Nghiên cứu công nghệ xử lý vi sinh nước thải sản xuất bột giấy của công ty cổ

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tôi, số liệu luận văn trung thực, tác giả cho phép sử dụng không chép tài liệu khoa học Học viên Đặng Việt Cƣờng LỜI CẢM ƠN Với lòng trân trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Phan Huy Hoàng hướng dẫn tận tình, động viên tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô Bộ môn Công nghệ Xenluloza& Giấy – Viện kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em đóng góp quý báu Em xin chân thành cảm ơn bạn học viên cao học khóa 2013B người đồng hành giúp đỡ em nhiều trình nghiên cứu đề tài Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi để em nghiên cứu hoàn thành luận văn Cũng này, Em xin chân thành cảm ơn Viện sau Đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội, quan tâm tạo điều kiện cho em thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên Đặng Việt Cƣờng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược ngành Giấy 1.2 Sơ lược Công ty cổ phần Giấy An Hoà 1.3 Nước thải nhà máy sản xuất bột Giấy 10 1.3.1 Sản xuất bột Giấy phản ứng xẩy trình nấu bột Giấy 10 1.3.1.1 Cấu tạo biến đổi lignin trình nấu bột Giấy 12 1.3.1.2 Cấu tạo biến đổi trình nấu bột polysaccarit 14 1.3.2 Đặc tính nước thải nhà máy sản xuất bột Giấy 16 1.3.3 Thành phần dịch đen sau trình nấu bột giấy 18 1.3.4 Tác động nước thải nhà máy Giấy đến môi trường 20 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải nhà máy sản xuất bột giấy giấy 22 1.4.1 Phương pháp xử lý học 22 1.4.2 Xử lý nước thải thải phương pháp hóa học 25 1.4.3 Phương pháp xử lý vi sinh 26 1.4.4 Cơ sở lựa chọn phương pháp 29 1.5 Tổng quan vi sinh vật đặc tính vi sinh vật 30 1.5.1 Dinh dưỡng vi sinh vật 31 1.5.2 Các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến vi sinh vật 31 1.5.3 Quá trình trao đổi chất phân giải hợp chất hữu vi sinh vật 32 Chƣơng : VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Vật liệu Hóa chất 34 2.1.1 Mẫu bùn nước thải 34 2.1.2 Hóa chất, thiết bị 34 2.2 Phương pháp nghiên cứu 34 2.2.1 Lấy mẫu 34 2.2.2 Chuẩn bị bùn hoạt tính 35 2.2.3 Xử lý nước thải bàng phương pháp vi sinh 35 2.3 Phân tích thông số đặc trưng nước thải 37 2.3.1 Xác định nhu cầu oxi hóa học (COD) 37 2.3.1.1 Xác định mẫu thử 38 2.3.1.2 Phép thử trắng 38 2.3.1.3.Thử kiểm chứng 39 2.3.1.4.Tính toán kết 39 2.3.2 Xác định nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5) 40 2.3.2.1.Chuẩn bị dung dịch thử 40 2.3.2.2.Tiến hành 40 2.3.2.3 Phân tích kiểm tra 41 2.3.2.4 Tính toán kết 42 2.3.3 Xác định tổng lượng chất rắn TS 42 2.3.4.Xác định hàm lượng rắn lơ lửng SS 42 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1.Các tiêu nước thải công ty cổ phần Giấy An Hòa 43 3.2 Đánh giá khả xử lý vi sinh vật 43 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ giống 45 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian xử lý 47 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng dinh dưỡng bổ sung 49 3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ xử lý 51 3.7 Đánh giá ảnh hưởng việc quay vòng giống 52 3.8 Qui trình xử lý hiếu khí nước thải công ty cổ phần giấy An hòa 54 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VPPA : Hiệp hội Giấy Bột giấy Việt Nam Adt Tấn khô gió : MDK : Mức dùng kiềm BOD5 : Nhu câu oxi sinh hóa COD : Nhu cầu oxi hóa học DO : Hàm lượng oxi hòa tan TS : Tổng lượng chất rắn SS : Tổng lượng rắn lơ lửng NT : Nước thải CP : Cổ phần DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: QCVN 12-2008/BTNMT 36 Bảng 3.1 thông số đặc trưng nước thải đưa vào xử lý 43 Bảng 3.2 : Sự biến đổi COD mẫu sau trình xử lý vi sinh 44 Bảng 3.3 Sự thay đổi giá trị COD điều kiện nhiệt độ xử lý khác 51 Bảng 3.4 Các thông số đặc trưng nước thải sau trình xử lý hiếu khí 54 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải công ty cổ phần Giấy An Hòa Hình 1.2 Sơ đồ qui trình sản xuất bột theo phương pháp sunphat 11 Hình 1.3 Sơ đồ trình xử lý yếm khí 27 Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước thải 34 Hình 2.2 Xử lý nước thải phương pháp vi sinh 35 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn thay đổi COD mẫu theo tỷ lệ giống bổ sung 46 Hình 3.2 : Đồ thị biểu diễn thay đổi COD mẫu theo thời gian xử lý hiếu khí 48 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn thay đổi (giảm) COD (%) sau trình xử lý 50 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn giá trị COD nước thải sau xử lý 53 MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, với phát triển khoa học công nghệ giúp cho kinh tế phát triển với nhiều nhà máy công nghiệp lớn gây nhiều ảnh hưởng có hại đến môi trường Các khu công nghiệp nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường sống với rác thải công nghiệp, nước thải, bụi khói lò, tiếng ồn, rác thải, nước thải công nghiệp có hợp chất hữu khó bị phân huỷ có khả tích luỹ sinh học làm ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến đời sống sức khoẻ người Trong công nghiệp giấy, dịch đen sau nấu bột nước thải khâu trình sản xuất có hàm lượng hợp chất hữu cao có nhiều hoá chất khác độc hại không xử lý tốt thải môi trường gây ô nhiễm lớn cho môi trường xung quanh nước phát triển, nước tiên tiến nhà máy làm việc với dây chuyền khép kín có thêm khâu thu hồi tái sử dụng xử lý chất thải Dịch kiềm đen sau nấu thu hồi đưa cô đặc, đốt, xút hoá để tái sử dụng hoá chất; nước trắng xeo, nước rửa lưới chăn lắng, tuyển để tận dụng bột nước trong, giảm thiểu chất thải môi trường Ở công ty cổ phần giấy An Hòa, Tuyên Quang, với thành phần phức tạp chứa nhiều tác nhân gây ô nhiễm, nước thải nhà máy giấy có ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường Ở công ty CP giấy An Hoà, nước thải chưa xử lý triệt để, thải trực tiếp dòng sông Lô, gây ô nhiễm cho nguồn nước, ảnh hưởng đến đời sống người dân môi trường xung quanh Nước thải bao gồm nhiều xơ sợi, nhiều dẫn xuất lignin hợp chất cao phân tử vòng thơm hóa chất khác Đây hợp chất khó bị phân huỷ thải trực tiếp Sông Lô gây ô nhiễm lớn đến nguồn nước Trong nguồn nước Sông Lô nguồn nước cung cấp nước cho Thành phố Tuyên Quang Thành Phố Việt Trì không xử lý nước thải nhà máy gây ảnh hưởng tới sức khỏe hàng triệu người sống địa bàn hai thành phố Do vấn đề xử lý ô nhiễm nước thải nhà máy giấy nói chung nhà máy giấy An Hòa nói riêng vấn đề cấp bách Có nhiều phương pháp để xử lý nước thải nhà máy giấy, phương pháp xử lý sinh học mang lại hiệu đáng kể kỹ thuật lẫn kinh tế Ngoài ra, có nhiều qui trình xử lý nước thải nói chung xử lý nước thải ngành giấy nói riêng áp dụng vào thực tiễn Và hầu hết qui trình này, kết hợp giai đoạn phương pháp xử lý khác xử lý lý, hóa lý vi sinh để đưa qui trình xử lý cho kết tốt Vì khuân khổ đề tài luận văn chọn đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý vi sinh nước thải sản xuất bột giấy Công ty cổ phần Giấy An Hòa” mong muốn xử lý hiệu nước thải công ty CP giấy An Hòa đáp ứng yêu cầu đề COD tương đối thấp tương ứng 124 mg/l 105 mg/l Tuy nhiên sau trình xử lý yếm khí ngày với tỷ lệ giống bổ sung 1% 3% cho giá trị COD thấp cụ thể 96 mg/l 115 mg/l Giá trị thấp so với giá trị COD thải môi trường theo QCVN 12 : 2008/BTNMT Như trình xử lý hiếu khí (2 ngày) cho kết tương đương trình kết hợp xử lý yếm khí ngày hiếu khí ngày, tốt hẳn trình xử lý yếm khí (7 ngày ngày) Vấn đề giả thiết bùn hoạt tính hoạt tính lấy từ cống xả nhà máy có nhiều vi sinh vật hoạt động điều kiện hiếu khí (lượng vi sinh vật yếm khí chiếm phần ít) dùng bùn hoạt tính cho trình xử lý hiếu khí cho kết tốt \ Bên cạnh theo nghiên cứu trước [18,22] COD từ 4000 trở lên phương pháp xử lý yếm khí có hiệu Còn COD từ 2000- 4000 tùy thuộc vào điều kiện áp dụng phương pháp xử lý COD từ 2000 trở xuống dùng phương pháp xử lý hiếu khí Do chọn sử dụng bùn hoạt tính lấy từ cống xả nhà máy cho trình xử lý hiếu khí 3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ giống Để mô tả động học trình xử lý vi khuẩn người ta thường sử dụng phương trình Monod [3,9]: (ds/dt) = ks*s*x/(k’s+u) : (ds/dt) tốc độ sử dụng chất ks: số tốc độ k’s: nồng độ tốc độ sử dụng chất đạt giá trị nửa tốc độ lớn x: khối lượng vi khuẩn u: nồng độ chất Từ phương trình ta thấy lượng vi khuẩn có ảnh hưởng lớn đến trình xử lý nước thải Để nghiên cứu ảnh hưởng lượng vi khuẩn sử dụng, tỷ lệ giống bổ sung 0,25%, 0,5%, 1%, 2%, 3%, 5%, 7% thể tích Tiến hành xử lý nước thải với điều kiện xử lý sau: - Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ phòng (33oC) 45 - Thời gian: 48h hiếu khí - Tỷ lệ giống bổ sung: thay đổi từ 0,25-7% - Bổ sung dinh dưỡng theo tỷ lệ: BOD5 : N : P = 100 : : Sau trình xử lý, phân tích giá trị COD nước thải thu trình bày đồ thị 3.1 450 400 Giá trị COD, mg/l 350 300 250 200 150 100 50 0.25 0.5 Tỷ lệ giống bổ sung, % Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn thay đổi COD mẫu theo tỷ lệ giống bổ sung Dựa vào đồ thị ta thấy với thời gian xử lý hiếu khí tỷ lệ bổ sung dinh dưỡng với tỷ lệ giống vi khuẩn bổ sung khác cho kết COD khác Khi tăng tỷ lệ giống bổ sung từ 0,25% lên 1% COD nước thải sau xử lý giảm Điều tuân theo lý thuyết động học trình xử lý vi khuẩn (phương trình Monod), giải thích tỷ lệ giống bổ sung tăng, lượng vi khuẩn bổ sung vào nước thải tăng lên, tốc độ sử dụng chất tăng lên Hay nói cách khác, lượng vi khuẩn bổ sung nhiều làm cho chất hữu nước thải bị phân hủy nhiều, COD giảm Tuy nhiên, tăng tỷ lệ giống bổ sung lên 2, 3, 5, 7% lúc COD nước thải sau xử lý lại tăng dần lên Điều giải 46 thích là, bổ sung nhiều vi khuẩn (lớn lượng vi khuẩn tối ưu), dưỡng chất bổ sung không đủ gây khó khăn cho hoạt động vi sinh vật (môi trường không thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động), hiệu sử dụng chất không cao Bên cạnh đó, trình trao đổi chất, chúng nhận chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh khối chúng tăng lên Thông thường hình thành phát triển tế bào bù đắp cho lượng tế bào già bị chết Nhưng dưỡng chất không đủ, môi trường không thuận lợi hạn chế gây trở ngại cho việc hình thành phát triển tế bào [9] Khi tốc độ chết vi sinh vật cũ lớn tốc độ hình thành sinh trưởng vi sinh vật Dần dần làm cho vi sinh vật bị chết dần mà thay Chính yếu tố làm cho COD nước thải tăng lên Như vậy, thấy điều kiện thí nghiệm, sử dụng vi sinh vật từ bùn hoạt tính thu nhận cống xả nhà máy lượng vi sinh vật bổ sung tối ưu khoảng 1% (thể tích) so với nước thải xử lý Sau trình xử lý hiếu khí, với tỷ lệ giống bổ sung tối ưu cho kết COD thấp khoảng 96 mg/l giá trị COD giảm 93,1% so với nước thải ban đầu Do đó, tỷ lệ giống bổ sung 1% lựa chọn cho nghiên cứu 3.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian xử lý Xử lý hiếu khí trình phân hủy hợp chất hữu nước thải nhờ vi sinh vật hiếu khí Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxi để oxi hóa hợp chất hữu tới sản phẩm cuối CO2, H2O Quá trình oxi hóa diễn tác dụng hàng loạt enzim có tế bào vi sinh vật, vi sinh vật sử dụng hợp chất hữu làm nguồn cung cấp lượng vật liệu cho trình sinh tổng hợp Với điều kiện khác không thay đổi, không đủ thời gian cần thiết trình trao đổi chất công đoạn xử lý hiếu khí diễn phần, trình phân hủy chất hữu diễn không triệt để Do đó, cần phải đảm bảo khoảng thời gian định đảm bảo trình trao đổi chất diễn hoàn toàn để phân hủy chất hữu nước thải cách tối đa 47 Đã nghiên cứu ảnh hưởng thời gian xử lý cách tiến hành xử lý nước thải thời gian xử lý khác nhau, cụ thể sau: - Thời gian: 16, 24, 36, 48 h - Tỷ lệ giống bổ sung: 1% - Bổ sung dinh dưỡng theo tỷ lệ: BOD5 : N : P = 100 : : Sau trình xử lý, xác định đặc trưng COD nước thải thu biểu diễn đồ thị 3.2 Hình 3.2 : Đồ thị biểu diễn thay đổi COD mẫu theo thời gian xử lý hiếu khí Với tỷ lệ giống bổ sung, chất dinh dưỡng trình xử lý hiếu khí với thời gian khác cho giá trị COD mẫu khác biểu diễn đồ thị Do thấy thời gian có ảnh hưởng đến khả hoạt động vi sinh vật, ảnh hưởng đến trình phân hủy hợp chất hữu nước thải cho ta giá trị COD khác Tuy nhiên, từ đồ thị nhận rằng, thời gian xử lý dài cho giá trị COD thấp Điều phù hợp với lý thuyết thực tế nghiên cứu công trình nghiên cứu trước đưa [4,15] 48 Sau trình xử lý hiếu khí 48h cho kết COD thấp khoảng 96 mg/l, với mức giảm giá trị COD giảm 84,1 % so với nước thải sau công đoan xử lý lý , giá trị đáp ứng yêu cầu xả thải QCVN 12: 2008/BTNMT đưa Do xét đến tính thực tiễn sản xuất công nghiệp tính hiệu kinh tế, thời gian xử lý bể hiếu khí lâu đủ bể chứa để lưu giữ hiệu kinh tế Vì vậy, không tiếp tục nghiên cứu với thời gian xử lý lâu 48h lựa chọn thời gian xử lý hiếu khí 48h thời gian xử lý thích hợp cho nghiên cứu 3.5 Nghiên cứu ảnh hƣởng dinh dƣỡng bổ sung Các vi sinh vật sử dụng chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng [4,5,7] Trong trình trao đổi chất, chúng nhận chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh khối chúng tăng lên Vi khuẩn vi sinh vật sống dùng chất hữu có nước thải chất dinh dưỡng bổ sung (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành chất trơ không hòa tan thành tế bào Theo nghiên cứu công bố [4,5,7,9], thông thường với công đoạn xử lý hiếu khí, tỷ lệ dinh dưỡng bổ sung BOD5 : N : P = 100 : : Trong trình xử lý nước thải nhà máy sản xuất bột giấy giấy, việc bổ sung muối vô chứa nitơ phốtpho cần thiết để cung cấp đủ dưỡng chất thiết yếu cho vi sinh vật Bên cạnh, N P số nguyên tố kim loại dạng vi lượng cần thiết cho trình hoạt động vi khuẩn Trong đó, nguyên tố quan trọng Fe, K, Ni Mo Tuy nhiên, thông thường dịch thải nhà máy sản xuất bột giấy giấy có chứa đủ nguyên tố vi lượng nên trình xử lý vi sinh không thực cần thiết phải bổ sung Bên cạnh đó, lại có loại nước thải có tượng phú dưỡng nghĩa có dư dưỡng chất (cả N, P nguyên tố vi lượng) Với nguồn nước thải kiểu lại không cần bổ sung dưỡng chất tiến hành xử lý vi sinh, mà phải loại bỏ phần dư chất dinh dưỡng Do tiến hành thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng việc bổ sung dinh dưỡng N, P đến hiệu trình xử lý với điều kiện xử lý sau: 49 - Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ phòng (33oC) - Thời gian: 48 h - Tỷ lệ giống bổ sung: 1% - Bổ sung dinh dưỡng: có bổ sung (theo tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : : 1) không bổ sung Kết trình xử lý thể đồ thị 3.3 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn thay đổi (giảm) COD (%) sau trình xử lý Nhìn vào đồ thị ta thấy, trình xử lý vi sinh vật (có bổ sung không bổ sung dưỡng chất) làm giảm COD nước thải Điều chứng tỏ vi sinh vật hoạt động không bổ sung dinh dưỡng, nhiên bổ sung dinh dưỡng cho hiệu xử lý tốt hẳn, với việc làm giảm khoảng 84% giá trị COD nước thải ban đầu Bởi thông thường nước thải nhà máy sản xuất bột giấy giấy có chứa thành phần dinh dưỡng (các nguyên tố vi lượng, N, P) mức độ nên đảm bảo dưỡng chất cho vi sinh vật trao đổi chất Vì vi sinh vật có khả phát triển hoạt động để phân hủy chất hữu Tuy nhiên, hàm lượng dinh dưỡng cho vi sinh vật không đủ nên sau thời gian ảnh hưởng đến khả hoạt động chúng làm cho trình xử lý nước thải không đạt hiệu cao Do kết luận 50 việc bổ sung dưỡng chất cho vi sinh vật trình xử lý nước thải từ công ty cổ phần giấy An Hòa cần thiết 3.6 Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ xử lý Nhiệt độ yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến trình xử lý nước thải phương pháp vi sinh tác động đến phát triển hoạt động vi sinh vật Trong trình xử lý hiếu khí bùn hoạt tính, nhiệt độ cao (khoảng 50-60oC) phân tán bùn hoạt tính tăng cường ổn định lắng xuống bùn hoạt tính giảm [9,10,13,20,21] Khi nhiệt độ cao này, bùn hoạt tính bị phân tách nhỏ thành hạt bé sinh vật dạng sợi phát triển mạnh Chính điều làm giảm hiệu chuyển hóa, phân hủy chất vi sinh vật nước thải Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến trình xử lý hiếu khí với điều kiện thực nghiệm sau: - Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ phòng (33oC), 40oC, 50oC - Thời gian: 48 h - Tỷ lệ giống bổ sung: 1% - Bổ sung dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : : Sau trình xử lý, kết việc giảm số COD nước thải tổng hợp bảng 3.3 Bảng 3.3 Sự thay đổi giá trị COD điều kiện nhiệt độ xử lý khác TT Nhiệt độ xử lý Nhiệt độ phòng (33oC) 84,1 40oC 79,4 50oC 62,5 Mức suy giảm giá trị COD, % Ghi Từ kết trình bày bảng 3.3 ta thấy, nhiệt độ cao cho kết phân hủy chất hữu nước thải giảm, đồng nghĩa với giảm COD mẫu nước thải giảm Không có khác nhiều kết COD thu điều kiện xử lý 33oC (nhiệt độ phòng) 40oC Trong xử lý 50oC cho kết 51 COD nước thải sau xử lý cao tức mức giảm COD Điều kiện nhiệt độ thích hợp để làm giảm giá trị COD tối đa khoảng 30- 40oC Kết thu trùng với kết nghiên cứu đưa [9-11] Trong trình xử lý hiếu khí, bùn hoạt tính hình thành mà hạt nhân phần tử cặn lơ lửng Khi loại vi khuẩn hiếu khí phát triển dần với động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn… tạo nên bùn màu nâu sẫm, có khả hấp thụ chất hữu hòa tan, hạt keo chất không hòa tan phân tán nhỏ Dẫn đến bể aeroten lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, tiếp diễn đến chất thải cuối thức ăn vi sinh vật Nếu xử lý nhiệt độ cao, bùn hoạt tính bị phân tách nhỏ thành hạt bé sinh vật dạng sợi phát triển mạnh làm giảm khả hoạt động vi sinh vật Ở điều kiện làm giảm số lượng loài vi khuẩn có nước thải, làm giảm tốc độ vận chuyển oxy Bên cạnh đó, chủng vi khuẩn thích nghi với nhiệt độ cao khả phân hủy chất hữu chủng vi khuẩn thích nghi với nhiệt độ trung bình [9,10] Chính vấn đề giải thích cho việc xử lý nước thải nhiệt độ phòng (khoảng 33oC) cho kết xử lý tốt Nhiệt độ lựa chọn cho nghiên cứu 3.7 Đánh giá ảnh hƣởng việc quay vòng giống Vi khuẩn vi sinh vật sống dùng chất hữu chất ding dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành chất trơ không hòa tan thành tế bào Dẫn đến bể aeroten lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau tách bể lắng đợt 2, phần quay trở lại đầu bể aeroten để tham gia xử lý nước thải theo chu trình Quá trình tuần hoàn bùn hoạt tính nhằm tận dụng phần vi khuẩn hoạt động tốt có bùn hoạt tính Các nghiên cứu giới xử lý nước thải vi khuẩn xử lý thực việc tuần hoàn vi khuẩn đạt kết tốt [4,18] Khi ta đưa vi khuẩn vào môi trường nước thải, chưa quen với điều kiện môi trường vi khuẩn bị ức chế thời gian làm quen, dẫn tới hiệu xử lý Nếu ta sử dụng vi khuẩn quen với môi trường kết hợp với vi khuẩn làm tăng 52 hiệu xử lý Do đó, tiến hành thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng việc tuần hoàn bùn hoạt tính đến kết xử lý nước thải Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến trình xử lý hiếu khí với điều kiện thực nghiệm sau: - Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ phòng (33oC) - Thời gian: 48 h - Tỷ lệ giống bổ sung: Sử dụng vi khuẩn tuần hoàn lại có kết hợp thêm 0,5% 0,75% giống - Bổ sung dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : : Giá trị COD nước thải sau xử lý trình bày đồ thị 3.4 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn giá trị COD nước thải sau xử lý Từ đồ thị ta thấy quay vòng giống cho thấy hiệu xử lý vi khuẩn tốt, COD giảm mạnh so với ban đầu Khi sử dụng bùn hoạt tính tuần hoàn cộng với bổ sung 0,5% vi khuẩn cho giá trị COD cao so với trường hợp sử dụng bùn hoạt tính tuần hoàn cộng với bổ sung 0,75% vi khuẩn mới, cao trường hợp bổ sung 1% giống Điều giải thích bùn hoạt tính tuần hoàn lượng vi sinh vật hoạt động bổ sung 0,5% giống chưa đủ lượng giống cần thiết cho trình phân hủy chất (như nghiên cứu 53 phần bổ sung 1% giống cho kết xử lý tốt nhất) Hơn nữa, nước thải chứa chất hữu khó phân hủy sinh học, cần có thời gian để chuyển hóa Cho nên phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải tách riêng sục khí oxy cho chúng tiêu hóa hết thức ăn hấp thụ, trình gọi tái sinh bùn hoạt tính Tuy nhiên nghiên cứu trình tái sinh bùn hoạt tính chưa đạt hiệu cao Khi xử lý với điều kiện sử dụng bùn hoạt tính tuần hoàn cộng với bổ sung 0,75% vi khuẩn cho kết COD nước thải sau xử lý khoảng 90 mg/l, thấp sử dụng 1% giống Như sau trình xử lý ta thu mẫu có giá trị COD thấp, 90 mg/l đạt yêu cầu theo QCVN 12 : 2008/BTNMT 3.8 Qui trình xử lý hiếu khí nƣớc thải công ty cổ phần giấy An hòa Từ kết nghiên cứu đưa chế độ công nghệ qui trình xử lý hiếu khí nước thải công ty cổ phần Giấy An Hòa (sau công đoạn xử lý lý để loại bỏ sơ chất rắn lơ lửng) sau: - Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ phòng (33oC) - Thời gian: 48 h - Tỷ lệ giống bổ sung: Sử dụng vi khuẩn tuần hoàn lại có kết hợp thêm 0,75% giống - Bổ sung dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : : Bảng 3.4 Các thông số đặc trưng nước thải sau trình xử lý hiếu khí Chỉ tiêu ĐVT NT sau xử lý lý NT sau xử lý hiếu khí COD mg/l 604 91 BOD mg/l 164 36 SS mg/l 35 - 6,5-7 6,5-7 pH Để xác thực lại hiệu trình xử lý vi sinh sau tìm điều kiện công nghệ thích hợp, tiến hành xử lý nước thải với chế độ công nghệ thích hợp trình bày Các thông số đặc trưng nước thải sau xử lý trình bày bảng 3.4 54 Các kết thông số đặc trưng nước thải sau xử lý hiếu khí cho thấy rằng, sau xử lý thông số nước thải thu đạt yêu cầu xả thải đề theo QCVN 12: 2008/BTNMT 55 KẾT UẬN Đã xác định số đặc trưng nước thải công ty cổ phẩn Giấy An Hoà, Tuyên Quang Đã thu nhận, tách lọc bùn hoạt tính cống xả nhà máy để sử dụng làm nguồn cung cấp vi sinh vật cho tình xử lý vi sinh Bùn hoạt tính thể hiệu cao việc xử lý nước thải nhà máy giấy An Hòa Việc kết hợp sử dụng tuần hoàn vi khuẩn cộng với bổ sung thêm tỉ lệ giống thích hợp thu hiệu Đã làm giảm COD mẫu nước thải xuống 91 mg O2/l đạt yêu cầu theo QCVN 12: 2008/BTNMT Đã tìm qui trình xử lý thích hợp: Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ phòng (33oC) Thời gian: 48 h Tỷ lệ giống bổ sung: Sử dụng vi khuẩn tuần hoàn lại có kết hợp thêm 0,75% giống Bổ sung dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : : Sau trình xử lý nước thải đạt yêu cầu theo QCVN 12: 2008/BTNMT phép thải môi trường 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Ngọc Bảo (2013), Hiệp hội giấy bột giấy Việt Nam, Báo cáo hội nghị Paper Vietnam 2013 Doãn Thái Hoà (2005), “Bảo vệ môi trường công nghiệp bột giấy giấy”, nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phan Huy Hoàng (2005), “Nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy giấy Hòa Bình”, Đồ án tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2009), “Công nghệ xử lý nước thải”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan, “Giáo trình công nghệ môi trường”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Hồ Sĩ Tráng (2003), “Cơ s hóa học gỗ xenluloza”, Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Viện Công nghệ môi trường (2009),“Sổ tay công nghệ xử lý nước thải công nghiệp” Bajpai Pratima (2010), “Environmentally Friendly Production of Pulp and Paper” John Wiley and Sons Chandrashekhar Tripathi (1999), “Thermophilic Aerobic Biological Treatment of Bleached Kraft Pulp Mill Effluent and its Effect on Floc Formation and Settleability”, Doctor Thesis, University of Toronto, Canada 10 Flippin T H., and Eckenfelder W W (Jr) (1994), “Effect of Elevated Temperature on the Activated Sludge Process”, Tappi Env Conf , 947-950, Portland Oregon 11 Frostell, B (1985), "Process control in anaerobic wastewater treatment", Wat Sci Tech 17:173-189 12 Herbert Sixta (2006), “Handbook of Pulp”, Vol.1-2, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA 57 13 Lee, E-G-H, Muelier, J-C., and Walden, CC (1978), “Aerated Lagoon Treatment of Bleached Kraft Mill Efnuents at High Temperature”, CPPA Trans Technol Sect 4(1) 104- 109 14 Lee, J.W., Peterson, D.L and Stickney, A.R (1989), "Anaerobie treatment of pulp and paper mill wastewater", Tappi Envir Conf., pp 473-496 15 Liu Hua-Wu (1995), “Anaerobic-Aerobic biological treatment of effluent of chemical thermo-mechanic pulp mill”, Doctoral Thesis, University de Quebec, Canada 16 Monica Ek, Goran Gellerstedt, Gunnar Henriksson (2009), “Pulp and Paper Chemistry and Technology”, Vol.1-2, Walter de Gruyter GmbH&Co, Berlin 17 Pertti Hynninen (2000), “Environmental Control”, Book 19, Fapet Oy and TAPPI Press 18 Pokhrel, D and Viraraghavan, T (2004), “Treatment of pulp and paper mill wastewater: a review”, The Science of the Total Environment, 333, 37–58 19 Rintala Jukka and Pertti (1988), “Anaerobic-aerobic treatment of thermomechanical pulping effluents”, Tappi Journal 20 Saunamäki, R (1997), “Activated sludge plants in Finland”, Water Science and Technology, 35, 235–243 21 Servizi J.A and Gordon R.W (1986), “Detoxification of TMP and CTMP effluents alternating in a pilot scale aerated lagoon”, Pulp & Paper Canada, 87,1117 22 Suchochleb, k A (1998), “Kinetic Siudies of Thermophilic Biological Treatment of Bleached Kraft Pulp Mill Efluent”, Diploma Thesis, Technische Fachhochschule, Berlin 23 Thompson, G., Swain, J., Kay, M., and Forster, C (2001), “The treatment of pulp and paper mill effluent: a review”, Bioresource Technology, 77(3), 275–286 24 Ugurlu, M., Gurses, A., Dogar, C., Yalcin, M (2008), “The removal lignin and phenol from paper mill effluents by electrocoagulation”, Journal of Environmental Management, 87, 420–428 58 25 Voss, R.H and Rapsomatiotis, A (1985), "An improved solvent extractionbased procedure for the GC analysis of resin and fatty acids, in pulp mill effluent", Pulp and Paper Canada Annual Report, pp 205-214 59