Nước thải sau khi qua xử lý cấp I được đưa vào bể lựa chọn, tại đây sẽ được điều chỉnh dinh dưỡng, nồng độ bùn hoạt tính, tiếp đó được đưa sang bể sục khí để thực hiện quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ. Nước thải sau khi ra khỏi bể sục khí sẽ được đưa sang bể lắng thứ cấp. Tại đây một phần bùn sau khi lắng sẽ được hồi lưu quay trở lại hệ thống xử lý, một phần được thải ra ngoài.
87.18 91.69 83.86 79.66 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 NH4 PO4 Hiệu x uất (% ) NH4+, PO43-(mg/l)
105
Tính toán sơ bộ chi phí của quá trình xử lý nước thải theo phương án đề suất: - Tính toán chi phí bổ sung dinh dưỡng của HTXLNT – Công ty Giấy Bãi Bằng
(xem bảng bổ sung trong phụ lục 2):
Lưu lượng trung bình của HTXLNT là: 26.000 m3/ngày đêm Trung bình COD đầu vào là:
872 mg/l = 0,872 kg/m3 = 22.672 kg/ngày đêm = 22,672 tấn/ngày đêm Theo thiết kế khối lượng ure cần dùng là:
113×22,672×0,15 = 384 kg ure Giá ure trên thị trường hiện tại là: 10.000 Đ/kg
Theo thiết kế khối lượng axit phophoric cần dùng là:
9×22,672×0,35 = 71 kg axit photphoric Giá axit phophoric trên thị trường hiện tại là: 30.000 Đ/kg
Như vậy một ngày nhà máy phải chi số tiền để bổ sung dinh dưỡng là: (384×10.000) + (71 × 30.000) = 5.970.000 Đ - Tính toán chi phí bổ sung dinh dưỡng bằng phân vi lượng:
Theo nghiên cứu hàm lượng phân vi lượng cần sử dụng là: 1 gam/m3 = 1×26.000 = 26 kg/ngày đêm Giá phân vi lượng trên thị trường hiện tại là 200.000 Đ/kg
Như vậy một ngày đêm nhà máy phải chi số tiền để bổ sung dinh dưỡng là 26×200.000 = 5.200.000 Đ
Tuy nhiên, còn có thể giảm hàm lượng phân vi lượng xuống mức chỉ cần 0,5 g/m3 nước thải một khi hệ thống có sự ổn định của hệ vi khuẩn
Như vậy khi dùng phân bón vi lượng thay cho việc sử dụng ure và axit photphoric ta sẽ thu những kết quả sau:
- Nâng cao được hiệu quả xử lý COD của HTXLNT hiện tại.
- Hệ thống bùn hoạt tính hoạt động có tính ổn định hơn thông qua chỉ số thể tích bùn (SVI)
- Giảm được 770.000 Đ/ngày đêm.
106
KẾT LUẬN
Qua kết quả nghiên cứu sử dụng phân vi lượng như nguồn dinh dưỡng thay thế cho việc bổ sung ure và axit photphoric truyền thống nhằm nâng cao tính ổn định và hiệu quả xử lý vi sinh nước thải sản xuất giấy, có thể rút ra một số kết luận sau:
1. Bằng cách bổ sung vi lượng cho quá trình xử lý vi sinh hiếu khí đã cho thấy các nguyên tố vi lượng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hoạt động sinh sống và phát triển của vi sinh vật. So sánh hai trường hợp không bổ sung vi lượng và bổ sung vi lượng với mức dùng 0,5 gam phân vi lượng/m3, hiệu quả xử lý tăng lên từ 42,08% lên 63,7% tại hệ thống xử lý nước thải của Công ty Giấy Bãi Bằng – Tổng công ty Giấy Việt Nam.
2. Đối với trường hợp có bổ sung thêm các nguyên tố vi lượng thì chỉ số SVI là 102,42 ml/g ở mô hình thí nghiệm và 81,167 ml/g ở mô hình polot 1m3. Ngoài ra, sinh khối (bùn hoạt tính) phát triển việc ổn định và thấp hơn so với hệ thống xử lý sử dụng chất dinh dưỡng là ure và axit photphoric (không bổ xung nguyên tố vi lượng).
3. Hàm lượng phân vi lượng có ảnh hưởng lớn đến khả năng xử lý COD, khi hàm lượng phân vi lượng tăng từ 0,0 gam; 0,5 gam; 1,0 gam; 2,0 gam thì hiệu quả xử lý COD tăng lên theo thứ tự 42,0%; 63,7%; 72,28%; 74,26%. Việc bổ sung phân vi lượng đã làm tăng hiệu quả xử lý COD và hàm lượng phân vi lượng bổ sung phù hợp được lựa chọn là 1,0 gam/m3.
4. Đã xây dựng quy trình bổ sung dinh dưỡng thích hợp cho HTXLNT – Công ty Giấy Bãi Bằng thay thế sử dụng dinh dưỡng bằng ure và axit phophoric truyền thống. Chi phí hóa chất dinh dưỡng cho xử lý vi sinh là 5.200.000 VNĐ/ngày với việc bổ sung phân vi lượng và 5.970.000 VNĐ/ngày với trường hợp không bổ xung vi lượng. Như vậy, việc bổ xung phân vi lượng thay thế dinh dưỡng ure, photpho truyền thống, không những nâng cao được hiệu quả xử lý mà còn làm cho hàm lượng NH4+và PO43-
đạt tiêu chuẩn nước thải đầu ra, đồng thời còn giảm được chi phí mỗi ngày 770.000 VNĐ đối với hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy Giấy Bãi Bằng với lưu lượng trung bình 26.000 m3/ngày đêm. Đồng thời sinh khối sinh khối dư thừa có thể được sử dụng làm phân bón vi sinh vì các nguồn vi lượng đã được bổ sung trong sinh khối.
107
KIẾN NGHỊ
1. Nên thay việc bổ sung ure và axit photphoric như hiện nay bằng cách bổ sung phân vi lượng cho việc xử lý nước thải giấy bằng phương pháp sinh học, vừa nâng cao hiệu quả xử lý và giảm chi phí cho quá trình xử lý
2. Nghiên cứu sử dụng sinh khối thu hồi sau quá trình xử lý nước thải giấy bằng phương pháp sinh học có bổ sung phân vi lượng để làm phân compost.
108
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1 Chu Đào Anh, Ngô Huy Du, Trần Hồng Côn, 2006. Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng công nghệ chảy ngược qua lớp bùn yếm khí (UASB).
2 Đào Sỹ Đức, 2007. Nghiên cứu xử lý dịch đen nhà máy bột giấy bằng phương pháp hóa học và sinh học. Luận văn thạc sỹ hóa học. Trường đại học khoa học tự nhiên. Hà Nội, 2007.
3 Đào Sỹ Đức, Trịnh Lê Hùng, Nguyễn Thị Hồng, 2008. Nghiên cứu xử lý dịch đen bằng phương pháp sinh học sử dụng bùn hoạt tính. Tổng quan đề tài đặc biệt cấp ĐHQG Hà Nội mã số QG – 06 – 11.
4 Đinh Thị Mai, Mai Xuân Hướng, Đỗ Thị Hải, 2009. Xử lý nước thải khu công nghiệp giấy phong khê bằng phương pháp fenton điện hóa. Tạp chí Hóa Học, T. 47 (5ª), Tr. 180 – 185.
5 Lương Đức Phẩm, 2002. Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nhà xuất bản giáo dục.
6 Nguyễn Đắc Vinh, Nguyễn Quang Vinh, Nguyễn Mạnh Hà, Trịnh Lê Hùng, Đào Sỹ Đức, 2008. Xác định điều kiện tối ưu cho quá trình keo tụ nước thải xeo giấy bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Tạp chí khoa học ĐHQGHN, Khoa Học Tự Nhiên và Công Nghệ 25 (2009) 165 – 171.
7 Phạm Văn Thiêm, Hoàng Văn Thắng, Đào Thị Phương Thảo, 2004. Nghiên cứu sự tạo màng sinh học trên các loại chất mang khác nhau và ứng dụng vào xử lý nước thải bia. Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học tập 9, số 2 – 2004.
109
8 Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Thị Hồng, 2004. Giáo trình phân tích nước. Nhà xuất bản Trung tâm tư vấn chuyển giao công nghệ nước sạch và môi trường – Ban chỉ đạo quốc gia về phân tích nước sạch và vệ sinh môi trường.
9 Tổng Công ty Giấy Việt Nam, 2004. Hướng dẫn vận hành công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
10 Tổng công ty giấy Việt Nam, 2005. Ngành công nghiệp giấy Việt Nam, định hướng phát triển 2010 – Tầm nhìn 2020. Công nghiệp giấy, số9.
11 Tổng Công ty Giấy Việt Nam, 2010. Báo cáo tổng kết hoạt động khoa học và công nghệ giai đoạn 2006 – 2010 và định hướng nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2011.
12 Trịnh Lê Hùng, Đào Sỹ Đức, 2006. Ứng dụng các vi sinh vật trong xử lý môi trường. Tổng quan Đề tài đặc biệt cấp ĐHQG Hà Nội mã số QG – 06 – 11. Hà Nội, 2006.
13 Trịnh Lê Hùng, 2008. Xử lý nước thải xeo giấy bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Chuyên đề 4 thuộc đề tài “nghiên cứu xử lý và tái sử dụng nước thải của các nhà máy giấy công suất vừa và nhỏ”. Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
14 Trịnh Lê Hùng, 2009. Kỹ thuật xử lý nước thải. Nhà xuất bản giáo dục.
15 Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2006. Tài liệu hướng dẫn “Áp dụng kỹ thuật tốt nhất (BAT) và kinh nghiệm môi trường tốt nhất (BEP) nhằm giảm phát thải các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy phát sinh không chủ định (U – POPs” trong ngành sản xuất bột giấy và giấy ở Việt Nam. Viện khoa học và công nghệ môi trường. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Bộ giáo dục và đào tạo.
16 Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2008. Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn “Sản xuất bột giấy và giấy”. Viện khoa học và công nghệ môi trường. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Bộ giáo dục và đào tạo.
110
Tiếng anh
17 Anna Stypka, Stockholm 1998. Advanced Wastewater Treatment, Report No 4 “Factors Influencing Sludge Settling Parameters and Solids Flux in the Activated Sludge Process – A literature Review.
18 Bahar K. Ince, Zeynep Cetecioglu and Orhan Ince, 2011. Pollution Prevention in the Pulp and Paper Industries. Environmental management in Practice, Vol.11, pp. 223 – 246.
19 Chakrabarti S.K., Gupta S., Puwar M., Bhist Shekhar C. & Vardhan R, 2012. Combined Chemical – biologycal Treatment of Pulp and Paper Mill Effluent. Water Sci. Technol., 55(6), 57 – 60.
20 D.P. Mesquita, O. Dias, A.L. Amaral, E.C. Ferreira, 2008. Relationship betweensludge volume index and biomass structure within activated sludge systems. Wat. Res., 27p.1707 – 1714.
21 Er.N. Balasubramanian, Dr.M. Muthukumar Ph.D, 2012. Performance of HUASB reactor for treating paper & pulp wastewater using Effective Microoranism (EM). International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST). Vol.4, No.06, pp. 2453 – 2461.
22 F. Ciner, M. Sarioglu, 2006. Determination of Inert Chemical Oxygen Demand (COD) Fractions of Cumhuriyet University Wastwewater. Vol. 8, No. 1, pp. 31 – 36.
23 G. Thompson, J. Swain, M. Key, C.F. Forster, 2000. The treatment of pulp and paper mill effluent – a review. Bioresource Technology 77 (2001) 275 – 286.
24 Leong Soo kwan, Nur Fadzeelah Abu Kasim, 2010. Effect of Organic Loading Rates on Pulp and Paper Wastewater Treatment Using an Anaerobic Upflow Fixed – Film Reactor. Environment and Chemistry IPCBEE vol.1 (2011) © (2011) IACSIT Press, Singapore.
111
25 M. Löwén and L. Piirtola, 2007. Characterization of activated sludge flocs. Wat. Res., 30(7),1695 – 1701.
26 Peter Spencer Davies B.Sc, 2005. The Biological Basic of Wastewater Treatment.
27 R.S. Ramalho, 1988. Introduction to wastewater treatment processes. Laval University, Quebec, Canada.
28 Shiow – Ching Chen, Jau – Hwan Tzeng, Yao Tien and Li – Fen Wu, 2001. Rapid Determination of Chemical Oxygen Demand (COD) Using Focused Microwave Digestion Followed by a Titrimetric Method. Analytical Sciences April, 2001, Vol. 17, pp. 551 – 553.
29 S.S. Wong, T.T.Teng, A.L. Ahmad, A. Zuhairi, G. Najafpour, 2006. Treatment of pulp and paper mill wastewater by polyacrylamid (PAM) in polymer induced flocculation – a review.
30 Thomas M. Grace. Black liquor evaporation, Pulp and Paper Manufacture Vol. 5, Alkaline Pulping. Canadian Cataloguing in Publication Data, 1989.
31 Thompson, G., Swain, J., Kay, M., Forster, C.F., 2001. The treatment of pulp and paper mill effluent – a review. Bioresource Technol. 77 (3), pp. 275 – 286.
32 Victor Sarria. Coupled advanced oxidation and biological processes for wastewater treatment. PhD Thesis. Lausanne, EPFL, 2003.
33 Yuan – Shing Perng, Eugene i – Chen Wang, Shih – Tsung Yu, An – Yi Chang and Chi – Yuan Shih, 2007. Pilot Treatment of OCC – based Paper Mill Wastewater Using Pulsed Electrocoagulation – a review.
112
Phụ lục 1. Thông tin chung về thiết bị và thông số thí nghiệm
Thông tin về thiết bị
Thiết bị sử dụng trong phòng thí nghiệm: - Dung tích tối đa: 50 lít.
- Dung tích sử dụng: 20 lít.
Thiết bị sử dụng quy mô dung tích bể 1 m3 - Dung tích tối đa: 1.200 lít
- dung tích sử dụng: 1.000 lít
Thông số thí nghiệm
Giá trị COD vào: 872
Tỷ lệ COD : N : P = 100 : 5 : 1
pH trước khi thêm dinh dưỡng: 6,9 ÷ 7,2
pH sau khi thêm dinh dưỡng: 7,6 ÷7,8
Dinh dưỡng nitơ: Ure, (NH2)2CO 46%
Dinh dưỡng photpho: Axit photphoric (H3PO4) 85%
113
Phụ lục 2. Tính toán dinh dưỡng cung cấp cho vi sinh theo thiết kế HTXLNT
Theo thiết kế
Phối trộn nitơ – N: 17 kg N/tấn COD trong nước thải từ tháp làm mát.
Phối trộn photpho – P: 3,3 kg P/tấn COD trong nước thải từ tháp làm mát.
Chuẩn bị chất dinh dƣỡng
Dung dịch Ure (NH2)2CO 30% chứa 0,15 kg N/l.
Dung dịch axit phophoric H3PO4 70% chứa 0,35 kg P/l.
Thể tích chất dinh dƣỡng bổ sung
113 lít ure 30%/tấn COD trong nước thải từ tháp làm mát.
114
Phụ lục 3. Năng lực của hệ thống xử lý nước thải – Tổng Công ty Giấy Việt Nam
Thể tích các bể - bộ phận xử lý nước thải: - Hồ khẩn cấp 12.000 m3 - Bể lắng sơ cấp 5.000 m3 - Bể cân bằng 6.000 m3 - Bể lựa chọn 1.500 m3 - Bể sục khí 13.500 m3 - Bể lắng thứ cấp 2.500 m3 - Bể chứa bùn 400 m3 Các thông số kỹ thuật:
Các thông số Đơn vị tính Đầu vào
cho phép Đầu ra theo thiết kế Đầu vào thực tế Đầu ra thực tế
Lưu lượng: m3/ngày 30.000 30.000 26.000 26.000 COD (nhu cầu ô xy hóa học
để phân hủy các chất hữu cơ): mg/l < 900 < 100 600 85 BOD5 (nhu cầu ô xy sinh học
để phân hủy các chất hữu cơ trong 5 ngày):
mg/l < 320 < 20 230 26
TSS mg/l 450 < 50 460 62
Nhiệt độ 0C < 45 < 37 41 38
115 Phụ lục 4. Các thông số vận hành HTXLNT Vị trí Bộ đo Giá trị bình thƣờng Khoảng dung sai Đơn vị tính Lắng sơ bộ Mức bùn 0,8 0,6 – 1,0 m3 TSS < 100 < 100 mg/l Chất rắn có thể lắng < 3 < 5 mg/l Độ dẫn < 80 0 – 80 mS/m Bể cân bằng Mức 40 – 70 20 – 90 %
Lưu lượng vào tháp làm mát
Lưu lượng < 950 <1250 m3/giờ
Nhiệt độ -- -- 0C Bể bơm tháp làm mát Mức 40 – 70 20 – 90 % TSS < 100 < 100 mg/l COD ≤ 1000 < 1150 mg/l BOD ≤ 350 ≤ 380 mg/l Ntot ≤ 18 ≤ 0,05×COD -- Ptot ≤ 3,5 ≤ 0,01×COD -- o – PO43- ≤ 3,5 ≤ 0,01×COD -- Nhiệt độ 37 ≤37 0 C Urea Mức 5 – 95 5 – 95 % Mức dùng ≤ 100 < 120 l/giờ Axit phophoric Mức 5 – 95 5 – 95 % Mức dùng ≤ 10 < 15 l/giờ Bể khử bọt Mức dùng 0 < 4 l/giờ Bể lựa chọn DO 2 ≥1,5 mg/l Nhiệt độ 35 – 37 35 – 39 0C TSS 3 2,5 – 3,5 g/l VSS 2 – 2,5 1,5 – 3 g/l SV30 200 – 300 65 – 525 ml/l SVI ≤ 100 25 – 150 ml/g Bể sục khí DO 2 ≥ 1,5 mg/l Nhiệt độ 35 – 37 30 – 39 0C TSS 3 2,5 – 3,5 g/l VSS 2 – 2,5 1,5 – 3 g/l
116 SV30 200 – 300 65 – 525 ml/l SVI ≤ 100 25 – 150 ml/g Lắng thứ cấp Mức bùn 1,5 1,3 – 1,7 m TSS 20 – 30 < 30 mg/l Chất rắn có thể lắng < 5 ≤ 5 ml/l COD <250 ≤ 290 mg/l BOD < 20 ≤ 20 mg/l Ntot < 5 < 10 mg/l NO3- - N 1 < 5 mg/l NH4+ - N 0 < 1 mg/l Ptot 0,2 – 0,5 < 1 mg/l
