TẠP CHI KHOA HỌC ĐHQGHN, KHTN & CN, T.XVIII, Số 2002 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP x LÝ NƯỚC THẢI CỨA XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT GIÂY LAM KINH - THANH HOÁ N g u y ễ n K iểu H ưng, Đỗ Q u a n g H uy, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Đ in h Ngọc T ấ n Viẹn Hoá học Quân sự, Bộ Qc phòng Đ ặ t v ấ n đ ề _ Công n ểhiệp ẽiắy chiếm vị trí quan trọng q trìn h ph át triển kinh tê xã hội Năm 1980 sản lượng giấy caton th ế giới xấp xỉ 214 triệu tấn/năm Theo dự đoán nh khoa học Mỹ yêu cầu sản xuất giấy caton năm 2000 th ế giới 300 triệu tấn/năm Tính đến 1995 mức tiêu th ụ bình qn đầu người toàn th ê giới 48,7kg/năm, tăng 4,2kg so vối năm 1991 [4], Mức tieu thụ giấy ỏ nưóc Đơng Nam Á năm 1995 66,9% mức tiêu thụ bình quân T hế giới Việt Nam, cơng nghiệp giấy nói chung rấ t nhỏ bé Gần đây, lực sản xuất nước đạt khoảng 150 170 nghìn tấn/năm Theo dự đốn chuyên gia ngành giấy, năm 2000 công suất ngành đạt khoảng 500 - 700 nghìn tấn/năm , đến năm 2001 nhu cầu sử dụng giấy lên tới - triệu tấn/năm [3 4], Đi kèm yới tăng trương nhu cầu sử dụng vậy, công nghiệp giấy gây cac tác động lớn ảnh hưởng đến sinh giới, tính đa dạng sinh học nguồn lợi sinh vât Những chất thải xí nghiệp sản xuất giấy Lam Kinh - Thanh Hố nói riêng khơng ngồi tác động nêu đề cập đến nghiên cứu T h ự c n g h iệ m 2.1 H oá c h ấ t: Dung dịch Kali bicromat 0,25N; axit sunfuric, d = 84' Muối Mohr Fe(NH )2(S 4) 0,25N; Chỉ thỉ feroin, dung dịch 50/0; NaCl, dung dịch bão hoà FeCl2, dung dịch IM; Ca(OH2); Al(SO,);, Ag2S 4, Hg2S 4, KH2P 4i N a H C , 2.2 M áy đo: Máy đo pH - Metter Hana HI 8314; Máy đo chất lượng nước (DO)WQC - 20A, N hật Bản; Máy so màu ANA - 7A, N hật Bản 2.3 L ấ y m â u : Nưốc th ả i lấy xí nghiệp sản xu ất giấy Lam Kinh T hanh Hoá từ nhiều điểm thời gian khác n h au (chủ yếu ỏ phận nấu xeo giấy, khu rửa bột) Mâu lấy bình nhựa PVC lit bảo quản tủ lanh (5°C) 21 Nguyễn Kiều Hưng, Đ ỗ Q u a n g Huy, Đ in h Ngọc T ấn 22 Quá trìn h xử lý chia th n h giai đoạn: x lý sơ bộ, xử lý yếm khí kỹ th u ậ t UASB, xử lý phương pháp hiếu khí b ù n h o ạt tính Kết q uả th ả o lu ậ n 3.1 P h n tíc h nước th ả i Kết phân tích nước thải xí nghiệp sản x u ất giấy Lam Kinh - Thanh Hoá điểm lấy mẫu khác n hau trìn h bày bảng B ả n g 1: Kết phần tích nưốc thải Các th ôn g số pH ss COD bod5 Nxổng ^Tổng Đơn vị tín h mg/1 mgA mg/1 mg/1 mg/1 Đ iểm lấy m âu 11,8 318 15.000 7.800 19,5 0,2 10,2 168 11.000 7.200 20,3 0,1 Giá trị tru n g bình TCVN 5945 - 1999 7,5 684 8.900 5.600 20,3 0,4 10- 12 396 11.600 6.800 20,3 0,2 ,5 -9 100 100 50 60 Điểm 1: Nưổc th ải phận nấu Điểm 2: Nước thải phận xeo giấy Điểm 3: Nước th ải khu rửa bột Từ kết nêu bảng cho thấy toàn tiêu nưốc th ải vượt rấ t cao so với tiêu chuẩn cho phép: Chất rắ n lơ lửng vượt hdn 3,9 lần, COD vượt 116 lần BODs vượt 136 lần, nitơ tổng số vượt 0,3 lần Tại điểm lấy mâu khác n hau điểm nơi có nồng độ chất nhiễm cao Đây điểm th ả i phận nấu (ndi th ả i rấ t nhiều chất hữu hoá chất lignin, kiềm tự do, hemixenluloze, )3.2 X lý sơ Dùng H2S 4, Ca(OH)2, A12(S 4)3 đưa vào rntóc th ả i vối hàm lưđng khác nhau; CODđẳuvào= 15.000mg/l; BOD5 = 7.500mg/l; pH = 11,3 + 12,0; N hiệt độ = 27°C; Thể tích nưốc th ả i xử lý = 1000ml Q trình xử lý nước thải hố chất nêu ỏ bảng cho thấy: Dùng H 2S để xử lý cho kết tốt hdn có th ể điều kiện mơi trường pH giao động xung quanh giá trị 7, vi k h u ẩn hoạt động có hiệu Nếu dùng vơi để xử lý vi khn ngừng hoạt động, dùng phèn vi k h u ẩ n có hoạt động cho hiệu Nghiên cứu phương p h p sử lý chất th ải xí nghiệp B ảng 2: Kêt xử lý nưốc thải sơ phương pháp hoá học Ch ấ t d ù n g đ ể x lý C h â t x lý L ợng c h ấ t s d u n g 15ml H2S (ml) 25ml 35ml 40ml lOg Ca(OH)2 20g (g) 40g 60s 5g A12(S04)3 15g (g) 25g 50g Các t h ô n g sô nước sa u xử lv COD (mg/1) BOD5 (mg/1) 10.500 4.200 9.200 4.000 7.300 2.600 5.400 1.960 11.600 5.200 11.000 4.500 10.700 4.368 9.000 4.953 10.950 4.320 10.000 4.000 9.000 4.310 8.500 4.000 3.3 X lý yế m k h í d ù n g k ỹ th u ậ t U A SB (U flow A n a ero b ic S lu d g e B la n ke t) Thiết bị UASB gồm vùng sinh học vùng lắng Trong vùng sinh học chất hữu Cd bị ph ân huỷ th n h k h í m etan C nhờ trìn h nước thải qua thiết bị theo chế độ ngược dòng, qua lốp bùn hoạt tín h cao Nưốc lấy ỏ phần có bùn lơ lửng cách m ặt nưốc 15cm, sa u để lắng 15 phút cho cặn lơ lửng lắng xuống điếu chỉnh pH khoảng thích hợp nạp vào th iết bị th í nghiệm Kết qua xử ly nêu bảng 3: Các thông sô nưốc th ả i dùng nghiên cứu sau: CODđầu v4o = 5400mg/l; pH = 9,5; N hiệt độ = 25 + 30°C; Thời gian lưu nưâc thiết bị 12 B ảng 3: Kết xử lý yếm khí dùng kỹ th u ật UASB Thời g ia n x lý (ngày) 1+2 4+6 7+9 10+12 13 + 15 16 + 18 19 + 21 2-24 25 -ỉ- 27 28 H- 31 32 K ết q u ả xử lý COD (mg/1) 3.200 2.200 •pH 9,5 9,2 H iệu s u ấ t x lý 40 77 1.200 850 8,8 8,5 669 600 550 501 460 440 7,5 81 86 87 400 7,1 6,8 6,5 6,5 6,1 6,1 88 89 90 91 91 92 N guyễn K iều Hưng, Đ ỗ Q u a n g Huy, Đ in h Ngọc Tấn 24 Từ kết ph ân tích bảng cho thấy từ ngày th ứ n h ất đến ngày thứ ba, hàm lượng COD giảm r ấ t n h an h , từ ngày th ứ 12 trỏ th ì hàm lượng COD giảm chậm dần từ ngày thứ 15 đến ngày th ứ 32 hàm lượng COD giảm r ấ t chậm không giảm Các thông số nưổc th ả i sau 32 ngày xử lý n h ận không đ ạt tiêu chuẩn cho phép th ả i môi trường (tiêu chuẩn loại B TCVN: 5945 - 1995) Vì vậy, nưốc sau xử lý theo phương pháp UASB xử lý vối kỹ th u ậ t xử lý hiếu khí 3.4 X lý h iế u k h í b ằ n g p h n g p h p b ù n h o t tín h Mẫu nước có b ù n hoạt tín h lấy cách m ặt nước 15cm, để lắng 30 phút, điều chỉnh pH khoảng thích hợp, cho vào bình tam giác, lăc chê độ khác n hau theo dõi thay đổi nước th ả i (màu sắc, độ tạo bông, độ lăng ) sau môi khoảng thời gian Kết cho thấy, vối chế độ lắc 110 vòng/ phú t khoảng 24 giò th ì th u lượng bùn nhiều n h ấ t chất lượng tốt n h ấ t (bùn m àu nâu nhạt, dạng bông, khả kết dính tốt, lắng nhanh) Kết xử lý nêu bảng Nước th ả i dùng nghiên cứu có thơng sơ sau: N hiệt độ = 27°C; COD = 400mg/l; BOD d = 20mg/l; thể tích nước 1000ml, điều kiện xử lý: v sục khí = 0,0221/ phút, thời gian xử lý 48 B ả n g 4: Kết xử lý hiếu khí phương pháp bùn hoạt tính Lượng bùn (g) T h ô n g sô nư ớc s a u k h i x lý BOD5 (mg/1) COD (mg/1) 150 340 100 252 45 80 55 112 Kết bảng cho thấy, sử dụng bùn hoạt tín h cho vào nước thải làm tăn g tốc độ p h ân huỷ ch ất hữu Khi hàm lượng b ùn ho ạt tính cho vào nưồc táng lên hàm lượng chất hữu bị phân diễn n han h sử dụng 3g bùn hoạt tính cho vào nước th ả i th ì sau 48 COD, BODfl đạt giá trị cho phép th ả i nước thải Như sau xử lý sơ yếm khí, tiếp tục xử lý kỹ th u ậ t hiếu khí th ì k ết đ ạt tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945 - 1995, đối vối nưốc th ả i loại B) Kết hợp phướng pháp so sánh vối phương pháp xử lý khác th ì có hiệu cao hơn, nước th ả i đạt tiêu chuẩn cho phép Nghiên cứu phương p h p sử lý chất th ải xí nghiệp 25 3.5 S ự b iến đ ôi c h ả t h ữ u tro n g q u tr ìn h x lý nước th ả i b ằ n g p h n g p h p h iếu k h í b ù n h o a t tín h Nước thải xí nghiệp Lam Kinh - Thanh Hoá tiế n h n h xử lý điều kiện phòng th í nghiệm vối tiêu ban đầu nước th ả i là: COD = 400mg/l; BODg = 250mg/l; pH = 7,5; tốc độ sục khí: 0,0211/phút; nhiệt độ = 25 - 30°c, lượng bùn h oạt tín h 3g Sự biến đổi COD BOD nước thải với phương pháp hiếu khí bùn h o ạt tín h hìn h sau: 10 20 30 40 50 Hình cho thấy, giai đoạn đầu (từ đến 10 giờ) hàm lượng COD, BOD5 giảm nh an h hàm lượng chất hữu ban đầu lốn giai đoạn (từ lOgiờ đến 40 giò) tơc độ giảm chậm chứng tỏ hàm lượng ch ất hữu lại nước thải thấp Sau 48 nươc th ả i đạt tiêu ch uẩn cho phép hàm lượng chất hữu nước th ả i tiếp tục giảm với tốc độ chậm 3.6 S b iến đ ôi pH tr o n g q u tr ìn h x lý nước th ả i Đa số q trìn h sinh học hiếu khí diễn khoảng pH từ 6,5H-8,5, theo dõi biến đổi pH trìn h xử lý yêu cầu cần th iế t nhằm điều chỉnh pH phù hợp suốt trìn h xử lý Sự biến đổi pH dung dịch nưóc thải trìn h xử lý nêu bảng 5: B ảng Kêt khảo sát biên đổi pH trìn h xử lý Thời gian (Giờ) 10 12 14 16 pH 7,30 7,50 8,40 8,45 8,46 8,47 8,58 8,52 8,21 Từ kết n h ậ n bảng cho thấy biến đổi pH trìn h xử lý nước th ả i biến động không đáng kể (từ đến 8,55), môi trường sống lý tưởng Nguyễn Kiều Hưng, Đô Q u a n g Huy, Đ in h Ngọc Tân 26 vi khuẩn hiếu khí Từ giò đến giá trị pH tă n g thời gian hoạt động vi k h u ẩn chiếm ưu giai đoạn cuối pH nưóc th ả i giảm từ 85 xuống 21, ỏ giai đoạn trìn h n itr a t hố có kèm theo q trìn h tạo axit môi trường K ết lu ậ n Quá trìn h sản x u ất th ả i lượng chất th ả i tương đối lớn, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường Ảnh hưởng tiêu cực lớn n h ấ t đến môi trường nưốc th ả i vối số lượng chất th ả i r ấ t lốn nồng độ tác n h â n gây ô nhiễm nước th ả i cao nưốc th ải có khả tác động đến mơi trư òng sinh học khu vực So sánh phương pháp tà i liệu [4,7] th ì phương pháp đ ạt hiệu cao hdn Đã lựa chọn điều kiện thích hợp để xử lý nưốc th ả i xí nghiệp sản xuất giấy Lam Kinh - Thanh Hố phương pháp sinh học sử dụng kỹ th u ậ t UASB có kết hớp phương pháp hiếu khí bùn hoạt tính Kết ra: vối thời gian xử lý kỹ th u ậ t UASB sau 12 ngày đêm hiệu su ấ t xử lý nước th ả i đạt 86%, sau bưóc xử ly phương pháp hiếu khí b ù n hoạt tín h vối thời gian xử lý 48 nưốc th ải sau xử lý đ ạt tiêu chuẩn loại (TCVN 5945 - 1995) TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ quốc phòng - Cơng ty khí hố chất 13, D ự án đ ầu tư p h ụ c hôi nâng câp dây chuyền sản xu ấ t giấy KARAP xí nghiệp Lam K in h - T hanh H o , 1975.tr 5— 23 Cục Môi trường - Viện Môi trường Tài nguyên, Công nghệ Môi trường, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1998 Chương trìn h mơi trường Liên Hợp Quốc - Công nghiệp Môi trường, Tài liệu hưống dẫn sản xuất n h máy bột giấy giấy, Trung tâm Khoa học Công nghệ môi trường, 1994 Chu Anh Đào, Nghiên cứu xử lý ch ất th ả i công nghiệp giấy kỹ th u ậ t UASB Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Khoa học T ự nhiên, 2000 Đặng Xuân Toàn, Phương hướng p h t triển công nghệ xử lý nưác thải công nghiệp kết hợp vối nước thải sinh hoạt, Trung tâm kỹ th u ậ t mơi trường cơng nghệ hố châty 1998 c Nahie The contact process for the anaerobic tre a tm e n t of wastewater, Technology design and experiences, Wat Sci Tech Vol, 24, No 8(1991), ppl79191 Nghiên cứu phương p h p sử lý chăt th ả i xí nghiêp 27 VNU JOURNAL OF SCIENCE, Nat., Sci., & Tech., T.XVIII N04 2002 THE TREATMENT RESEARCH OF WASTE WATER OF THANH HOA - LAM KINH PAPER FACTORY N g u y en K ieu H ung, Do Q uang Huy College o f Science, VNU D inh N goc Tan M ilitary Institute o f Chemistry The process of paper production discharges th e r a big am ount of waste th a t causes serious influences to enviroment The most negative influence is sewage Containing alot of w astes w ith high concentration of polluted agents, the sewage can affect th e local region’s ecology By using suitable technologies, it can be cleaned to th e required level To process the sewage of Thanh Hoa - Lam Kinh paper factory, th e biological m easure using UASB technique in combination with aerobic - mud has been choosen th e resu lt is th a t the sewage has been brought back to perm itted level ... xử lý nưốc th ả i xí nghiệp sản xuất giấy Lam Kinh - Thanh Hoá phương pháp sinh học sử dụng kỹ th u ậ t UASB có kết hớp phương pháp hiếu khí bùn hoạt tính Kết ra: vối thời gian xử lý kỹ th u ậ... h n g p h p h iếu k h í b ù n h o a t tín h Nước thải xí nghiệp Lam Kinh - Thanh Hoá tiế n h n h xử lý điều kiện phòng th í nghiệm vối tiêu ban đầu nước th ả i là: COD = 400mg/l; BODg = 250mg/l;... dùng vơi để xử lý vi khn ngừng hoạt động, dùng phèn vi k h u ẩ n có hoạt động cho hiệu Nghiên cứu phương p h p sử lý chất th ải xí nghiệp B ảng 2: Kêt xử lý nưốc thải sơ phương pháp hoá học