hành bình thường
Ngoài ra, có thể bổ sung CaCO3, NaOH, hoặc NaHCO3.[195]
Cạnh tranh giữa vi khuẩn metan và vi khuẩn sulfate
Vi khuẩn metan và vi khuẩn sulfate rất cạnh tranh ở tỷ số COD/SO4 1,7 – 2,7
Tăng tỷ số này lên thì có lợi cho vi khuẩn metan (Choi và Rim, 1991).[195]
Oxy Ammonia Hydrocarbon có chlor Hợp chất vòng Benzen Formadehyd
Acid béo mạch dài Kim loại nặng Cyanide Sulfide Tannin Độ mặn
2.2.2 Quá trình sinh học xảy ra trong xử lý hiếu khí
Quá trình oxy hoá sinh học học hiếu khí là quá trình sử ký sinh học được thực hiện bởi các vi sinh vật trong điều kiện cung cấp đủ oxy Nói đến hiếu khí là phải có mặt của oxy, cho nên cần phải cung cấp đủ oxy vào nước thải, sao cho lượng oxy hòa tan vào khoảng 0,5 – 1 mg/l nước thải thì mới đảm bảo quá trình sống của vi sinh vật Như ta đã biết trong nước thải thường chứa các chất bẩn hữu cơ ở dạng hòa tan và không hòa tan Dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật và xảy ra một số phản ứng chính sau:
CxHyOzN + NH3 + O2 (men) C5H7NO2 + H2O + CO2 + △H (2) Trong đó : △H : là năng lượng
CxHyOzN : đặc trưng cho chất bẩn hữu cơ
C5H7NO2 : Công thức hóa học của tế bào vi sinh (tế bào mới)
Phản ứng (1) và (2) tượng trưng cho quá trình xử lý sinh học loại khỏi nước thải những chất ô nhiễm ban đầu : CxHyOzN
Phản ứng (1) là phản ứng oxy hóa trên nhu cầu năng lượng của tế bào, phản ứng (2) là phản ứng oxy hóa trên sự hóa hợp khối vi sinh C5H7NO2.
Chi phí oxy cho cả hai phương trình (1) và (2) thì tương đương với BOD của nước thải
Nếu quá trình oxy hóa diễn ra đủ lâu, thì sau khi sử dụng hết những chất hữu cơ sẵn có, thì bắt đầu quá trình oxy hóa chất tế bào vi sinh theo phản ứng
Phản ứng (1) và (2) do vi khuẩn dị dưỡng thực hiện Sau khi xử lý nước thải, nguồn carbon hữu cơ ngoại sinh không còn nên tạo điều kiện cho vi khuẩn tự dưỡng phát triển Chúng oxy hóa nitơ amôn, đầu tiên tạo thành nitrit nitơ rồi tiếp tục thành nitrat nitơ theo phản ứng sau:
Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải cho Coõng ty giaỏy Taõn Vúnh Hửng
Mô hình phương pháp nghiên cứu
3.2 MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.2.1 Mô hình lọc sinh học kỵ khí:
Xác định hiệu quả xử lý COD của quá trình lọc sinh học kỵ khí Đối tượng nghiên cứu
Nước thải xưởng giấy xeo – Công ty giấy Tân Vĩnh Hưng sau khi đã được lọc qua lưới lọc của Công ty
Nước thải Mô hình sinh học kỵ khí
Nước vào Vật liệu lọc
Hình 4.1: Mô hình lọc sinh học kị khí
Mô hình là bể mica với dung tích 21 lit, thể tích học động 16 lít, lưu lượng vận hành 16 l/ngày đêm
Sử dụng sợi nilông làm vật liệu lọc (1 sợi)
Tiến hành thí nghiệm ở nồng độ COD 2600 – 3200 mg/l, tương ứng với COD của nước thải phân xưởng sau lọc qua lưới Nước thải được bơm từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc Mỗi ngày phân tích chỉ tiêu pH, COD Trước khi lấy kết quảcần một thời gian để khởi động (khoảng 4 tuần) để mô hình ổn định, tạo lớp màng vi sinh vật rồi mới tiến hành chạy lấy kết quả phân tích
3.2.2 Mô hình lọc sinh học hiếu khí
Xác định hiệu quả xứ lý COD của quá trình hiếu khí Đối tượng nghiên cứu
Nước thải sau quá trình lọc kỵ khí trên
Mô hình bể cá mica có dung tích 21 lít, thể tích hoạt động 16 lít Vật liệu lọc sử dụng sợi nilông (1 sợi) để cung cấp khí liên tục cho mô hình Khí được phân tán vào nước nhờ đá bọt.
Tiến hành thí nghiệm ở nồng độ COD 690 – 867 mg/l tương ứng với COD của nước thải sau kỵ khí Mô hình cần khoảng 4 tuần khởi động để ổn định và tạo lớp màng vi sinh vật Sau đó vận hành mô hình và phân tích chỉ tiêu COD, pH
Mô hình sinh học hiếu khí
Hình 4.2: Mô hình lọc sinh học hiếu khí
Dựa vào các nghiên cứu trước, cần bổ sung thêm 2 kg bùn hoạt tính cho mỗi mô hình Bùn được lấy từ nhà máy xử lý nước thải Lê Minh Xuân Cần bổ sung thêm P, N (nếu cần) theo tỷ lệ phù hợp.
COD : N : P = 100 : 5 : 1 3.2.4 Thông tin về vật liệu lọc
Dựa vào các nghiên cứu trước ta có một sợi được dùng cho 16 m 3 nước thải Một sợi theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất dài khoảng 1m, 18 sợi nặng 1 kg, giá thành 7000 đồng/ sợi
Vậy sẽ cần 875 đồng để xử lý 1 m 3 nước thải bằng phương pháp lọc sinh học
3.2.5 Moõ hỡnh keo tuù( Moõ hỡnh thớ nghieọm Jarster )
Xác định hàm lượng phèn tối ưu và độ pH tối ưu Đối tượng nghiêm cứu
Nước thải sau quá trình lọc sinh học biến khí trên
Thiết bị gồm 6 cách khoấy quay cùng tốc độ, có thể điều chỉnh được tốc độ khoấy theo yêu cầu, 6 beaker có dung tích 500ml
Hoá chất thí nghiệm: phèn Bách Khoa có thành phần gồm Fe2(SO4)3.9H2O chiếm khoảng 47 % và Al2(SO4)3.18H2O chiếm khoảng 53 % Với nồng độ pha loãng của phèn là 30 %
Từ kết quả thí ngiệm sơ bộ, ta chọn hàm lượng phèn thích hợp là: 300 mg/l
• Thí nghiệm 1 : Xác định giá trị pH tối ưu
Chuẩn bị 6 beaker Mỗi chiếc chứa 400ml nước thải cùng loại
- Cố định hàm lượng phèn: 300mg/l, cho vào
- Dùng NaOH 2N và H2SO4 1N để điều chỉnh pH trong một khoảng rộng yêu cầu
- Đưa 6 beaker vào giàn Jartest
- Bật máy khuấy ở tốc độ 120nvòng/phút trong một phút ( khuấy nhanh)
- Tiếp theo bật máy khuấy ở tốc độ 26 vòng/phút trong vòng 15 phút Có thể cho thêm Polymer vào để tăng tính lắng và kết bông của phèn ( khuấy chậm)
- Tắt máy khuấy, đưa cánh khuấy ra khỏi beaker
- Lấy phần nước trong ở phía trên đi phân tích COD, pH
• Giá trị pH tối ưu là tại đó có hàm lượng COD sau keo thụ là thấp nhất
• Thí nghiệm 2 : Xác định hàm lượng phèn tối ưu
- Chuẩn bị 6 beaker chứa 400ml nước thải cùng loại cho mỗi chiếc
- Cho phèn vào (cho theo từng hàm lượng khác nhau ở mỗi chiếc để tạo khoảng biến thiên hàm lượng phèn)
- Dùng NaOH 2N và H2SO4 1N để điều chỉnh pH về pH tối ưu (có được ở thí nghiệm 1) Các bước tiếp theo tiến hành tương tự thí nghiệm 1
Hàm lượng phèn tối ưu là tại đó có hàm lượng COD sao keo tựu là thấp nhất
Moõ hỡnh keo tuù ( jartest )
Kết quả nghiên cứu
Kết quả trên mô hình đông
4.1.1 Biến thiên pHvà COD của mô hình động
NT vào :nước thải vào
NT sau kị khí : nước thải sau lọc sinh học kị khí
NT sau hiếu khí : nước thải sau lọc sinh học hiếu khí
Bảng 4.1: Sự biến thiên pH và COD của mô hình động
NT vào NT sau kị khí NT sau hieáu khí
NT vào NT sau kị khí
NTsau kị khí NTsau hiếu khí NTvào Đồ thị 4.1: Sự biến thiên nồng độ COD qua các bậc xử lý của mô hình động
NTsau kị khí NTsau hiếu khí NTvào Đồ thị 4.2: Sự biến thiên nồng độ pH qua các bậc xử lý của mô hình động
4.1.2 Hiệu quả xử lí COD của mô hình động
Bảng 4.2 : Hiệu quả xử lí COD của mô hình động.
E( %) E lọc kị khí E lọc hiếu khí E lọc
COD vào E lọc kị khí E lọc hiếu khí E lọc Đồ thị 4.3: Hiệu quả xử lý COD qua các bậc xử lý của mô hình động Nhận xét:
Sau 15 ngày lấy kết quả với thời gian lưu nước 1 ngày, ta thấy : pH:
Nước thải có pH đầu vào từ 6.03 đến 6.39 phù hợp cho quá trình xử lý lọc sinh học kị khí
Sau xử lý lọc sinh học kị khí pH tăng khoảng 1 đơn vị (pH:7.15 – 7.45)
Sau xử lý lọc sinh học hiếu khí pH tăng 8,75 ÷9,25 do vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ có chứa H + làm thức ăn và giải phóng HCO3 -
Mẫu đầu vào luôn có COD dao động từ 2600 ÷3200 Qua lọc sinh học kị khí , COD giảm còn khoảng 800 mg/l Đạt hiệu quả xử lý 68,56% ÷74,68%
Qua lọc sinh học hiếu khí, COD giảm còn 270 mg/l Hiệu quả đạt 64.68% - 67.83%
Trong quá trình lọc sinh học kết hợp kị khí và hiếu khí, lượng COD trong nước thải giảm mạnh tới 89,10% - 93,38% do sự phân hủy chất hữu cơ nhờ hoạt động của các vi sinh vật trong cả hai quá trình Quá trình lọc kị khí giúp phân hủy các chất hữu cơ đơn giản, trong khi quá trình lọc hiếu khí tiếp tục xử lý các chất hữu cơ phức tạp còn lại, giúp đạt được hiệu suất xử lý cao.
Mô hình hoạt động ổn định, hiệu suất lọc cao, nước thải không còn mùi, trong Tuy nhiên nước vẫn con màu vàng cánh gián nhạt.
Mô hình tính hiếu khí lọc sinh học
4.2.1 Với tải trọng 0.3kg/m 3 ngày Bảng 4.3: Tốc độ phân hủy COD theo thời gian ở tải trọng 0.3kg/m 3 ngày
Ngày COD(mg/l) E% pH N(mg/l) P(mg/l)
Vào Ra vào ra vào ra vào ra
CODv CODr E% Đồ thị 4.4: Tốc độ phân hủy COD và hiệu qủa xử lý COD ở tải trọng 0.3kg/m 3 ngày
Thời gian (ngày) pH pHv pHr Đồ thị 4.5: Sự biến thiên pH theo thời gian ở tải trọng 0.3kg/m 3 ngày
- Sau một tuần vận hành kết qủa nghiên cứu cho thấy COD có giảm nhưng không đáng kể, COD từ 300-385mg/l giảm xuống 185-292mg/l, đạt hiệu quả xử lý từ 13.6-41%
- pH tăng từ 1- 1.46 đơn vị
- Ntổng giảm do vi sinh vật sử dụng Nitơ như chất dinh dưỡng cho qúa trình sinh trưởng và phát triển
- Ptổng giảm không đáng kể
- Ở giai đoạn chạy thích nghi ban đầu(2 ngày) hiệu qủa xử lý thấp chỉ đạt khoảng 13.6- 24%, sau đó hiệu qủa xử lý tăng dần và ổn định ở khoảng 38,3-44.2%
Bảng 4.4: Tốc độ phân hủy COD theo giờ ở tải trọng 0.3kg/m 3 ngày
Thời gian(h) COD(mg/l) E% pH
COD E% Đồ thị 4.6: Tốc độ phân hủy COD theo giờ ở tải trọng 0.3kg/m 3 ngày
Thời gian(giờ) pH Đồ thị 4.7: Sưù thay đổi pH theo giời ở tải trọng 0.3kg/m 3 ngày
Hiệu qủa khử COD theo giờ của qúa trình lọc sinh họchiếu khí ở tải trọng 0.3kg/m 3 ngày không cao, COD giảm nhanh sau 8 giờ từ 32mg/l xuống còn 180mg/l đạt 47.1%, các giờ sau COD không giảm mà có chiều hướng tăng nhẹ do qúa trình phân hủy nội bào vì nguồn thức ăn không đủ cungcấp cho hoạt động củ vi sinh vật pH tăng ở 4giờ và 8 giờ,sau đó giảm pH tăng là dovi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ có chứa H + giải phóng HCO3 - Giai đoạn sau pH giảm là do quá trình nitrat hóa giaiû phóng H +
4.2.2 Với tải trọng 0.5kg/m 3 ngày
Bảng 4.5: Kết qủa xác định tốc độ phân hủy COD theo thời gian ở tải trọng
CODv CODr E% Đồ thị 4.8: Sự biến đổi COD và hiệu qủa xử lý COD theo thời gian ở tải trọng 0.5kg/m 3 ngày
Ngày COD v (mg/l) COD r (mg/l) E% pH v pH r
Thời gian (ngày) pH pHv pHr Đồ thị 4.9: Sự biến thiên pH theo thời gian ở tải trọng 0.5kg/m 3 ngày
Trong quá trình tăng tải trọng 0,5kg/m³ trong 3 ngày, COD giảm đáng kể từ 500-595mg/l xuống 246-298mg/l, đạt hiệu suất 50-60% Tải trọng này khiến pH đầu ra tăng đáng kể từ 1,4 đến 1,8 đơn vị Sự gia tăng pH này là do quá trình hoạt động của vi khuẩn sử dụng H+ để giải phóng HCO3-, từ đó tăng độ kiềm của nước Ngoài ra, một số axit hữu cơ bay hơi cũng thoát ra môi trường trong quá trình sục khí, phân hủy tạo ra CO2 và H2O, góp phần vào sự tăng pH.
Bảng 4.6: Tốc độ phân hủy COD theo giờ ở tải trọng 0.5kg/m 3 ngày
Thời gian COD(mg/l) E% pH
COD E% Đồ thị 4.10: Tốc độ phân hủy COD theo giờ ở tải trọng 0.5kg/m 3 ngày
Thời gian(giờ) pH Đồ thị 4.11: Sự thay đổi pH theo giờ ở tải trọng 0.5kg/m 3 ngày Nhận xét:
Kết qủa nghiên cứu tốc độ phân hủy COD theo giờ ở tải trọng 0.5kg/m 3 ngày cho thấy COD giảm nhanh ở 12 giờ từ 500mg/l xuống còn 220mg/l đạt hiệu qủa 56% Đến 24 giờ COD không những không giảm mà còn có chiều hướng tăng lên do qúa trình phân hủy nội bào vì nguồn thức ăn không đủ cung cấp cho hoạt động của vi sinh vật, đến 48 giờ thì COD laị giảm từ 500mg/l xuống 205mg/l đạt 59% pH tăng dần đến 8 giờ và đến 12 giờ thì pH lại giảm xuống 8.93, đến 48 giờ thì pH còn 8,56
4.2.3 Với tải trọng 0.8kg/m 3 ngày
Bảng 4.7: Kết qủa xác định tốc độ phân hủy COD theo thời gian ở tải trọng
Ngày COD v (mg/l) COD r (mg/l) E% pH v pH r
CODv CODr E% Đồ thị 4.12: Sự biến đổi COD và hiệu qủa xử lý COD theo thời gian ở tải trọng 0.8kg/m 3 ngày
Thời gian (ngày) pH pHv pHr Đồ thị 4.13: Sự biến thiên pH theo thời gian ở tải trọng 0.8kg/m 3 ngày
Sau một tuần vận hành ở tải trọng 0.8 kg/m 3 ngày, kết qủa nghiên cứu cho thấy COD giảm một cách nhanh chóng từ 832- 858mg/l xuống còn 269- 250 mg/l đạt hiệu qủa cao Trong hai ngày đầu hiệu quả xử lý thấp khoảng 67.4%, hiệu qủa xử lý ổn định pH đầu ra ở tải trọng này là cao nhất so với hai tải trọng trước, tăng từ 1.4-2.4 ủụn vũ
Bảng 4.8: Kết qủa tốc độ phân hủy COD theo giờ ở tải trọng 0.8kg/m 3 ngày
Thời gian(h) COD(mg/l) E% pH
COD E% Đồ thị 4.14: Tốc độ phân hủy COD theo giờ ở tải trọng 0.8kg/m 3 ngày
Thời gian (giờ) pH Đồ thị 4.15: Sự thay đổi pH theo giờ ở tải trọng 0.8kg/m 3 ngày
Tốc độ phân hủy COD theo giờ ở tải trọng 0.8 kg/m 3 ngày đạt kết qủa như sau:COD giảm nhanh ở 24 giờ từ 848 mg/l xuống còn 341 mg/l đạt 68.16 %.từ 48 giờ sau COD không những không giảm mà còn tăng lên do qúa trình phân hủy nội bào và tại đây hiệu qủa xử lý đạt 55.19% pH ở tải trọng này tương đối ổn định, có tăng giảm nhưng không đáng kể
0.3 0.5 0.8 Đoà thị 4.16: Mối quan hệ giữa hiệu qủa xử lý với các tải trọng
CODv CODr Đồ thị 4.17: Mối quan hệ giữa COD vào, ra với các tải trọng
Trong ba tải 0.3; 0.5; 0.8kg/m 3 ngày thì hiệu qủa xử lý COD ở tải trọng 0.8kg/m 3 ngày đạt cao nhất Sau đó là tải 0.5kg/m 3 ngày và thấp nhất là ở tải trọng 0.3kg/m 3 ngày COD đầu vào tăng dần ở mỗi tải trọng.
Keo tuù
Vì sau khi xử lý hiếu khí hiệu qủa xử lý COD chưa đạt nên phải keo tụ để đạt kết qủa tốt hơn.A
4.3.1 Xác định độ pH tối ưu
Bảng 4.9: Kết qủa thí nghiệm keo tụ với lượng pH tối ưu
COD E% Đồ thị 4.18: Thể hiện hiệu qủa xử lý COD với pH tối ưu
Từ đồ thị trên ta thấy hiệu quả xử lý COD của quá trình keo tụ cao nhất ở giá trị pH =6.42 và pH = 8.09 ứng với hịêu quả xử lý là 82.4% Tuy nhiên, chọn giá trị pH tối ưu là 6.42 vì ở giá trị pH này không cần phải châm thêm acid H2SO4 hoặc xút NaOH
4.3.2 Xác định độ phèn tối ưu
Bảng 4.10: Kết qủa thí nghiệm keo tụ với lượng phèn tối ưu
Hiệu suất xử lý COD cao nhất tại nồng độ phèn 0,3 mg/l và 0,9 mg/l, đạt 88% Tuy nhiên, lượng phèn tối ưu là 0,3 mg/l do hiệu quả kinh tế cao hơn so với nồng độ phèn 0,9 mg/l.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Công nghệ xử lý nưốc thải bằng phương pháp lọc sinh học kị khí và hiếu khí (với vật liệu lọc là sợi nilon ), kết hợp với quá trình keo tụ, cho phép nước thải( được lấy từ phân xưởng xeo của Công ty Tân Vĩnh Hưng ) sau xử lí đạt loại A( về nồng độ COD) , nước trong, hết mùi, hết màu.Phương pháp được dùng vì rẻ tiền, dễ vận hành, ít bị biến động bởi nhiệt và sự thay đổi tải trọng, bùn tao ra ít do đó đỡ mất thời gian xả bùn.Sợi nilon được ưu tiên sử dụng vì đây là một vật liệu lọc mới,rẻ tiền , có độ bám dính tốt, dễ bố trí, diện tích bè mặt riêng lớn
Sau quá trình lọc sinh học nồng độ COD giảm rõ rệt từ (2600 – 3200 mg/l) xuống còn khoảng 270 mg/l, đạt hiệu suất lên đến 90,50 %.Trong đó:
- Hiệu quả xử lí của quá trình lọc sinh học kị khí là 68,56 – 74,68 %
- Hiệu quả xử lí của quá trình lọc sinh học hiếu khí là 64,68 – 67,83 %
Nồng độ phèn tối ưu để keo tụ là: 0,3 mg/l Độ pH tối ưu để keo tụ khoảng 6,42
Thời gian lưu nước thích hợp là 01 ngày đêm( 24 h)
Mặc dù, phân xưởng xeo hầu như không dùng hóa chất tring công nghệ sản xuất, nhưng nước thải của phân xưởng lại có lưu lượng lớn , hàm lượng chất hữu cơ cao ( 2600 – 3200 mg/l ), đục, mùi khó chịu …Do đó, công ty cần phải có biện pháp xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường để tránh tình trạng gây môi trường
Phương án đề tài đưa ra phù hợp với tình trạng phân xưởng xeo thuộc Công ty Tân Vĩnh Hưng, có thể tận dụng được hệ thống xử lý củ trước đây của Công ty, hiệu quả xử lý cao , nồng độ COD sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải Tuy nhiên, để hạn chế được sự phát sinh ô nhiễm , Công ty cần áp dụng biện pháp sạch hơn trong sản xuất, tận dụng triệt để hơn nước thải , bột giấy mà quá trình sản xuất tạo ra
1 GS TSKH Lê Huy Bá(1997),Môi trường, NXB Khoa Học &Kỹ Thuật, Hà Nội
2 Doãn Thái Hòa (2005), Bảo vệ môi trường trong công nghệ giấy và bột giấy, NXB Khoa Học &Kỹ Thuật, Hà Nội
3 Nguyễn Đức Lượng (chủ biên) và Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), Công nghệ sinh học môi trường- Tập 1 : Công nghệ xử lý nước thải, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, TP.HCM
4 TS Đặng Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Hà Nội
5 Trần Văn Nhân &Ngô Thị Nga (1999), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa Học &Kỹ Thuật, Hà Nội
6 Nguyễn Văn Phước, Kỹ thuật xử lý nước thải công nghiệp, Trường Đại học kỹ thuật TP.HCM, TP.HCM
7 Kỹ sư Phạm Đình Trị (1988), 380 phương thức hóa học phục vụ đời sống –Tập 1, NXB TP.HCM –Báo bàn tay sáng tạo –liên hiệp xã TCN- TCN, TP.HCM
8 Đề tài nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy giấy và sản xuất bột giấy ( 1996),Viện Tài Nguyên Môi Trường- ĐH Quốc Gia TP.HCM, TP.HCM
9 TCVN -4556-88 ÷4583-88- Nước thải, phương pháp phân tích lý hóa – viện vệ sinh dịch tễ-Bộ Y tế và Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng (1988)
10 Những tài liệu về công nghệ sạch hơn trong công nghệ sản xuất giấy 11 Và một số tài liệu khác có liên quan đến ngành công nghiệp sản xuất giaáy
Phụ lục : Nước thải công nghiệp Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chaát oâ nhieãm (TCVN 5945 – 1995)
TT Thông số Đơn vị Giới hạn trị số
12 Dầu mỡ khoáng mg/l KPHĐ 1 5
13 Dầu động thực vật mg/l 5 10 30
31 Tổng hoạt độc phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 -
32 Tổng hoạt độc phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 -
KPHĐ : Không phát hiện được
