Công nghiệp sản xuất giấy là một trong những ngành công nghiệp được hình thành và phát triển từ rất lâu! Cùng với sự phát triển của khoa học – kỹ thuật, kinh tế ngày càng phát triển hơn, nhu cầu sử dụng giấy của con người cũng theo đó mà đa dạng, phong phú hơn. Thế nhưng: việc xử lý được nước thải trong quá trình sản xuất bột giấy như thế nào cho hiệu quả thì không phải là một vấn đề đơn giản!
Tổng quan về ngành giấy và bột giấy
Quy trình sản xuất bột giấy từ gỗ: Bột giấy có thể được sản xuất từ gỗ mềm, gỗ tre nứa hoặc từ giấy loại. Nguyên liệu thô được dùng trong sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam gồm 2 nguồn căn bản từ rừng (tre, gỗ thân mềm) và từ giấy tái chế.
Bột giấy được dùng làm nguyên liệu đến sản xuất các sản phẩm khác nhau như như giấy viết, giấy bao bì, giấy bìa, giấy Carton ,… là khác nhau. Tuy nhiên có thể pha trộn bột giấy được tạo ra từ nguyên liệu thô khác nhau để có những đặc tính mong muốn cho sản phẩm.
Nguồn gốc, thành phần tính chất nước thải giấy
Trong công nghệ sản xuất giấy và bột giấy thì phần nước thải từ nhà máy giấy thuần túy (không sản xuất bột) là khá sạch, chủ yếu là nước thải từ khâu xeo giấy, tạp chất cơ bản là cặn lơ lửng (thường là xơ sợi giấy, bột độn, bột màu, phụ gia…), thành phần chất hữu cơ thường không quá cao, BOD5 của nước thường dao động từ 150-350 mgO2/L.
Đối với các nhà máy có sản xuất bột giấy thì loại nước thải đậm đặc và khó xử lý nhất nước thải dịch đen, lượng kiềm dư có thể lên tới 20 g/L, COD dao động ở mức hàng chục ngàn tới 100.000 mg/L. Đối với các nhà máy sản xuất giấy từ giấy thải thì thành phần ô nhiễm chủ yếu là SS, COD, và BOD5 với nồng độ cao.
Xử lý nước thải ngành giấy hóa lý
Ở đây nước thải được lọc xơ sợi, loại bỏ kim loại nặng và huyền phù. Sau đó, từ bể gom, nước được bơm đẩy lên hệ thống lưới lọc nghiêng nhằm thu hồi lại hầu hết xơ sợi có trong nước thải. Nước thải đã được lọc xơ sợi rơi xuống bể trộn.
Tại bể trộn (nhanh, chậm) một lượng hóa chất PAC (poly-alumium chloride ) và PAM (hợp chất cao phân tử hòa tan trong nước) được đưa vào bể để kết tủa các chất huyền phù và các ion kim loại khác trong nước thải.
Ở bể lắng thứ nhất, nước thải từ bể trộn được bơm vào bể lắng thứ nhất. Ở đó các chất kết tủa lắng xuống phía dưới, nước còn lại chuyển sang bể điều hòa để điều chỉnh (hệ thống xử lý còn có bể sự cố để xử lý trong các trường hợp khẩn cấp).
Bể điều hòa, có tác dụng điều hòa lưu lượng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi cho các công đoạn sau, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Từ bể điều hòa nước đã lọc bỏ phần lớn chất huyền phù, được chuyển sang tháp làm nguội.
Tại tháp làm nguội, nước thải được làm giảm nhiệt độ xuống nhiệt độ phù hợp với các bước xử lý sau (từ 50°C xuống 35°C). Nước đã làm nguội chuyển sang bể điều chỉnh độ pH cho quá trình xử lý yếm khí.
Xử lý nước thải ngành giấy sinh hóa
Trước khi tiến hành xử lý sinh hoá, nước thải cần được điều chỉnh đến độ pH (dùng NaOH) thích hợp. Vì pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng vào tế bào. Sau khi được điều chỉnh dộ pH thích hợp (6,5-6,8), nước thải được đưa vào hệ thống xử lý yếm khí.
Ở đây nước thải được xử lý bằng các phương pháp sinh học – quá trình oxy hóa sinh hóa, dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Để đảm bảo nước thải sau xử lý có thể xả ra nguồn tiếp nhận nước thải dùng cho mục A, các hệ thống xử lý thường sử dụng cả hai phương pháp là yếm khí và hiếu khí.
Bằng cách sử dụng các vi sinh vật kỵ khí oxy, phản ứng yếm khí có tác dụng loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải để giảm nồng độ COD (nhu cầu ô xy hóa học). Công nghệ mới nhất hiện nay là EGSB (hệ thống xử lý lớp bùn hạt mở rộng) hoặc IC (tháp tuần hoàn nội tại). Trong quá trình phân hủy các chất gây ô nhiễm hình thành khí gas chứa mê tan (có thể dùng để đốt trong nồi hơi sau khi lọc) và một lượng bùn thải ít hơn nhiều so với phương pháp hiếu khí. Nước đã được xử lý sinh học yếm khí được đưa sang xử lý sinh học hiếu khí
Xử lý nước thải sinh học hiếu khí (duy trì cung cấp oxy liên tục và nhiệt độ ở 20°C – 40°C). Bể hiếu khí luôn chứa các vi khuẩn hiếu khí. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí thường được tiến hành hai lần có tác dụng loại bỏ các chất hữu cơ trong nước nhằm giảm nồng độ COD.
Để các vi sinh vật sinh sôi cần cung cấp các dưỡng chất như các hỗn hợp photpho và ni tơ và khí oxy vào trong nước thải, đồng thời kiểm soát nhiệt độ nước và khí oxy hòa tan trong nước. Việc sử dụng phương pháp màng đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy hòa tan cho vi khuẩn, tăng khả năng hấp thụ các chất hữu cơ của vi sinh vật đảm bảo sự phân giải tối đa. Kết quả, hình thành các bông sinh học có thể lắng theo trọng lực.
Đối với đa số các vi sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu là 6,8 – 7,2, trong khi hệ thống xử lý đã duy trì độ pH ở nước thải sau khi xử lý yếm khí trong khoảng 6,8 – 7,2 6,8 – 7,5. Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn tới chức năng hoạt động của vi sinh vật. Đối với đa số vi sinh vật, nhiệt độ nước thải phải từ 20°C – 38°C. Sau khi được xử lý hiếu khí thứ nhất, nước được chuyển sang bể lắng trung gian, tại đây các chất kết tủa được lắng xuống và xả vào bể gom bùn. Từ đó nước tiếp tục được xử lý hiếu khí lần thứ hai, rồi sang bể lắng trung gian thứ hai, trước khi được xả thải ra nguồn tiếp nhận nước thải dùng cho mục A.