Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài
1.3.2. Xử lý nước thải của quá trình sản xuất giấy
Hiện nay, hệ thống xử lý nước thải ở các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy gồm hai phần: xử lý nội vi và xử lý ngoại vi. Xử lý nội vi thực chất là quá trình xử lý nước thải ra tuần hoàn trở lại để sản xuất bột và giấy, đặc biệt từ “nước trắng” dư thừa có thể xử lý tuần hoàn tái sử dụng triệt để. Nước thải trong quá trình sản xuất bột giấy và giấy khi ra khỏi phân xưởng gồm hai nguồn chính (Trịnh Lê Hùng, 2009):
- Nguồn nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy: Thành phần chính trong nước thải là lignin, xút, clo, các chất keo nhựa cây…
- Nguồn nước thải từ công đoạn xeo giấy: Thành phần trong nước thải gồm nước thải rơi rớt, nước trắng dư thừa, nước vệ sinh, nước ở bơm chân không, nước phun rửa chăn lưới xeo, nước làm mát, sơ sợi mịn, bột đá…
Nước thải trong quá trình sản xuất bột giấy và giấy chứa nhiều các chất rắn lơ lửng, lignin, hóa chất tẩy trắng bột, chất phụ gia và các chất hữu cơ hòa tan. Tiêu chuẩn về nước thải trong sản xuất bột giấy và giấy ở Việt Nam được thực hiện theo QCVN 12-MT:2015/BTNMT cho nhà máy bột giấy và giấy và QCVN 40:2011/BTNMT cho nhà máy công nghiệp.
Hệ thống xử lý nước thải hiện đại áp dụng cho nhà máy bột giấy và giấy bao gồm nhiều cấp, tùy theo yêu cầu chất lượng nước thải, nguồn tiếp nhận của các nước khác nhau mà hệ thống xử lý nước thải khác nhau. Tuy
nhiên, hệ thống xử lý nước thải thông thường cho nhà máy bột giấy và giấy sẽ bao gồm các công đoạn sau: Tiền xử lý, xử lý cấp I, xử lý cấp II và xử lý cấp III. Sự giảm ô nhiễm đạt được phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước thải và công nghệ,thiết bị của hệ thống xử lý. Tỷ lệ giảm các thông số ô nhiễm của một số thiết bị và hệ thống trong các công đoạn xử lý được chỉ ra ở tài liệu tham khảo (D.P.Mesquita, O.Dias, A.L.Amaral, E.C.Ferreira, 2008; N. Balasubramanian, M. Muthukumar, 2012).
a. Tiền xử lý
Đây là quá trình xử lý hoàn toàn bằng vật lý. Nước thải được thu gom và qua hệ thống sang để giữ lại các chất rắn có kích thước lớn rồi tập trung ở bể thu gom nước thải. Đây là bước xử lý sơ bộ, mục đích của quá trình này là khử tất cả các tạp chất, vật thể có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải. Từ bể thu gom, nước thải sẽ được bơm lên hệ thống sàng hoặc lưới lọc để thu hồi sơ sợi có trong nước thải. Nước sau khi sàng, lọc sẽ được đưa sang bể chứa trung gian hoặc bể cân bằng trước khi đưa sang xử lý cấp I.
b. Xử lý sơ cấp (xử lý cấp I)
Quá trình xử lý cấp I là quá trình tách loại các chất lơ lửng có trong nước thải. Tuy nhiên, ở tuyển nổi bằng vi khí, tùy theo công nghệ áp dụng có thể làm giảm chỉ số COD của nước thải (45% ÷ 75%). Có nhiều phương pháp xử lý lý – hóa có thể áp dụng, nhưng thông dụng hơn cả là phương pháp lắng và phương pháp tuyển nổi, hoặc kết hợp cả phương pháp lắng và phương pháp tuyển nổi.
Trong phương pháp lắng, các chất rắn sẽ lắng xuống nhờ trọng lực. Một trong những thông số quan trọng của phương pháp lắng là tải trọng bề mặt (đó chính là lưu lượng trên một đơn vị bề mặt lắng theo thời gian (giờ). Bể lắng thông thường có chiều cao khoảng 3 ÷ 5 m và thời gian lưu khoảng 6 ÷ 12 giờ. Đường kính của bể lắng hình tròn không nên lớn hơn 50 m và chiều
rộng của bể lắng hình chữ nhật không nên lớn hơn 30 m, thì khi đó nguy cơ bị xáo trộn do gió và phá vỡ dòng chảy. Để tăng cường hiệu quả lắng, các chất keo tụ và tạo bông được bổ sung, các chất rắn lắng xuống tạo thành bùn và được lấy ra bằng các thiết bị nạo bùn hoặc bằng các bơm hút.
Trong phương pháp tuyển nổi, một lượng lớn bọt khí được đưa vào nước thải. Các bọt khí nhờ sức căng bề mặt hút dính các chất huyền phù rắn (SS), tạo nên các khối có tỷ trọng nhỏ hơn nước, nhờ vậy khối chất này nổi lên trên mặt nước và được tách đi. Mặt khác, bọt khí cung cấp oxy cho các chất ô nhiễm hòa tan trong nước thải (COD, BOD), thực hiện quá trình ion hóa. Kết quả là lượng TSS, COD và BOD giảm.
Quá trình xử lý cấp I bằng phương pháp tuyển nổi có năm yếu tố quan trọng đó là: Kích thước bọt khí, lượng oxy khuếch tán vào nước của bọt khí, tốc độ chuyển động của nước, diện tích bề mặt và chiều cao của bể tuyển nổi.
Tùy thuộc vào công nghệ và thiết bị tuyển nổi có thể giảm TSS tới 99,8% và giảm COD, BOD tới 45% ÷ 73%.
Trong phương pháp kết hợp lắng và tuyển nổi, các chất keo tụ, tạo bông và bọt khí được đưa vào bể xử lý. Bọt khí thường lớn hơn, có tác dụng làm vật mang chất rắn lơ lửng lên trên mặt nước và cung cấp oxy cho nước trong bể. Ở phương pháp này, bùn nổi được cơ cấu hút bùn lấy đi chuyển vào bể chứa bùn, còn bùn chìm dưới đáy được các thiết bị nạo vét bùn lấy đi đưa vào bể chứa.
c. Xử lý sinh hóa (xử lý cấp II)
Trong quá trình xử lý cấp II, các vi sinh vật tự nhiên dùng chất hữu cơ trong nước thải để làm thức ăn sinh trưởng và tạo ra tế bào mới (oxy hóa các chất hữu cơ, tổng hợp tế bào mới, phân hủy nội bào). Một số vi sinh vật bị tách ra dưới dạng bùn. Quá trình này có thể là hiếu khí hoặc kỵ khí hoặc xử lý kỵ khí tiếp nối xử lý hiếu khí vì cả hai cách xử lý này bổ sung cho nhau. Hoạt động sinh học phụ thuộc vào các thông số như loại tạp chất hữu cơ, hàm
lượng chất dinh dưỡng, nhiệt độ, pH và sự có mặt của các chất độc hại với vi sinh vật.
Quá trình xử lý cấp II có thể được cải thiện bằng việc bổ sung các chất dinh dưỡng. các nguyên tố photpho (P) và nitơ (N) được cho vào để tăng hoạt tính của vi khuẩn ở dạng các hợp chất amoni photphat, amoni nitrat, ure, axit photphoric, phân đạm. Bổ sung vi khuẩn như các vi sinh vật tạo bông. Thường các hệ thống hiếu khí và kỵ khí hoạt động ở khoảng nhiệt độ 20 ÷ 400C vì ở nhiệt độ cao hơn thì khả năng lắng của bùn kém.
d. Xử lý cấp III
Tùy theo yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra mà trong hệ thống xử lý nước thải có thể bố trí quá trình xử lý cấp III như hấp phụ bằng than hoạt tính, siêu lọc, ozon hóa, fenton hóa, kết tủa hóa học… để loại bỏ hầu như hoàn toàn BOD, COD và khử màu, khử mùi để đưa nước có thể quay lại tái sử dụng.