Nguyễn-Thùy-Dương-18001371

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG NIÊN LUẬN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thị Hà Sinh viên thực : Nguyễn Thùy Dương Lớp : K63CNKTMT MSSV : 18001371 Hà Nội, 2021 LỜI CẢM ƠN Trong q trình học tập hồn thành niên luận này, em nhận dạy bảo tận tình thầy cơ, giúp đỡ anh chị, bạn bè, động viên to lớn gia đình người thân Trước tiên, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy cô giáo khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến với PGS.TS Nguyễn Thị Hà Cô giao đề tài, nhiệt tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi giúp em thực niên luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2021 Sinh viên Nguyễn Thùy Dương MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT IC: Internal circulation UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket EGSB: Expanded granular sludge bed MỞ ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế theo xuất nhiều nhà máy giấy lớn, lượng nước thải từ nhà máy ảnh hưởng nhiều đến môi trường đất, nước, khơng khí, vấn đề mơi trường cần giải Ngành công nghiệp giấy bột giấy coi ngành tiêu thị lượng lớn tài nguyên gỗ nước Đây nguồn gây ô nhiễm môi trường lớn đặc tính dịng thải chứa lượng lớn thành phần hữu (COD BOD cao), xút, lignin (dịch đen), chất đa vịng thơm Đây hợp chất có độc tính sinh thái cao khó phân hủy môi trường Đặc biệt, lignin vấn đề môi trường ngành cơng nghiệp giấy Do hiệu xử lý đặc tính nước thải phụ thuộc vào cơng nghệ áp dụng ngun liệu nên có nhiều công nghệ nghiên cứu để giải tốn nhiễm với mục đích giảm ảnh hưởng nước thải tới môi trường tiết kiệm tài nguyên nước cách tuần hoàn nước thải Bài niên luận đánh giá trạng công nghệ, công nghệ tiên tiến khả xử lý nước thải giấy, hiệu suất công nghệ Từ đó, chọn cơng nghệ phù hợp để áp dụng vào xử lý nước thải giấy cho Việt Nam Mục đích nghiên cứu: Đánh giá số công nghệ tiên tiến áp dụng xử lý nước thải ngành giấy Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp sản xuất bột giấy nhà máy Việt Nam số nước giới Nội dung nghiên cứu: 1) Tổng quan công nghệ xử lý nước thải ngành sản xuất bột giấy nước quốc tế 2) Đánh giá công nghệ tiên tiến xử lý nước thải đề giải pháp giải số vấn đề công nghệ xử lý nước thải theo hướng công nghệ môi trường xanh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ NƯỚC THẢI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY 1.1 Các quy trình sản xuất giấy 1.1.1 Nguyên liệu sản xuất giấy, bột giấy Nguyên liệu chủ yếu sản xuất bột giấy xơ thực vật, chủ yếu gỗ, gỗ gai, tre, nứa, phụ phầm nơng nghiệp rơm, bã mía Hình thái ban đầu nguyên liệu phụ thuộc vào trình nghiền bột nguồn gốc nguyên liệu Có thể nhận dạng khúc gỗ ngắn gỗ tròn cịn vỏ cây, dạng mảnh vụn sản xuất từ xưởng cưa từ gỗ tròn Nếu gỗ trịn sử dụng, bóc vỏ trước tiên, thường cách nhào thùng thép lớn, nơi dùng nước rửa Những khúc gỗ vụn sau băm nhỏ máy băm q trình nghiền bột địi hỏi q trình phân hủy hóa học Các khú gỗ ngắn sau sàng lọc kích thước, làm tạm thời cất giữ để xử lý tiếp Hình 1: Nguyên liệu sản xuất giấy 1.1.2 Giai đoạn tách chất xơ Trong giai đoạn tách sợi, số công nghệ nghiền bột phân kỳ Các khúc gỗ ngắn giữ nồi áp suất lớn (nồi phân hủy), thêm vào hóa chất thích hợp q trình nghiền bột hóa học kraft sulphite • Có phương pháp nghiền chính: - Nghiền bột sulphite: sử dụng lưu huỳnh điôxit nước gốc canxi, natri, magie amoni Quá trình dựa axit, hiệu khơng giống so với q trình kiềm Q trình có ưu điểm: Các điều kiện sản xuất mà không tạo thiol sunfua không mong muốn - Nghiền bột sulphat (kraft): sử dụng phương pháp xử lý bao gồm hỗn hợp natri hydroxit natri sunfua, gọi chất lỏng trắng áp suất nhiệt độ cao Quá trình dựa bazo, hiệu với loại gỗ khác lignin bị nứt NaOH Na2S Bất lợi có mùi, có thiol sulfua Nước xử lý chứa SO2 có pH kiềm (= – 9) Sau đó, chất hấp nước nhiệt độ cụ thể tách sợi hòa tan phần lignin tạp chất khác Một số thiết bị phân hủy hoạt động liên tục với lượng gỗ nhỏ nạp liên tục, nước đưa vào không liên tục (theo mẻ) thải sau thời gian định Sau trình phân hủy, bột giấy nấu chín đưa vào bình áp suất Tại nước vật liệu bay loại bỏ Sau đó, bã nấu chín đưa trở lại chu trình thu hồi hóa chất Trong q trình thứ hai sau tinh chế, bột giấy sàng lọc, làm phần lớn nước quy trình loại bỏ để chuẩn bị cho trình sản xuất giấy 1.1.3 Quy trình tẩy trắng Bột giấy thô chứa lượng đáng kể lignin chất đổi màu khác, phải tẩy trắng để tạo loại giấy có màu sáng màu trắng ưa thích cho nhiều sản phẩm Các sợi phân định rõ cách hòa tan lignin bổ sung từ xenlulo thơng qua q trình khử trùng clo oxy hóa Chúng bao gồm clo dioxide, khí clo, natri hypoclorit, hydro perioxit oxy Natri hydroxit, chất kiềm mạnh sử dụng để chiết xuất lignin hòa tan khỏi bề mặt sợi Các chất tẩy trắng trình tự sử dụng chúng phụ thuộc vào số yếu tố, chẳng hạn chi phí tương đối hóa chất tẩy trắng, loại tình trạng bột giấy 1.1.4 Quy trình làm giấy Bột giấy tẩy trắng chưa tẩy trắng tinh chế thêm để cắt sợi làm nhám bề mặt sợi để tăng cường hình thành liên kết sợi chúng vào máy giấy Nước thêm vào bùn bột giấy để tạo hỗn hợp lỗng thường chứa 1% chất xơ Sau đó, bùn lỗng làm máy làm lốc xốy sàng lọc hình ly tâm trước đưa vào 'đầu ướt' máy tạo giấy Chất pha loãng qua hộp đầu để phân phối bùn xơ cách đồng chiều rộng tờ giấy tạo thành 1.2 Nước thải từ công đoạn đặc trưng nước thải Các cơng đoạn q trình sản xuất giấy bột giấy cho nhiều loại nước thải có thành phần khác nhau: Chuẩn bị gỗ Tách chất xơ Tẩy trắng bột giấy Sản xuất giấy CácDịch chấttẩy lơ lửng dạng hạt, COD, thuốc nhuộ myên màu, lignin hịa hợp chất củavật, cácvỏ chất đóđen với chất ởnày dạng hạiđộ hợp chất clor ignin mộtgồm phầntan, xơ cacbohydrat, sợi thải cóthuộc màu tạo tối thành nên gọi dịch đen cóđộc nồng chất khơ khoản liệu bao chất hữuDòng cơ, đất, đá, bảo vệ thực cây,… Hình 2: Thành phần nước thải công đoạn sản xuất Để sản xuất bột giấy thải mơi trường 2-3 chất thải bao gồm chất thải loại từ gỗ hóa chất trình xử lý Tiêu tốn từ 200- 500 nước để sản xuất phụ thuộc nhiều vào công nghệ sản phẩm Tuy nhiên sản xuất bột giấy nước vào sản phẩm nên lượng nước vào tương đương với lượng nước thải Nước thải chứa tới 10-30% xơ, sợi, CaCO3 [1] Giá trị BOD5 COD khác loại gỗ nguyên liệu BOD khoảng 100 – 1000 mg/L COD từ 300 đến 4000 mg/L [1][1] Phân tích nước thải cơng nghiệp giấy – 2020 (https://qcvn.com.vn) Trong trình tẩy trắng giấy 85% tổng nước thải tạo từ công đoạn tẩy trắng Bằng chất clorua, dioxit clorua, peoxit, ozon Trong sử dụng clorua hiệu Tẩy trắng bột giấy ozon biết tạo nhóm andehyt xeton cacbohydrat, chất dễ bị phân hủy oxy hóa điều kiện kiềm Giai đoạn peoxit kiềm sử dụng để tẩy trắng thêm bột giấy xử lý ozon, dẫn đến phân hủy oxy hóa cacbohydrat góp phần làm tăng giá trị COD Bảng1: Lượng thải trung bình năm báo cáo từ nhà máy giấy Kraft EU ( Nguồn: Pulp Mill Wastewater: Characteristics and Treatment- María Noel Cabrera) Lưu lượng Bột giấy chưa 14- 82 tẩy trắng Bột giấy tẩy trắng 20- 94 AoX - COD TSS Tổng P Tổng N 1,2- 23 0,2- 0-0,05 0,01- 0,015- 0,003-0,11 0,01- 0,6 5- 20 0-0,3 7,5- 42 Lưu lượng theo /ADt; COD, , AoX, TSS, P, N tính theo kg/ADt CHƯƠNG CƠNG NGHỆ TIÊN TIẾN XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY VÀ BỘT GIẤY 2.1 Công nghệ xử lý bùn than hoạt tính, xử lý sinh học Chương pháp xử lý nước thải công nghệ sinh học ứng dụng để xử lý chất hữu hịa tan có nước thải số chất ô nhiễm vô khác H2S, sunfit, ammonia, nitơ,… dựa sở hoạt động vi sinh vật để phân hủy chất hữu gây ô nhiễm Vi sinh vật sử dụng chất hữu số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng phát triển 2.1.1 Công nghệ sinh học hiếu khí Q trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau: - Oxy hóa chất hữu cơ: CxHyOz + O2 = CO2 + H2O + DH Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + O2 + NH3 = CO2 + H2O + DH (1) (2) - Phân hủy nội bào: C5H7NO2 + 5O2 = 5CO2 + 5H2O + NH3 + DH (3) Hình 3: Bể xử lý Aerotank (Nguồn: Công ty môi trường Tầm Nhìn Xanh- 2019) Chú thích: Inlet and aeration: Đầu vào sục khí Idle: Ngưng Aeration: Phản ứng Outlet: Xả cặn Sedimentation: Bể lắng Các trình xử lý sinh học phương pháp hiếu khí xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Trong cơng trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho q trình oxy hóa sinh hóa nên q trình xử lý có tốc độ hiệu suất cao nhiều Tùy theo trạng thái tồn vi sinh vật, trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo chia thành: - Xử lý sinh học hiếu khó với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu sử dụng khử chất hữu chứa cacbon trình bùn hoạt tính, hồ làm thống, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, q trình lên men phân hủy hiếu khí Trong số trình này, trình bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank) phổ biến - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám q trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate hóa với màng cố định 10 Hình 4: Bể xử lý sinh học màng vi sinh bám dính (Nguồn: Cơng ty mơi trường Tầm Nhìn Xanh – 2019) 2.1.2 Cơng nghệ xử lý sinh học kỵ khí Q trình phân hủy kị khí chất hữu q trình sinh hóa phức tạp tạo hàng trăm phản ứng sản phẩm trung gian Một cách tổng quát, trình xảy theo giai đoạn: - Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch hợp chất cao phân tử Giai đoạn 2: Axit hóa Giai đoạn 3: Axetat hóa Giai đoạn 4: Metan hóa Tùy theo trạng thái bùn, chia q trình xử lý kị khí thành: - Q trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng trình tiếp xúc kị khí, q trình xử lý bùn kị khí với dịng nước từ lên (UASB) - Q trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám q trình lọc kị khí - Q trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng trình tiếp xúc kị khí, q trình xử lý bùn kị khí với dòng nước từ lên (UASB) 11 - Quá trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám q trình lọc kị khí Hình 5: Bể xử lý kị khí (Nguồn: Cơng ty mơi trường Tầm Nhìn Xanh - 2019) Chú thích: Substrate inflow: Dịng vào chất Effluent gas: Khí thải Effluent substrate: Chất nước thải Tank wall (steel): Thành bể thép Insulation: Vật liệu cách nhiệt gỗ Covering (sheet steel): Bao gồm thép Ground sludge pipe: Đường ống bùn ngầm Ground injection pipe: Đường ống phun đất Ưu điểm q trình xử lý sinh học kị khí so với hiếu khí như: - Ít tiêu tốn lượng vận hành Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lý bùn Bùn sinh dễ tách nước Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng Có khả thu hồi lượng từ khí methane Có khả hoạt động theo mùa kị khí phục hồi hoạt độc sau thời gian ngưng không nạp liệu 12 - Tải trọng phân hủy hữu cao mặt yêu cầu cho hệ thống xử lý nhỏ - Nhu cầu tiêu thụ lượng thấp không cần cung cấp oxy - Có khả thu hồi lượng 2.2 Xử lý nước thải nhà máy giấy công nghệ kết tủa polyelectrolytes cation anonic Cơ chế trình xử lý keo tụ polyelectrolytes cation anonic là: Các polyme mạch dài hỗ trợ q trình tạo cụm hạt kích thước huyền phù hạt keo Các polyelectrolytes sử dụng nguyên lý bắc cầu, điều làm cho chi phí xử lý thứ cấp hiệu cao việc loại bỏ hợp chất hữu độc hại chất màu Hình 6: Quy trình sử dụng polyelectrolytes cation anonic Ngồi hiệu keo tụ, chất polyelectrolytes cịn ứng dụng khâu ép bùn, giúp bùn kết dính nhanh đặc, cịn q trình tuyển người ta sử dụng polyme để gắn kết chất thải lại, với tác dụng dịng khí cấp vào, chất thải kết dính lên trên, giúp trình xử lý nước thải đạt hiệu cao Ưu điểm sử dụng polyelectrolytes: - Liều lượng sử dụng thấp, hiệu xử lý cao Sử dụng môi trường axit bazơ Không làm thay đổi pH môi trường Giảm bớt việc sử dụng nhiều loại hóa chất khác 13 - Hiệu việc loại bỏ chất rắn - Dễ hòa tan nước - Sản phẩm dạng bột dễ bảo quản Nhược điểm sử dụng polyelectrolytes: - Giá thành cao - Liều dùng cao ảnh hưởng đến chất lượng nước sau xử lý 2.2.1 Polyelectrolytes cation - Tên hóa học: Polyme Cation - Cơng thức: (C3H5ON)n - Tính chất vật lý: Hàm lượng ion: 20 - 30% Trọng lượng phân tử: 8-10 triệu Tỷ trọng: ≥ 0,63 g/cm3 pH: 3-10 Polyelectrolytes cation sử dụng ngành cơng nghiệp giấy q trình hóa lý nhờ khả tụ keo, lắng cặn, hút nước, tăng tính đặc bùn thải, giúp việc loại bỏ bùn thải qua máy ép dễ dàng 2.2.2 Polyelectrolytes anonic - Tên hóa học: Polyme Anion - Cơng thức: CONH2[CH2-CH-]n - Tính chất vật lý: Dạng bột, màu trắng đục, hút ẩm mạnh, có trọng lượng phân tử độ tích điện khác Hình 7: Hiệu xử lý nước thải liều lượng PAC khác (Nguồn: Ngọ Thị Hằng (2020) – Nghiên cứu tổng hợp polyme hữu dạng anionic thăm dò ứng dụng xử lý môi trường – 2020) 14 2.3 Cơng nghệ sử dụng q trình oxy hóa tiên tiến (AOP) Công nghệ AOP sử dụng để xử lý triệt để chất hữu khó phân hủy gây nhiễm nước thải q trình oxy hóa nâng cao Các q trình oxy hóa nâng cao q trình phẩn hủy oxi hóa dựa vào gốc hydroxyl (•OH) hoạt động tự do, tạo chỗ trình xử lý Gốc hydroxyl tác nhân oxi hóa mạnh biết từ trước đến nay, gốc có khả phân hủy không chọn lựa hợp chất hữu cơ, dù hợp chất khó phân hủy nhất, biến chúng thành hợp chất vô không độc hại CO2, H2O, acid vơ cơ… Từ tác nhân oxi hóa thơng thường hydrogen peroxide, ozone… nâng cao khả oxi hóa chúng phản ứng khác để tạo gốc hydroxyl, thực trình oxi hóa gián tiếp thơng qua gốc hydroxyl Vì trình gọi trình oxi hóa nâng cao AOP Q trình oxi hóa nâng cao có vai trị quan trọng việc đẩy mạng q trình oxi hóa, giúp phân hủy nhiều loại chất hữu ô nhiễm khác nước thải Các trình oxi hóa nâng cao đạt hiệu cao để phân hủy chất nhiễm hữu khó phân hủy (POPs), hydrocarbon halogen hóa, hydrocarbon aromatic, PCBs, nitrophenol, chất nhuộm,… Hình 8: Q trình oxi hóa nâng cao (Nguồn: Cơng ty mơi trường Tầm Nhìn Xanh – 2019) Chú thích: Oxydant: Chất oxy hóa Radical: Chất gốc Organic molecule: Phân tử hữu Catalist: Chất xúc tác 15 2.3.1 Q trình tạo gốc hydroxyl ( •OH) Do gốc hydroxyl có khả oxi hóa mạnh, tốc độ phản ứng oxi hóa nhanh khơng chọn lựa phản ứng với hợp chất khác Do cần tạo gốc hydroxyl từ tác nhân oxi hóa thơng thường hydro peoxit thơng qua phản ứng hóa học (H2O2/Fe2+, O3/H2O2, O3/xúc tác), hay nhờ lượng xạ tia UV (O3/UV H2O2/UV, O3 + H2O2/UV, TiO2/UV) nguông lượng cao (siêu âm, tia gamma, tia X, chùm tia electron…) Hình 9: Cơ chế hình thành gốc hydroxyl (Nguồn: Cơng ty mơi trường Tầm Nhìn Xanh – 2019) Chú thích: Hydroxides: Gốc OH − Super oxide ions: Ion Ozonide ions: Ion O2− Hydro Peroxides: H2O2 UV Light: Tia UV O3− 2.3.2 Cơ chế phản ứng gốc hydroxyl Khi gốc hydroxyl tự hình thành, hàng loạt phản ứng khác xảy kiểu chuỗi gốc hoạt động Vì vậy, hình thành gốc hydoxyl xem khơi mào cho hàng loạt phản ứng khác xảy 16 dung dịch Vì phản ứng gốc hydroxyl xảy không chọn lựa, nên q trình tạo nhiều sản phẩm trung gian khác nhau, khó tiên đốn tất sản phẩm oxi hóa trung gian sinh q trình Gốc hydroxyl tác kích với chất nhiễm theo kiểu sau: - Phản ứng cộng với hợp chất khơng no, mạch thằng vịng thơm tạo gốc hydroxylate hoạt động - Phản ứng cộng với hợp chất no không no tạo thành nước gốc hoạt động - Phản ứng trao đổi điện tử tạo gốc ion hoạt động: Quá trình phản ứng tiếp tục phát triển nhờ gốc tự sinh theo kiểu phản ứng chuỗi vơ hóa hồn tồn hay chuỗi bị đứt Hình 10: Cơ chế phản ứng gốc hydroxyl ( Nguồn: Cơng ty mơi trường Tầm Nhìn Xanh - 2019) Chú thích: Gas Phase: Pha khí Liquid Phase: Pha lỏng Pollutants: Chất ô nhiễm Catalysts: Chất xúc tác Inorganic salts: Muối vô Intermediate: Sản phẩm trung gian Discharge: Thải Acids: Axit Đặc điểm bật quan trọng gốc hydroxyl không chọn lựa phản ứng với chất khác để oxi hóa phân hủy chúng Trong đó, tác nhân oxi hóa thơng thường khác, q trình khơng thể xảy với hợp chất hiệu oxi hóa khơng triệt để 17 2.3.3 Ứng dụng q trình oxi hóa nâng cao xử lý nước thải nhà máy giấy Trong công nghiệp xử lý nước thải nhà máy giấy, q trình oxi hóa nâng cao xây dựng theo quy trình Fenton Trong quy trình hydro peroxide phản ứng với sắt (II) sunfat tạo gốc tự hydroxyl Hình 11: Quá trình oxi hóa sử dụng tác nhân Fenton Trong ứng dụng xử lý nước thải, phản ứng Fenton ưu tiên xảy theo chế Dạng cộng thêm: Gốc hydroxyl thêm vào hợp chất chưa bão hòa, aliphatic hay aromatic để tạo nên sản phẩm có gốc tự do: •OH + C6H6 = •(OH)C6H6 (4) Dạng loại hydro: Phản ứng tạo gốc hữu tự nước •OH + CH3OH = •CH2OH + H2O (5) Quá trình Fenton gồm giai đoạn: Điều chỉnh pH phù hợp: Trong phản ứng Fenton, độ pH ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng nồng độ Fe 2+, từ ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng hiệu phân hủy chất hữu cơ, pH thích hợp cho q trình từ – 4, tối ưu mức 2:8 Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm giảm thiểu khó khăn đưa pH mức thấp sau lại nâng pH lên mức trung tính để tách 18 khử Fe, H2O2 dư Nếu ta dùng chất xúc tác khác quặng sắt Goethite (aFeOOH), cát có chứa sắt, sắt chất mang Fe/SiO 2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit… q trình gọi Fenton dị thể, pH thích hợp trường hợp theo nghiên cứu cao đồng thể, khoảng từ – Phản ứng oxi hóa: Trong giai đoạn phản ứng oxi hóa xảy hình thành gốc •OH hoạt tính phản ứng oxi hóa chất hữu Cơ chế hình thành gốc •OH chưa thống nhất, theo Fenton sẻ có phản ứng: Fe2+ + H2O2 = Fe3+ + •OH + OH– (6) Gốc •OH sau hình thành tham gia vào phản ứng ơxi hóa hợp chất hữu có nước cần xử lý, chuyển chất hữu từ dạng cao phân thành chất hữu có khối lượng phân tử thấp CHC (cao phân tử) + •OH = CHC (thấp phân tử) + CO2 + H2O + (7) Trung hòa keo tụ: Sau xảy trình oxi hóa cần nâng pH dung dịch lên >7 để thực kết tủa Fe3+ hình thành: Fe3+ + —–> Fe (OH)3 (8) Kết tủa Fe (OH)3 hình thành thực chế keo tụ, đông tụ, hấp phụ phần chất hữu chủ yếu chất hữu cao phân tử Hình 12: Mơ hình xử lý nước thải quy trình Fenton quy mơ cơng nghiệp ( Nguồn: Q trình Fenton xử lý nước thải – CTY cổ phần tư vấn xây dựng môi trường TNT Việt Nam – 2020) 19 Q trình lắng: Các bơng keo sau hình thành lắng xuống khiến làm giảm COD, màu, mùi nước thải Sau trình lắng chất hữu cịn lại (nếu có) nước thải chủ yếu hợp chất hữu có khối lượng phân tử thấp xử lý bổ sung phương pháp sinh học phương pháp khác Ảnh hưởng q trình oxy hóa Fenton việc xử lý loại nước thải thu từ nhà máy bột giấy liên quan đến COD loại bỏ màu Kết q trình có hiệu việc xử lý tất loại nước thải với hiệu loại bỏ COD màu đạt khoảng 60 – 75% nồng độ COD đầu vào khoảng 500 – 700 mgO2/L.[2] Nồng độ H2O2 phù hợp cho trình xử lý thay đổi khoảng rộng loại chất thải màu khác nhau, từ khoảng 0,1 – 1,5 g/l Tỷ lệ H2O2/Fe2+ (theo khối lượng) dao động khoảng rộng từ 4:1 đến 20:1 Thời gian phản ứng tối thiểu 25 – 30 phút lên đến 150 phút nước thải chứa nhiều chất màu hoạt tính chứa liên kết azo bền vững Quy trình Fenton phát có hiệu việc xử lý nước thải kết hợp (mẫu BPBI) như loại bỏ màu khỏi tất loại nước thải khác Q trình xử lý khơng cho thấy hiệu việc khử COD khử màu, mà cịn việc khử mùi từ nước thải Q trình oxy hóa Fenton khuyến khích sử dụng phương pháp xử lý nước thải có chứa chất nhiễm hữu Các q trình oxy hóa nâng cao nói chung q trình Fenton nói riêng coi “chìa khóa vàng” xử lý nước thải khả ưu việt oxy hóa hiệu nhiều hợp chất vơ hữu khó phân hủy, xử lý màu, khử BOD, COD….Quá trình Fenton biết đến từ năm 1894 với tổ hợp H 2O2 muối sắt Fe2+ sử dụng làm tác nhân oxy hóa cho nhiều đối tượng rộng rãi chất Từ biết, giới có nhiều nghiên cứu ứng dụng trình Fenton vào xử lý nhiều loại nước thải nước thải dệt nhuộm, nước thải giấy, nước thải lọc dầu, ngành hóa chất độc hại…và đem lại kết khả quan Tại Việt Nam, trình Fenton quan tâm 10 năm trở lại Tuy nhiên, nghiên cứu áp dụng q trình oxy hóa Fenton vào xử lý nước thải Việt Nam có kết định, nhiều nghiên cứu [2][2] Ứng dụng trình Fenton xử lý nước thải giới thực tiễn áp dụng Việt Nam – 2020 (https://faf.utb.edu.vn) 20 áp dụng vào thực tiễn, tạo cho lĩnh vực xử lý nước thải Việt Nam bước đầy triển vọng 2.4 Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải giấy bột giấy Việt Nam Công nghệ xử lý nước thải sản xuất giấy bột giấy chia làm hai loại dựa vào nguồn nguyên liệu sử dụng: Nhà máy có nguồn ngun liệu thơ từ rừng gỗ mềm, công nghệ xử lý nước thải áp dụng phổ biến q trình hố lý (keo tụ/tạo bơng), sinh học (hiếu khí, kỵ khí kết hợp hiếu khí) + Màng MBR Koch để đạt quy chuẩn xả thải QCVN 12 – MT: 2015/BTNMT cột B hay A Nhà máy có nguồn ngun liệu thơ giấy thải, công đoạn ban đầu hệ thống xử lý áp dụng tách SS (bột giấy) khỏi nước thải với mục đích tái sử dụng nước thải thu hồi bột giấy Đối với nhà máy có cơng suất lớn vừa, sàng nghiêng (lọc) áp dụng để thu hồi bột giấy Tiếp theo trình tách bột giấy trình tuyển áp lực khí hồ tan kết hợp keo tụ hay keo tụ/tạo lắng để tách triệt để phần bột giấy nước thải Sau q trình hố lý công đoạn xử lý sinh học bao gồm kỵ khí kết hợp hiếu khí hay có q trình hiếu khí áp dụng Bể kỵ khí ba ngăn, , UASB, EGSB IC trình sinh học kỵ khí áp dụng xử lý nước thải giấy bột giấy Quá trình sinh học hiếu khí áp dụng bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí bùn hoạt tính với vật liệu dính bám, sau đến Bể Lọc Màng MBR (nước sau Màng MBR Koch thêm màng RO để tái sử dụng nước thải) 21 KẾT LUẬN Tổng quan công nghệ xử lý nước thải ngành sản xuất bột giấy nước quốc tế Các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến có tính ứng dụng cao ngành cơng nghiệp, có linh hoạt lớn kết hợp nhiều trình xử lý nước thải với tùy vào đặc tính chất nhiễm nước thải để đạt hiệu cao Đánh giá công nghệ tiên tiến xử lý nước thải đề giải pháp giải số vấn đề công nghệ xử lý nước thải theo hướng công nghệ môi trường xanh Phương pháp xử lý sinh học áp dụng tương đối rộng rãi chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, mặt yêu cầu cho hệ thống xử lý nhỏ, tiêu thụ lượng thấp có khả thu hồi lượng Ngồi kết hợp phương pháp kỵ khí, bể MBBR (tại bể hiệu suất xử lý COD lên đến 80%) bể Aerotank Điều làm hiệu suất Aerotank tốt thông thường đạt hiệu suất khoảng 75- 80% COD Phương pháp xử lý nước thải nhà máy công nghệ kết tủa polyelectrolytes cation anonic áp dụng rộng rãi chi phí nguyên liệu đầu vào thấp, hiệu xử lý chất thải rắn lơ lửng nước cao, ứng dụng cho nhiều ngành cơng nghiệp khác có chứa thành phần nước thải khác Phương pháp xử lý nước thải q trình oxy hóa nâng cao có ưu điểm: thân thiện với mơi trường, yêu cầu diện tích nhỏ, vận hành linh hoạt dễ dàng, chi phí đầu vào thấp (bằng 1/3 – 1/4 so với đầu tư hệ thống xử lý sinh học), có khả xử lý nước thải có nồng độ COD cao chất hữu khó phân hủy nước thải Tuy công nghệ Việt Nam mẻ, chưa ứng dụng nhiều quy trình xử lý nước thải nhà máy giấy Hiện nghiên cứu áp dụng thêm công nghệ xử lý nước thải tiên tiến vào ngành công nghiệp Việt Nam để nâng cao hiệu giảm thiểu ô nhiễm môi trường 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Xử lý nước thải công nghệ sinh học – Công ty mơi trường Tầm Nhìn Xanh – 2019 (www.gree-vn.com) Cơng nghệ xử lý nước thải AOP - Công ty môi trường Tầm Nhìn Xanh – 2019 (www.gree-vn.com) Ngọ Thị Hằng (2020) – Nghiên cứu tổng hợp polyme hữu dạng anionic thăm dò ứng dụng xử lý môi trường Polyme cation polime anion công nghệ xử lý nước thải – CTY cổ phần đầu tư thương mại dịch vụ Tin Cậy – 2020 (www.tincay.com) Quá trình Fenton xử lý nước thải – CTY cổ phần tư vấn xây dựng môi trường TNT Việt Nam - 2020 (www.moitruongvietbac.com) Phân tích nước thải cơng nghiệp giấy – 2019 (https://qcvn.com.vn) Đinh Cơng Hồng (2018) - Vận dụng nguyên lý khoa học môi trường công nghiệp sản xuất giấy bột giấy Việt Nam Ứng dụng trình Fenton xử lý nước thải giới thực tiễn áp dụng Việt Nam – 2020 (https://faf.utb.edu.vn) Công nghệ xử lý nước thải giấy – 2020 (https://hanhtrinhxanh.com.vn) 10.Xử lý nước thải ngành giấy – 2020 (http://moitruongxuyenviet.com) 11.Đồng Thị Phương Liên - Nghiên cứu trạng đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý nước thải Cơng ty cổ phần giấy Hồng Văn Thụ, Tỉnh Thái Nguyên 12.María Noel CabreraPulp Mill Wastewater: Characteristics and Treatment 13.Kaizar Hossain and Norli Ismail Bioremediation and Detoxification of Pulp and Paper Mill Effluent: A Review Research Journal of Environmental Toxicology 9: 113-134.2015 14.Kashif Mehmood, ssSardar Kashif Ur Rehman Treatment of Pulp and Paper Industrial Effluent Using Physicochemical Process for Recycling Water 11(11), 2393.2019 15.Uma Shankar Singh, Yogesh chandra Tripathi Characteristics and Treatment of Pulp and Paper Mill Effluents -A Review International 23