XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY
Xử lý nước thải nhà máy giấy là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu hiện nay. Công nghiệp sản xuất giấy là một trong những ngành gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng nhất.
Công nghệ sản xuất bột giấy chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế. Công nghiệp giấy phát triển cùng với sự phát triển của xã hội. Vì vậy Xử lý nước thải sản xuất giấy cũng cần được quan tâm cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất giấy.
1. Công nghệ sản xuất giấy và nguồn phát sinh của nước thải
Công nghệ sản xuất giấy bao gồm hai quá trình cơ bản: sản xuất bột giất từ nguyên liệu thô và sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy).
Có hai nguồn sản sinh ra nước thải đó là: từ quá trình xeo giấy và quá trình làm việc. Trong quá trình tạo bột của công nghiệp xeo giấy sẽ xuất hiện trong dịch thải và sẽ gây ô nhiễm nặng đối với môi trường nếu không kịp thời thu hồi được dịch đen.
Dịch đen, theo thuật ngữ của ngành giấy, bao gồm 70% chất rắn hữu cơ (có thể thu hồi để tái tạo) và sử dụng và 30% chất rắn vô cơ. Cũng vì thế, mức độ ô nhiễm từ nước thải công nghiệp xeo giấy tỷ lệ nghịch với khả năng thu hồi dịch đen.
Ngoài ra, trong quá trình tạo bột xeo giấy, để tạo nên một sản phẩm đặc thù hoặc những tính năng đặc thù cho sản phẩm, người ta còn sử dụng nhiều hóa chất và chất xúc tác. Những chất này nếu không được thu hồi hoặc xử lý mà xả thẳng ra sông ngòi sẽ làm ô nhiễm nặng nguồn nước.
2. Tính chất nước thải sản xuất giấy
Nước thải ngành giấy chứa một lượng lớn các chất rắn lơ lửng và xơ sợi, các hợp chất hữu cơ hòa tan ở dạng khó và dễ phân hủy sinh học, các chất tẩy rửa và hợp chất hữu cơ của chúng.
Trong nước thải của sản xuất giấy và bột giấy có hàm lượng các hợp chất cacbonhydrat cao, là những chất dễ phân hủy sinh học nhưng lại thiếu nitơ và phospho là những chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật phát triển. Do đó trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học cần bổ sung các chất dinh dưỡng, đảm bảo tỉ lệ cho quá trình hiếu khí BOD5 : N : P = 100:5:1 và quá trình yếm khí BOD5 : N : P = 100:3:0,5.
Đặc tính nước thải nghành giấy thường có tỉ lệ BOD5:COD ≤ 0,55 và hàm lượng COD cao (COD > 1000 mg/l) nên trong xử lý thường kết hợp giữa phương pháp yếm khí và hiếu khí.
Thành phần nước thải của một số nhà máy sản xuất giấy và bột giấy với nguyên liệu là gỗ mềm và giấy thải
3. Xử lý nước thải sản xuất giấy
Các phương pháp xử lý loại bỏ các chất ô nhiễm nước của ngành giấy bao gồm lắng, đông keo tụ hóa học và phương pháp sinh học.
– Phương pháp lắng dùng để tách các chất rắng dạng bột hay xơ sợi, trước hết đối với dòng thải từ công đoạn nghiền và xeo giấy. Với mục đích thu hồi lại xơ sợi, bột giấy thì thường dùng thiết bị lắng hình phểu. Trong quá trình lắng cần phải tính toán thời gian lưu thích hợp vì với thời gian lưu dài dễ có hiện tượng phân hủy yếm khí, khi bùn lắng không được lấy ra thường xuyên. Để nước thải loại này lắng được tốt và tạo điều kiện các hạt liên kết với nhau tạo thành bông cặn dễ lắng, chúng ta tính toán với tải trọng bề mặt từ 1 đến 2 m3/m2.h (lưu lượng dòng thải tính cho 1 đơn vị bề mặt lắng của bể trong 1 đơn vị thời gian). Để giảm thời gian lưu trong bể lắng, nâng cao hiệu suất lắng còn có thể thổi khí nén (áp suất 4 đến 6 bar) vào bể lắng. Loại bể lắng – tuyển nổi này thường có tải trọng bể mặt 5 đến 10 m3/m2.h.
– Phương pháp đông keo tụ hóa học dùng để xử lý các hạt rắn ở dạng lơ lửng, một phần chất hữu cơ hòa tan, hợp chất phospho, một số chất độc và khử màu. Phương pháp đông keo tụ có thể xử lý trước hoặc sau xử lý sinh học. Các chất keo tụ thông thường là phèn sắt, phèn nhôm và các vôi. Các chất polyme dùng để trợ keo và tăng tốc độ quá trình lắng. Đối với mỗi loại phèn cần điều chỉnh pH của nước thải ở giá trị thích hợp, chẳng hạn phèn nhôm pH từ 5 – 7, phèn sắt pH từ 5 – 11, dùng vôi thì pH > 11.
– Phương pháp sinh học dùng để xử lý các hợp chất hữu cơ ở dạng tan. Nước thải của công nghiệp giấy và bột giấy có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao, đặc biệt có chứa hàm lượng các hợp chất lignin cao ở dòng thải của xí nghiệp. Các hợp chất của lignin là những chất không có khả năng phân hủy hiếu khí và phân hủy yếm khí rất chậm. Do đó trước khi đưa nước thải vào xử lý sinh học thì dịch đen của quá trình sản xuất bột giấy cần được xử lý cục bộ để tách lignin.
4. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy
Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy
Thuyết minh sơ đồ công nghệ nhà máy sản xuất giấy
Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy và nước thải từ công đoạn xeo giấy được đưa qua song chắn rác nhằm giữ lại những tạp chất thô (chủ yếu là rác) có trong nước thải. Sau đó nước được đưa qua bể lắng cát, để lắng các tạp chất vô cơ đảm bảo cho các qúa trình xử lý sau, cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và đem đi chôn lắp hoặc trãi đường. Tiếp theo nước thải được đưa vào hố thu nhằm điều chỉnh pH về mức thích hợp.
Nước tiếp tục đưa sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ. Tại bể điều hòa, chúng tôi bố trí đĩa phân phối khí thô nhằm mục đích hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể, sinh ra mùi khó chịu. Điều hòa lưu lượng là phương pháp được áp dụng để khắc phục các vấn đề sinh ra sự dao động của lưu lượng, cải thiện hiệu quả hoạt động của các quá trình xử lý tiếp theo. Bơm được lắp đặt trong bể điều hòa để đưa nước lên các công trình phía sau.
Từ bể điều hòa nước được bơm trực tiếp sang bể keo tụ tạo bông, nhằm keo tụ giảm lượng chất rắn lơ lửng. Nước tiếp tục được chảy sang bể lắng I để loại bỏ các cặn sinh ra trong quá trình keo tụ tạo bông. Ở đây ta thu hồi bột còn một phần bùn được đưa sang bể chứa bùn.
Nước thải được đưa sang bể sinh học kỵ khí, bổ sung một phần dinh dưỡng cho nước thải nhằm xử lý BOD, COD trong nước. Đặc trưng của quá trình yếm khí là thời gian lưu nước lớn, do vậy kích thước công trình xử lý tăng lên, đồng thời cần phải đảm bảo điều kiện ổn định về nhiệt độ nước thải. Sau đó nước từ bể kỵ khí sẽ được đưa sang bể sinh học hiếu khí.
Bể Aerotank có nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ còn lại trong nước thải. Tại bể Aerotank diễn ra quá trình oxi hóa các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank có hệ thống sục khí trên khắp diện tích bể nhằm cung cấp oxi, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm. Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan có trong nước để sinh trưởng. Vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng bông bùn dễ lắng gọi là bùn hoạt tính. Khi vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính. Hàm lượng bùn hoạt tính nên duy trì ở nồng độ khoảng 2500 – 4000 mg/l. Do đó, một phần bùn lắng tại bể lắng sẽ được bơm tuần hoàn trở lại vào bể Aerotank để đảm bảo nồng độ bùn nhất định trong bể.
Nước thải sau xử lý sinh học có mang theo bùn hoạt tính cần phải loại bỏ trước khi đi vào các bể tiếp theo, vì vậy bể lắng 2 có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thông qua máng tràn răng cưa.
Nước thải sau bể lắng sẽ tự chảy sang bể khử trùng bằng Clorine nhằm đáp ứng chỉ tiêu Coliform trong nước thải xả ra môi trường bên ngoài.
Hệ thống hoạt động ổn định, an toàn trong quá trình vận hành
Nước thải sau xử lý đạt QCVN 12-MT:2015/BTNMT_Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy.
QCVN 12-MT:2015/BTNMT_Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy.
