CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY

Sau đây là thuyết minh công nghệ xử lý nước thải sản xuất giấy kraft do Công ty Cổ phần Giải pháp Công nghệ Môi trường HTC đã nghiên cứu và áp dụng thành công tại nhiều nhà máy sản xuất giấy như: Giấy Phú Lâm, Giấy Tân Huy Kiệt, Giấy Bắc Hà, Giấy Nam Long, giấy Phương Đông, giấy Hùng Phát, giấy Việt Mỹ…

Với các công nghệ truyền thống và sự kết hợp giữa hai phương pháp hóa lý và sinh học. Chúng tôi sử dụng Tuyển nổi + vi sinh hoạt tính để xử lý nước thải sản xuất giấy đạt quy chuẩn Việt Nam.

Hệ thống tuyển nổi TM6200

Vi sinh xử lý nước thải giấy

Chất lượng nước đầu vào

Lưu lượng thiết kế được xác định dựa vào công suất của nhà máy, từ các thông tin được cung cấp.

Thông số các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng cho nước thải đầu vào của công ty được lấy dựa theo các kết quả đã phân tích của các nhà máy, công ty khác có quy mô, tính chất tương tự, nồng độ điển hình của các chất ô nhiễm có trong nước thải từ quá trình sản xuất giấy kraft được trình bày trong bảng sau:

Bảng 1: Chất lượng nước thải xeo giấy

1.1.2     Chất lượng nước thải sau xử lý

Chất lượng nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 12:2015/BTNMT, cột A với một số chỉ tiêu cơ bản được nêu trong bảng sau.

Nhận xét:

• Nước thải có nồng độ các chất ô nhiễm cao, chủ yếu là BOD, COD và TSS cần được xử lý triệt để trước khi xả ra môi trường.
• Với tính chất nước thải như trên, chúng tôi đề nghị sử dụng công nghệ xử lý với các bước chính như sau:
• Sàng nghiêng: tách các loại vật rắn có kích thước lớn trước khi vào công trình nhằm tránh các sự cố về tắc nghẽn bơm, đường ống…
• Bể điều hòa: Nước thải sau sàng nghiêng được chảy sang bể điều hòa nhằm điều hòa lại lưu lượng và nồng độ ô nhiễm giúp ổn định chất lượng nước qua các công đoạn xử lý tiếp theo.
• Tuyển nổi: Tách loại các chất lơ lửng trong nước thải, tại đây được châm hóa chất keo tụ và bổ xung hóa chất khử màu, xử lý một phần COD, BOD, độ màu đảm bảo các chất ô nhiễm nằm trong khoảng cho phép trước khi đến công trình xử lý sinh học. Nước sau tuyển nổi phần lớn được tuần hoàn để tái sử dụng cho sản xuất, phần còn lại được cấp sang công trình xử lý sinh học, đưa giá trị ô nhiễm về mức cho phép trước khi xả ra môi trường.
• Kỵ khí: Nước thải sau bể tuyển nổi được dẫn đến bể sinh học kỵ khí, nước thải chảy qua tầng bùn vi sinh kỵ khí và xử lý phần lớn COD trong nước thải.
• Hiếu khí : Hầu hết các chất ô nhiễm được xử lý bởi loại bùn hoạt tính nồng độ cao.
• Lắng: Nước sau xử lý hiếu khí sẽ mang theo bùn qua lắng để tách bùn tuần hoàn quay trở lại, nước trong được thu tới bể trung gian
• Bồn lọc áp lực: Nước được qua bồn lọc đảm bảo các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải về mức đạt quy chuẩn Việt Nam. Nước thải sau xử lý đạt giá trị cột A, QCVN 12 MT :2015 – BTNMT.

THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY

2.1         SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải giấy

2.2         THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ

1.      Hố Gom

Các dòng nước thải từ các nguồn thải phát sinh trong công đoạn xeo giấy của nhà máy được thu gom về hố gom qua hệ thống thu gom nước thải sẵn có.

2. Bể điều hòa

         Tại bể điều hòa được đặt sàng nghiêng để loại bỏ các vật rắn kích thước lớn tránh các sự cố như kẹt bơm, tắc nghẽn đường ống.

Bể điều hòa có nhiệm vụ cân bằng lưu lượng, tại đây sẽ ổn định nồng độ chất ô nhiễm đầu vào của nước thải, tránh sự quá tải từng đợt của hệ thống, ảnh hưởng đến chất lượng nước thải sau xử lý.

Để tránh hiện tượng phân hủy yếm khí sinh mùi hôi thối, trong bể điều hòa có lắp đặt hệ thống phân phối khí thô. Nước thải từ bể điều hòa được bơm nước thải đặt chìm bơm lên bể trung chuyển.

3.      Bể tuyển nổi

Nước thải từ bể điều hòa bơm lên bể tuyển nổi, tại bể tuyển nổi được châm hóa chất khử màu, PAC, PAM nhằm keo tụ các chất rắn và loại bỏ độ màu, BOD, COD, TSS…  đảm bảo điều kiện sống cho vi sinh vật trong công đoạn xử lý sinh học phía sau. Phần bột giấy nổi trên mặt được vớt và dẫn về bể chứa bùn.

Tuyển nổi siêu nông

4. Bể trung gian

Nước sau tuyển nổi được chứa tại bể trung gian, bể trung gian có nhiệm vụ ổn định lưu lượng khi cấp lên hệ thống xử lý sinh học, tránh sự cố từng đợt hoặc sốc tải hệ thống. Tại đây một phần nước thải cũng được tuần hoàn lại phục vụ cho sản xuất.

5. Bể kỵ khí

Nước thải sau tuyển nổi được tách các chất rắn lơ lửng, bột giấy và một phần chất rắn hòa tan tuy nhiên vẫn còn hàm lượng chất hữu cơ khá lớn biểu thị bằng chỉ tiêu ô nhiễm  COD, BOD trong nước thải, độ màu lớn. Vì vậy cần được loại bỏ bằng cách cho nước thải chảy qua tầng bùn kỵ khí tại bể sinh học kỵ khí, các vi khuẩn kỵ khí sẽ phân hủy chất hữu cơ và độ màu của nước thải.

Tại bể kỵ khí diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này. Trong bể kỵ khí được thiết kế hệ thống tách pha gồm các tấm chắn khí được đặt ở phía trên bể với nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng và khí. Phần nước và khí tiếp tục đi lên, các hạt cặn lơ lửng sẽ bám vào bọt khí và đi lên tới thành tấm chắn sẽ bị va đập và rơi xuống, bọt khí metan đi lên được thu lại qua ống thu khí và được dẫn ra ngoài. Bùn sẽ được giữ ở dưới đáy bể, nước trong sẽ được dâng lên trên và được thu hồi theo ống dẫn đi sang công trình xử lý tiếp theo.

6. Bể tuần hoàn

Để tăng hiệu quả cho quá trình thủy phân chất hữu cơ, nước thải sau quá trình yếm khí trong bể kị khí chảy qua bể tuần hoàn. Tại bể tuần hoàn được đặt bơm chìm để hút nước thải và bùn vi sinh kỵ khí tuần hoàn quay lại bể kỵ khí, phần nước trong từ bể tuần hoàn được chảy tràn sang bể sinh học hiếu khí tiếp tục quá trình xử lý.

7. Bể xử lý sinh học hiếu khí

Nước thải từ bể tuần hoàn sẽ được bơm qua bể xử lý sinh học hiếu khí. Tại đây các chất hữu cơ trong nước thải được các vi sinh hiếu khí phân hủy tiếp. Dinh dưỡng cũng được thêm vào bể hiếu khí để quá trình khử COD được hiệu quả hơn.

Bể sinh học hiếu khí

Tại bể xử lý Hiếu khí, oxy được cung cấp mãnh liệt nhờ hệ thống phân phối khí lắp đặt dưới đáy bể. Các chất hữu cơ trong nước thải sẽ được các vi sinh vật sử dụng cho tổng hợp tế bào mới và giải phóng năng lượng. Quá trình tiêu thụ chất hữu cơ, chất dinh dưỡng để tổng hợp tế bào mới được thể hiện bằng phương trình dưới đây:

Chất hữu cơ + chất dinh dưỡng + vi sinh vật + Oxy = vi sinh vật mới + CO₂# + H₂O

Ngoài quá trình tổng hợp tế bào mới, xảy ra phản ứng hô hấp nội sinh đối với tế bào già, có thể tóm tắt quá trình này như sau:

Vi sinh vật (bùn hoạt tính)   +  O₂        = Bùn trơ + CO₂ + H₂O + NH₃ + năng lượng

Ngoài ra, nếu trong nước thải có chứa Nitơ ở dạng Amoni – NH₄⁺ hoặc NH₃ chúng sẽ bị các chủng vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter Oxy hóa tạo thành Nitrit và cuối cùng thành Nitrat.

Sự phát triển hay chết đi của vi sinh vật và vi khuẩn đóng vai trò vô cùng quan trọng trong xử lý nước thải tại bể này.

Trong phòng thí nghiệm, dưới điều kiện thích hợp, khi dưỡng chất (các chất dinh dưỡng cần thiết) được cung cấp 1 lần cho thấy rằng sự tăng trưởng của vi sinh vật bằng phân chia tế bào có thể chia thành 4 pha: pha ổn định, pha tăng trưởng theo hàm số mũ, pha cân bằng và pha suy tàn.

A – Pha ổn định

Trong pha này, các tế bào vi sinh vật không phân chia (không tăng trưởng về số lượng) mà ổn định để thích nghi với môi trường, nhưng tăng trưởng về kích thước và khối lượng bằng quá trình tổng hợp Enzymes, Protein, RNA…và tăng cường hoạt động trao đổi chất. Thời gian của pha ổn định phụ thuộc vào chủng vi sinh vật, thời gian thích nghi, thời gian cho quá trình tổng hợp các Coenzyme cần thiết thông qua quá trình trao đổi chất.

B – Pha tăng trưởng theo hàm số mũ (pha logarit)

Các vi sinh vật phát triển cả về số lượng (phân chia tế bào) và khối lượng. Tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật trong pha này tính bằng thời gian tăng trưởng hay thời gian nhân đôi của vi sinh vật. Thời gian tăng trưởng được tính bằng tỷ số giữa thời gian t và số lượng tế bào vi sinh vật sinh ra trong khoảng thời gian đó, G = t/n. Pha tăng trưởng chỉ xảy ra trong điều kiện thừa dưỡng chất (tỷ lệ chất dinh dưỡng).

1. Pha cân bằng

Quá trình tăng trưởng của vi sinh vật theo hàm số mũ sẽ không xảy ra tiếp nữa trong môi trường thí nghiệm gián đoạn. Tốc độ tăng trưởng bị hạn chế do ảnh hưởng của 3 yếu tố: (1) sự cạn kiệt về dưỡng chất, (2) sự tích lũy của các chất ức chế hoặc các sản phẩm cuối cùng, và (3) thiếu khoảng trống, trong trường hợp này còn gọi là thiếu khoảng trống sinh học (mật độ vi sinh vật quá đậm đặc).

D – Pha suy tàn (chết)

Khi dưỡng chất trong môi trường đã cạn kiệt, các vi sinh vật chuyển sang hô hấp nội bào (tiêu thụ nguyên sinh chất trong tế bào) và chết đi, tốc độ chết của vi sinh vật cũng nhanh như tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật trong pha logarit.

Tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật trong pha logarit phụ thuộc rất nhiều vào môi trường nuôi cấy, nhiệt độ, pH…

Môi trường vận hành cần duy trì để vi sinh vật phát triển tốt trong bể hiếu khí bao gồm:

Nhiệt độ ổn định từ 25 – 35⁰C, hàm lượng BOD:P:N duy trì theo theo tỷ lệ 100:5:1.

Ngoài ra, độ pH và DO trong bể được duy trì trong khoảng: pH = 7 – 8; DO > 2 mg/l.

8. Bể lắng

Nước thải từ bể vi sinh hiếu khí bao gồm dung dịch bùn vi sinh hoạt tính và nước thải được cấp vào ống trung tâm của bể lắng, tại ống trung tâm vận tốc nước giảm, bùn vi sinh hoạt tính kết bông và lắng trọng lực xuống đáy bể. Bùn vi sinh được hệ thống gạt bùn đáy bể thu về họng bơm đặt tại tâm bể, bùn bơm tuần hoàn quay lại bể sinh học hiếu khí để tiếp tục chu trình xử lý, nước thải tách bùn được thu qua máng thu nước và chảy sang bể trung gian.

9. Bể trung gian

Nước sau bể lắng được chứa tại bể trung gian, bể trung gian có nhiệm vụ ổn định lưu lượng trước khi cấp lên bồn lọc áp lực. Tại bể trung gian nước thải được bơm cấp lên bồn lọc áp lực, tại đây được lắp hệ thống phao báo mực nước đầy cạn để điều khiển bơm tự động cấp lọc.

10. Bồn lọc áp lực

Nước thải từ bể trung gian được bơm cấp vào bồn áp lực, bồn áp lực có chứa các loại vật liệu lọc như cát thạch anh, mangan, than hoạt tính có tác dụng tách chất rắn lơ lửng, hấp thụ BOD, COD, độ màu còn sót lại trong nước thải, đưa các chỉ tiêu ô nhiễm về mức cho phép trước khi xả ra môi trường. Nước thải sau xử lý đạt cột A, QCVN 12-MT : 2015 – BTNMT.