ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TẠI TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM

Họ và tên sinh viên : PHẠM THỊ MƠ
Ngành : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Niên khóa: 2004 – 2009

Tháng 2/2009


ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TẠI TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM

Tác giả

PHẠM THỊ MƠ

Khoá luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy

Giáo viên hướng dẫn:
Th.S. Đặng Thị Thanh Nhàn

Tháng 2 năm 2009

i


CẢM TẠ
Em xin chân thành cảm ơn:
Nhà trường và khoa lâm nghiệp, các thầy cô giáo trong khoa lâm nghiệp đã tạo
cơ hội và giúp đỡ em hoàn thành đề tài này .
Toàn thể CBCNV Tổng công ty Giấy Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và
giúp đỡ em trong quá trình thực tập tại công ty. Các cô chú tại phân xưởng xử lý nước
thải đã hướng dẫn em trong thời gian thực tập.
Cô Đặng Thị Thanh Nhàn đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực
tập để có thể hoàn thành tốt bài luận văn này.

ii


NHẬN XÉT CỦA TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

iii


NHẬN XÉT CỦA GVHD

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

iv


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

v


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

vi


TÓM TẮT
Đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tại Tổng công ty Giấy Việt Nam”
được tiến hành tại Tổng công ty Giấy Việt Nam, thời gian từ 1/10/2008 đến

20/11/2008. Thí nghiệm được tiến hành bằng cách lấy mẫu tự động nước thải từ khu
vực xử lý nước thải, các công đoạn sản xuất tại nhà máy sản xuất bột và giấy tại
TCTGVN và kết hợp thí nghiệm tại phòng Kỹ thuật Tổng công ty. Thí nghiệm được
tiến hành theo các dụng cụ và phương pháp đang được sử dụng ở Tổng công ty.
Quy trình thực hiện đề tài gồm:
- Khảo sát quy trình sản xuất bột và giấy tại Tổng công ty để xác định nguồn thải.
- Thực hiện thí nghiệm để xác định đặc tính nước thải ở từng công đoạn sản xuất,
đặc tính nước thải trước khi xử lý và sau khi xử lý tại khu vực xử lý nước thải. Xác
định được các thông số gồm: pH, TSS, xơ sợi, COD, BOD và màu.
Đề tài đã xác định các kết quả:
- Xác định được nguồn thải và các đặc tính của nước thải ở từng công đoạn sản
xuất gồm: Bộ phận xử lý nguyên liệu thô, công đoạn nấu, rửa, sàng, tẩy và công đoạn
xeo giấy.
- Xác định được đặc tính nước thải vào dây chuyền xử lý: pH (7,2 – 9,1), màu (600
mg Pt/l), TSS (301 mg/l), COD (752 mg/l), BOD (240 mg/l).
- Xác định được đặc tính nước thải sau xử lý: Các chỉ số trong nước thải đã giảm
rất nhiều: pH (7,2 – 7,9), TSS (69 mg/l), COD (88,2 mg/l), BOD (27,5 mg/l).
- Đánh giá được hiệu quả xử lý dây chuyền xử lý nước thải tại TCTGVN: pH giảm
từ 9 xuống 7,2 – 7,9; COD xử lý đạt được 90%, BOD xử lý đạt 85%, TSS xử lý đạt
77% và xử lý được một phần màu trong nước thải.

vii


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa.......................................................................................................................... i
Cảm tạ............................................................................................................................. ii
Tóm tắt.......................................................................................................................... vii
Mục lục ........................................................................................................................ viii

Danh sách các chữ viết tắt ............................................................................................. xi
Danh sách các hình ....................................................................................................... xii
Danh sách các bảng ..................................................................................................... xiii
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ..................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề..................................................................................................................1
1.2 Mục đích của đề tài....................................................................................................2
1.3 Giới hạn của đề tài.....................................................................................................2
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ..........................................................................................3
2.1 Một số khái niệm liên quan .......................................................................................3
2.1.1 Khái niệm về nước thải và nguồn tiếp nhận...........................................................3
2.1.1.1 Khái niệm về nước thải .......................................................................................3
2.1.1.2 Nguồn tiếp nhận ..................................................................................................3
2.1.1.3 Thành phần nước thải nhà máy sản xuất bột giấy và giấy ..................................4
2.1.2 Các thông số của nước thải.....................................................................................4
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải .............................................................................5
2.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học ............................................................6
2.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lí và hóa học............................................6
2.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học..........................................................7
2.2.3.1 Các nguyên tắc xử lý sinh học.............................................................................7
2.2.3.2 Vi sinh vật cơ bản................................................................................................8
2.2.3.3 Bể lựa chọn - công nghệ hoạt hóa bùn ..............................................................10
2.2.3.4 Xử lý bùn ...........................................................................................................11
2.2.3.5 Các thông số kiểm tra khi vận hành ..................................................................12

viii


2.3 Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí..............133
2.3.1 Ao hồ sinh học....................................................................................................133
2.3.2 Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten ..........................................................144

2.3.3 Lọc sinh học .......................................................................................................155
2.4 Phương pháp xử lý nước thải của Tổng công ty giấy Việt Nam...........................155
2.4.1 Lựa chọn công nghệ ...........................................................................................155
2.4.2 Các thông số thiết kế ..........................................................................................155
2.4.3 Các bộ phận chính .............................................................................................166
2.4.4 Thuyết minh công nghệ ......................................................................................166
2.4.4.1 Xử lý sơ bộ ........................................................................................................19
2.4.4.2 Hồ khẩn cấp .......................................................................................................19
2.2.4.3 Bể cân bằng ......................................................................................................19
2.4.4.4 Tháp làm mát .....................................................................................................20
2.4.4.5 Xử lý sinh học....................................................................................................21
2.4.4.6 Tách thoát nước .................................................................................................23
2.4.5 Các kết quả xử lý đạt được ...................................................................................25
2.5 Lý do lựa chọn công nghệ xử lý nước thải tại tổng công ty giấy Việt Nam ... Error!
Bookmark not defined.5
CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ .................................26
3.1 Nội dung nghiên cứu .............................................................................................266
3.2 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................266
3.2.1 Thiết bị và tiêu chuẩn sử dụng ...........................................................................266
3.2.2 Cơ sở đánh giá dây chuyền xử lý .......................................................................277
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...............................................................30
4.1 Nguồn thải và các đặc tính của nước thải từ nhà máy sản xuất bột và giấy..........300
4.1.1 Những nguồn thải chính .....................................................................................300
4.1.2 Nguồn và đặc tính của nước thải. .......................................................................322
4.1.2.1 Nguồn nước thải ................................................................................................32
4.1.2.2 Kết quả đặc tính nước thải.................................................................................38
4.2 Phương pháp xử lý các nguồn thải khác nhau.........................................................41
4.2.1 Xử lý dịch đen ......................................................................................................43

ix

4.2.2 Xử lý nguồn nước thải ít xơ sợi............................................................................44
4.2.3 Xử lý nguồn nước thải nhiều xơ sợi .....................................................................44
4.3 Kết quả xác định đặc tính nước thải sau xử lý ........................................................44
4.4 Đánh giá hiệu quả của dây chuyền xử lý nước thải.................................................46
4.4.1 Hiệu quả xử lý COD............................................................................................46
4.4.2 Hiệu quả xử lý BOD.............................................................................................47
4.4.3 Hiệu quả xử lý TSS ..............................................................................................48
4.4.4 Hiệu quả xử lý màu ..............................................................................................48
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................50
5.1 Kết luận....................................................................................................................50
5.2 Kiến nghị .................................................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................52
PHỤ LỤC .....................................................................................................................53

x


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TSS

Total Suspended Solid

COD

Chemical Oxygen Demand

BOD

Biological Oxygen Demand

DO

Dissolve Oxygen

AOX

Adsorbable organic halogen compounds.

TCTGVN

Tổng công ty giấy Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam.

ĐTM

Đánh giá tác động môi trường.

BAT

Best Available Technology

IPPC

Best available techniques in the pulp and paper industry.

xi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Đồ thị mối tương quan về nhiệt độ...................................................................9
Hình 2.2: Đồ thị điều kiện sinh trưởng tối ưu của vi khuẩn theo pH .............................10
Hình 2.3: Đồ thị đặc tính sinh trưởng của các vi khuẩn không hình thành sợi và thành
sợi ...................................................................................................................................11
Hình 2.4: Sơ Đồ Khối Dây Chuyền Xử Lý Nước Thải TCTGVN ................................18
Hình 4.1. Sơ đồ các chất thải từ nhà máy sản xuất bột giấy và giấy..............................30
Hình 4.2: Sơ đồ nguồn nước thải Tại TCTGVN .......................................................... 37
Hình 4.3: Sơ đồ sản xuất và nguồn nước thải tại TCTGVN ..........................................42
Hình 4.4: Đồ Thị So Sánh Lượng COD Sau Xử Lý Với Các Tiêu Chuẩn ....................46
Hình 4.5: Đồ Thị So Sánh Lượng BOD Sau Xử Lý Với Các Tiêu Chuẩn ....................47
Hình 4.6: Đồ Thị So Sánh Lượng TSS Sau Xử Lý Với Các Tiêu Chuẩn......................48

xii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Thành phần nước thải trong công đoạn bóc vỏ tại nhà máy sản xuất bột
sunfat hiện đại nhất hiện nay .........................................................................................4
Bảng 2.2: Thành phần nước thải trong nhà máy sản xuất bột tại nhà máy sản xuất bột
Kraft hiện đại nhất hiện nay .......................................................................................... 4
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước và các phương pháp phân tích mẫu266
Bảng 3.2: Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải277
Bảng 3.3: Tiêu chuẩn thải cho các nhà máy bột giấy và giấy Trung Quốc..................288
Bảng 3.4: Tiêu chuẩn nước thải Indonesia .....................................................................28

Bảng 3.5: Tiêu chuẩn nước thải của Thái Lan ...............................................................29
Bảng 3.6: Bảng tiêu chuẩn thải của BAT theo hướng dẫn của IPPC.............................29
Bảng 4.1: Tổng lượng nước thải từ các công đoạn sản xuất ..........................................38
Bảng 4.2: Kết quả phân tích các chỉ số trong nước thải trung bình ở các giai đoạn sản
xuất trong tháng 10/2008................................................................................................39
Bảng 4.3: Kết quả phân tích kết quả khu vực nước thải rửa mảnh ................................40
Bảng 4.4: Các thông số nước thải trước và sau khi xử lý trong tháng 10/2008 .............44

xiii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay cùng với sự phát triển của những ngành công nghiệp khác, ngành
công nghiệp giấy cũng đang được mở rộng và phát triển. Ngành công nghiệp giấy là
một trong những ngành có nguồn nước thải gây ô nhiễm và rất độc hại đối với môi
trường nếu không được xử lý. Các nhà máy giấy ở Việt Nam hiện nay đều là những
nhà máy sản xuất vừa và nhỏ, hệ thống xử lý nước thải còn đơn giản và hầu như chưa
đạt tiêu chuẩn. Đã có rất nhiều nhà máy xả nước thải ra các sông, rạch mà chưa qua xử
lý, trong đó có cả một số nhà máy giấy. Điều này gây nguy hại tới môi trường xung
quanh và ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống của người dân.
Tổng công ty Giấy Việt Nam là công ty có công suất sản xuất bột giấy và giấy
lớn nhất cả nước. Hệ thống xử lý nước thải mới được nâng cấp và lắp đặt hệ thống xử
lý nước thải bằng phương pháp vi sinh bùn hoạt tính của PURAC. Đây là hệ thống xử
lý nước thải nhà máy giấy hiện đại nhất Việt Nam và là một trong những hệ thống xử
lý nước thải hiện đại nhất khu vực Châu Á. Hệ thống này đã đưa vào sử dụng từ năm
2003 và vẫn đang được duy trì hoạt động. Đây là một trong những công nghệ tiên tiến
được đi đầu trong ngành giấy được đưa vào hoạt động để xử lý nước thải nhà máy sản
xuất bột giấy và giấy. Mặc dù chi phí cho công trình này tương đối cao nhưng chúng ta

thu được những giá trị vô giá là sẽ đem lại môi trường xanh sạch và đầu tư lâu dài cho
tương lai.
Với mục đích tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất bột sunfat và hệ thống xử
lý nước thải bằng phương pháp vi sinh bùn hoạt tính tại Tổng công ty và qua đó tìm
hiểu hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống xử lý vi sinh bùn hoạt tính này nên tôi tiến
hành đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của Tổng công ty Giấy Việt Nam”.

-1-


1.2. Mục đích của đề tài
Tìm hiểu dây chuyền sản xuất bột giấy của Tổng công ty giấy và xác định các
nguồn thải của nhà máy. Từ đó xác định các thông số chất lượng nước từ các nguồn
thải này, phân tích phương pháp xử lý các nguồn nước thải và đánh giá hiệu quả hoạt
động của dây chuyền xử lý. Các mục tiêu thực hiện gồm:
-

Tìm hiểu quy trình sản xuất bột và giấy tại Tổng công ty giấy Việt Nam

-

Tìm hiểu nguồn thải và xác định các đặc tính nước thải của dây chuyền sản
xuất bột giấy và giấy.

-

Xác định đặc tính của nước thải sau xử lý.

-

Đánh giá hiệu quả của dây chuyền xử lý sinh học.

-

Đề xuất một số ý kiến để làm tăng hiệu quả xử lý nước thải và giảm một phần
chi phí cho hệ thống xử lý nước thải tại Tổng công ty.

1.3. Giới hạn của đề tài
Do thời gian có hạn nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu phần nước thải trong số
các nguồn thải của nhà máy. Ngoài ra, đặc tính của nước thải chỉ được xác định trong
khoảng thời gian thực hiện đề tài và vì vậy hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải chỉ
được đánh giá dựa vào các thông số được xác định trong khoảng thời gian này.

-2-


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Một số khái niệm liên quan
2.1.1. Khái niệm về nước thải và nguồn tiếp nhận
2.1.1.1. Khái niệm về nước thải
- Nước thải: Nước đã qua sử dụng từ các nhà máy sản xuất gọi là nước thải.
- Nguồn dòng thải: Dòng nước thải chảy vào và đáp ứng các đòi hỏi của thiết bị
trong bộ phận xử lý nước thải thì được gọi là nguồn dòng thải.
- Chất rắn: Các chất không hòa tan trong nước thải, trong bùn hoặc dung dịch phối
trộn thì được gọi là chất rắn.
- Cacbon hữu cơ chứa chất gốc vi sinh học: Các chất có thể hòa tan trong nước,
trong keo, hoặc ở dạng huyền phù khi phân hủy vi sinh thì tiêu thụ oxi. Lượng oxi tiêu
thụ khi phân hủy được đo bằng COD và BOD.
Theo định nghĩa của Grulo: “Nước thải là nước được tạo ra sau quá trình sử

dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của nó” (trích dẫn bởi Nguyễn
Hoa Lý, 1994). Dựa vào nguồn gốc phát sinh, nước thải được chia làm ba loại:
-

Nước thải sinh hoạt: được thải ra từ các khu dân cư, trường học, khách sạn.

-

Nước thải công nghiệp: được thải ra sau quá trình sản xuất từ các nhà máy khác
nhau.

-

Nước thải là nước mưa rơi xuống mặt đất có thể kéo theo các chất bẩn.

2.1.1.2. Nguồn tiếp nhận
Theo quy chế bảo vệ môi trường nguồn nước được phân thành 3 loại:
-

Nguồn loại một: là nguồn dùng để cung cấp nước cho đô thị và các xí nghiệp
chế biến thực phẩm.

-

Nguồn loại hai: là nguồn dùng để cung cấp nước cho công nghiệp, dùng để
chăn nuôi cá, nghỉ ngơi tắm giặt

-

Nguồn loại ba: là nguồn mang tính chất kiến trúc, chăn nuôi thủy sản, tưới tiêu.

-3-


2.1.1.3. Thành phần nước thải nhà máy sản xuất bột và giấy
* Thành phần nước thải nhà máy sản xuất bột
Bảng 2.1: Thành phần nước thải trong công đoạn bốc vỏ tại nhà máy sản xuất bột
sunfat hiện đại nhất hiện nay (IPPC, 2003).
Phương pháp Lượng nước sử BOD5(kg/m3gỗ) COD(kg/m3gỗ) Tot-P(g/m3gỗ)
bóc vỏ
dụng(m3/m3gỗ)
Bóc vỏ ướt
0,6 – 2
0,9 – 2,6
4–6
5–7
Bóc vỏ khô
0,1 – 0,5
0,1 – 0,4
0,2 – 2
2–4
Bảng 2.2: Thành phần nước thải trong nhà máy sản xuất bột tại nhà máy sản xuất bột
Kraft hiện đại nhất hiện nay (IPPC, 2003).
Nước
sử
dụng
m3/tấn
Không tẩy 20 – 80
Tẩy trắng 30 – 110
Thành phần nước

BOD5
kg/tấn
1 – 20
0,2 – 40
thải trong

COD

AOX

kg/tấn
kg/tấn
7 – 50
4 – 90
0–2
các nhà máy sản

TSS
kg/tấn
0,2 – 15
0,2 – 10
xuất bột

Tot - N

Tot - P

kg/tấn
0,1 – 1
0,1 – 0,8

biến động

kg/tấn
3 – 40
5 – 90
tùy theo

phương pháp sản xuất và công nghệ sản xuất của từng nhà máy.
Theo Bảng 2.2 thì các chỉ số BOD5, COD, AOX, TSS, tổng Nito, tổng photpho
rất thấp trong phương pháp sản xuất bột sunfat hiện đại.
* Thành phần nước thải nhà máy sản xuất giấy
Khối lượng và thành phần nước thải phụ thuộc vào phương pháp sản xuất,
nguyên vật liệu sử dụng và loại hình nhà máy, thường bao gồm:
- Các vật rắn: đất, cát, ghim, móc sắt, dây buộc các loại, hạt nhựa, màng keo
nhựa… Loại này thường di chuyển theo nguyên liệu giấy lề, giấy loại. Chúng thường
được loại trừ bằng thủ công hoặc bằng các sàng cho bố trí ở từng công đoạn. Một
lượng nhỏ có thể đi theo nước thải giai đoạn cuối.
- Các hạt rắn lơ lửng (huyền phù) như: sơ sợi, các phụ gia vô cơ trong giấy (bột
talc, cao lanh, TiO2, CaCO3…)
- Chất độn dạng keo và các chất hữu cơ, vô cơ hòa tan như: mực in, hồ tinh bột, các
phụ gia khác…
2.1.2. Các thông số của nước thải
- Tổng lượng Nitơ: Tổng của tất cả lượng nitơ chiết xuất trong mẫu thử.
- Nitrat nitơ, NO3-N: Việc chiết xuất tổng nitơ tồn tại trong nitrat. Hệ số chuyển
hóa từ NO3- thành NO3-N là 0,226.
-4-


- Amoniac nitơ, NH4+-N: Việc chiết xuất tổng lượng nitơ tồn tại trong amoniac. Hệ
số chuyển hóa từ amoniac NH4+ thành NH4+-N là 0,776.

- Kjeldahl nitơ: Giới hạn hữu cơ nitơ và NH4+-N được bao gồm trong Kjeldahl nitơ.
- Tổng photpho: Tổng của tất cả lượng photpho có trong mẫu thử.
- Ortho-photphat photpho o-PO43--P: Việc chiết xuất tổng lượng photpho tồn tại
trong ortho-photphat. Hệ số chuyển hóa từ ortho-photphat o-PO43- thành o-PO43--P là
0,326.
- Nhu cầu oxi hóa học COD: Lượng oxi tiêu thụ được đo bằng sự oxi hóa mẫu thử
ở một nhiệt độ của dung dịch axit – kali. COD không phải là biểu thị nồng độ mà nó là
sự hiện diện khối lượng các chất hữu cơ có trong mẫu thử.
- Nhu cầu oxi hóa sinh BOD: Lượng oxi tiêu thụ trong thời gian giới hạn thường là
5 ngày (BOD5) để phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong mẫu thử ở điều kiện tiêu
chuẩn (200C, không ánh sáng). Giá trị của BOD thường nhỏ hơn COD. Thông thường
giữa COD và BOD của nước thải có mối liên quan khăng khít không thay đổi.
- Nồng độ oxy hòa tan DO: Quá trình xục khí phải bảo đảm luôn luôn hoạt động
với lượng oxy hòa tan không thay đổi. DO là thông số điều chỉnh của hệ thống xục
khí. Lượng DO quá cao không làm hại cho công nghệ xử lý vi sinh nhưng chi phí sẽ
không hiệu quả và có thể tạo ra bọt không cần thiết.
2.2. Các phương pháp xử lý nước thải
Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây ô nhiễm có tính chất khác nhau
bao gồm: các loại chất rắn không tan, các loại chất khó tan và những hợp chất tan
trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước và có thể đưa
nước đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó người ta phải
dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp.
Thông thường có các phương pháp xử lý nước thải như sau:
-

Xử lý bằng phương pháp cơ học.

-

Xử lý bằng phương pháp hóa lý và hóa học.

-

Xử lý bằng phương pháp sinh học.

-

Xử lý bằng phương pháp tổng hợp.

-5-


2.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Trong nước thải thường có các loại tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo như
rơm, cỏ, bao bì chất dẻo, giấy, dầu mỡ nổi, cát, … Ngoài ra, còn có các loại hạt lơ lửng
ở dạng huyền phù rất khó lắng. Tùy theo kích cỡ, các hạt huyền phù được chia thành
hạt chất rắn lơ lửng có thể lắng được, hạt chất rắn keo được khử bằng đông tụ.
Trong xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học chủ yếu là loại bỏ các chất ở
thể rắn. Trong nhà máy bột và giấy các chất rắn được lắng trong quá trình này chủ yếu
là xơ sợi và chất độn.
2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lí và hóa học
Cơ sở của phương pháp này là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lí diễn
ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào. Các phương pháp hóa học là oxi hóa,
trung hòa, đông keo tụ. Các quá trình keo tụ thường đi kèm theo quá trình trung hòa
hoặc các hiện tượng vật lý khác. Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hòa, phản
ứng oxi hóa – khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy chất độc hại.
- Trung hòa: Nước thải có những giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải được xử lý
tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về khoảng
6.5 – 8. Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch
kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải.

- Keo tụ: Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có
kích thước lớn, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được. Ta có thể làm
tăng kích cỡ các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập
hợp hạt để có thể lắng được bằng cách trung hòa điện tích của chúng, sau đó liên kết
chúng với nhau.
- Hấp phụ: phương pháp hấp phụ được dùng để loại hết các chất bẩn hòa tan vào
nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được
với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc
các chất có màu, mùi và vị rất khó chịu.
- Tuyển nổi: phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán
trong nước có khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi
lên trên bề mặt nước. Sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi
nước.
-6-


Quá trình này được thực hiện nhờ thông khí thành bọt nhỏ vào trong nước thải.
Các bọt khí dính các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên mặt nước. Tuyển nổi bọt nhằm
tách các chất lơ lửng không tan và một số chất keo hoặc hòa tan ra khỏi pha lỏng.
2.2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Các chất hữu cơ có trong nước thải thường là các chất hòa tan. Các chất này
không thể loại bỏ bằng phương pháp xử lý cơ học. Để xử lý được các chất hữu cơ gây
hại có thể xử lý bằng phương pháp sinh học để phân hủy chúng thành dạng kị khí và
bùn dư (bùn sau xử lý vi sinh còn lại) hoặc kết tủa bằng xử lý hóa chất.
Phương pháp xử lý hóa học thông thường có chi phí vận hành cao vì tiêu tốn
hóa chất. Đồng thời chi phí cho việc xử lý bùn sau này cũng sẽ cao do trong bùn còn
có dư lượng hóa chất.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là sử dụng các vi khuẩn có trong tự
nhiên để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Người ta đã xác định được rằng
các vi sinh vật có thể phân hủy được tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và

nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo.
Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất
khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho
chúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch
các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do vậy, trong xử lý sinh học,
người ta phải loại bỏ các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý
sơ bộ.
2.2.3.1. Các nguyên tắc xử lý vi sinh học
Tất cả các quá trình công nghệ xử lý vi sinh là tạo điều kiện thuận lợi cho các vi
khuẩn có khả năng sử dụng các chất ô nhiễm làm thức ăn, chuyển hóa chúng thành các
sản phẩm không có hại hoặc được lưu giữ bảo đảm an toàn đối với môi trường sống.
Phương pháp xử lý vi sinh nước thải công nghệ là trộn nước bị ô nhiễm với bùn
có chứa nhiều vi sinh vật. Mọi hoạt động của các vi khuẩn và các quá trình công nghệ
xử lý là xảy ra một cách tự nhiên trong môi trường.
Có hai phương pháp chính để phân hủy sinh học các chất hữu cơ:
-

Phân hủy kỵ khí.

-

Phân hủy ưa khí.
-7-


Phân hủy kỵ khí là quá trình phản ứng không cần có sự hiện diện của oxi. Còn
phân hủy ưa khí là dựa vào phản ứng oxi hòa tan trong nước thải. Việc lựa chọn
phương pháp phân hủy còn phụ thuộc vào thành phần, nồng độ, nhiệt độ của nước thải.
Phân hủy đường glucô có trong nước thải là một thí dụ chỉ sự khác nhau giữa
hai loại phương pháp phân hủy:

-

Phân hủy kỵ khí:

C6H12O6 → CH4 + CO2 + BIOMASS + HEAT
-

Phân hủy ưa khí:

C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O + BIOMASS + HEAT
Theo công thức nêu trên thì việc phân hủy kỵ khí đường glucô là chuyển hóa
cacbon thành khí mêtan, cacbondioxit, bùn sinh học (các vi sinh vật mới sinh trưởng)
và nhiệt tỏa ra. Lợi ích của phương pháp phân hủy kỵ khí là nguồn khí mêtan sinh ra
trong quá trình phân hủy là rất ít. Phương pháp phân hủy ưa khí thì đòi hỏi một nguồn
năng lượng để trộn khí vào nước thải. Hơn nữa lượng bùn dư sau phân hủy ưa khí cao
hơn so với lượng bùn dư sau phân hủy kỵ khí.
Mặc dù việc phân hủy kỵ khí có thuận lợi rõ ràng, nhưng trong nhiều trường
hợp người ta phải chọn phân hủy ưa khí. Lý do chính để chọn phương pháp phân hủy
của Tổng công ty giấy Việt Nam là nồng độ các chất hữu cơ có trong nước thải. Thông
thường việc phân hủy ưa khí đòi hỏi nồng độ các chất hữu cơ cao và thực tế tại Tổng
công ty nồng độ các chất hữu cơ đang cao. Theo đó công nghệ xử lý nước thải được
chọn dựa theo phương pháp phân hủy ưa khí.
2.2.3.2. Vi sinh vật cơ bản
Vi khuẩn trong bộ phận xử lý sinh học có nhiều loài khác nhau, như: Vi khuẩn,
nấm và các động vật đơn bào. Trong đó, mỗi loài có cách hoạt động riêng biệt của nó.
Vì vậy việc phối hợp các vi khuẩn với nhau là rất quan trọng để đảm bảo điều kiện tối
ưu cho mỗi phương pháp phân hủy. Thông thường các vi sinh vật sẵn có trong tự nhiên
được sử dụng cho mục đích xử lý nước thải. Năng lượng của các tạp chất được phân
hủy có thể sử dụng để trực tiếp oxi hóa hoặc lưu giữ để sử dụng sau này.
Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình vi sinh học gồm: nhiệt độ, pH, các chất dinh

dưỡng.

-8-


- Nhiệt độ: Hình 2.1 thể hiện mối tương quan giữa nhiệt độ và mức độ sinh trưởng
của vi sinh vật. Theo hình trên, khi nhiệt độ quá thấp thì các màng tế bào sẽ bị bọc,
làm cho quá trình sinh trưởng quá chậm. Nhiệt độ tăng lên thì mức sinh trưởng của vi
sinh vật sẽ tăng lên giá trị cao nhất. Khi nhiệt độ tăng quá cao thì mức sinh trưởng lại
giảm xuống do nhiệt độ cao thì các Protein bị biến tính màng tế bào bị phá hủy. Thông
thường nhiệt độ tăng lên thì mức độ phản ứng cũng tăng lên, nhưng chỉ tăng lên một
mức độ nào đó. Hơn nữa nhiệt độ tăng lên sẽ làm giảm nhanh hoạt động của vi sinh
vật.
Nhiệt độ tối ưu mức độ
phản ứng nhanh nhất
Mức độ
sinh trưởng

Mức sinh
trưởng tăng
theo nhiệt độ

Nhiệt độ
Nhiệt độ thấp làm màng tế bào
bị bọc Gialatin làm cho quá trình
sinh trưởng quá chậm

Nhiệt độ cao các Protêin bị
biến tính màng tế bào bị phá
hủy, nhiệt tỏa ra

Hình 2.1: Đồ thị mối tương quan về nhiệt độ
- PH: Hình 2.2 thể hiện mối tương quan giữa pH và mức sinh trưởng của vi sinh
vật. Mức độ sinh trưởng của vi sinh vật tăng lên theo độ tăng của pH và tới một giá trị
nhất định mức độ sinh trưởng sẽ giảm xuống khi pH quá cao. Theo đồ thị trên thì pH
tối ưu khoảng là 7. Đối với một số vi khuẩn có khoảng tối ưu cao hơn hoặc thấp hơn.
Một vài loài chấp nhận khoảng pH tối ưu rộng hơn.

-9-


Mức sinh
trưởng

Tối ưu

pH
5

7

8

Hình 2.2: Đồ thị điều kiện sinh trưởng tối ưu của vi khuẩn theo pH
- Các chất dinh dưỡng: Các vi sinh vật không những cần hợp chất cacbon mà
chúng còn cần năng lượng để sinh trưởng. Đồng thời chúng cũng cần các chất dinh
dưỡng. Các chất dinh dưỡng quan trọng nhất đối với các vi khuẩn là Nitơ và phốtpho.
Hầu hết trong nước thải đã chứa các chất dinh dưỡng phù hợp cho vi khuẩn hoạt động.
Ngoài ra nước thải sẽ phải bổ xung thêm Nitơ và phốtpho để đảm bảo dây chuyền vận
hành an toàn. Do đó sẽ cung cấp đạm Urê và axit photphoric để làm các chất dinh

dưỡng.
2.2.3.3. Bể lựa chọn – công nghệ hoạt hóa bùn
Theo công nghệ hoạt hóa bùn, thì bùn vi sinh (bùn chứa vi khuẩn) ở dạng huyền
phù trong nước thải được trộn hoàn toàn với không khí trong hệ thống xục khí. Bùn
được tách ra khỏi nước và lắng ở bể lắng thứ cấp, hầu hết bùn này được quay trở lại hệ
thống xử lý sinh học. Chỉ một phần bùn dư thừa bị loại ra khỏi hệ thống.
Các thông số chính cho thiết bị là lượng vi khuẩn (tỷ lệ F/M) trong quá trình vi
sinh, khả năng xục khí, lượng bùn hồi và sức chứa của giai đoạn thứ cấp.
Lắng là một giai đoạn rất quan trọng trong quá trình công nghệ và hiệu quả lắng
phụ thuộc vào các tính chất của bùn hay nói cách khác là phụ thuộc vào cấu tạo thành
phần của bùn. Không chỉ những chất vô cơ và hữu cơ có liên quan chủ yếu đến hiệu
quả lắng mà đồng thời việc cân bằng giữa các vi khuẩn khác nhau cũng rất quan trọng.
Một số vi khuẩn có đặc tính lắng kém, vì vậy gây hậu quả làm giảm khả năng hòa tan
các chất hữu cơ. Nếu các vi khuẩn hình thành dạng sợi hoặc xoắn sợi thì phải khống

-10-


chế, nếu không bùn sẽ lắng không tốt như mong muốn bởi các loài vi khuẩn kết thành
từng đám.
Để điều chỉnh các đặc tính lắng của bùn thì công nghệ xử lý vi sinh cần cơ bể
lựa chọn. Bể lựa chọn là tên được đặt theo mục đích sử dụng của nó. Đó là việc lựa
chọn các vi sinh vật có điều kiện phù hợp hơn các loài khác để đạt được đặc tính lắng
của bùn tốt. Bể lựa chọn có thể tích nhỏ hơn và ở trước bể xục khí, vì tỷ lệ F/M đầu
vào cao do vậy đó là một điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn.
Bể lựa chọn là một phần của công nghệ hoạt hóa bùn.
Mức sinh
trưởng

Dạng không sợi

Dạng sợi

Nồng độ bùn mg/l
Hình 2.3: Đồ thị đặc tính sinh trưởng của các vi khuẩn không hình thành sợi và thành
sợi
Hình 3 thể hiện đặc tính sinh trưởng của các vi khuẩn không hình thành sợi và
thành sợi theo nồng độ bùn. Đối với vi khuẩn dạng sợi thì mức độ sinh trưởng tăng lên
khi nồng độ bùn tăng lên nhưng mức độ tăng chậm và tới mức nào đó thì mức sinh
trưởng hầu như không tăng khi nồng độ bùn tăng. Còn đối với vi khuẩn dạng không
sợi thì mức độ sinh trưởng tăng lên nhanh khi nồng độ bùn tăng và tới mức nhất định
thì sự sinh trưởng của vi khuẩn dạng không sợi vẫn tăng nhưng chậm lại.
2.2.3.4. Xử lý bùn
Bể lắng sơ bộ sản xuất ra bùn sơ cấp không xử lý sinh học. Loại bùn này chủ
yếu là xơ sợi. Lắng thứ cấp là để tách bùn vi sinh dư thừa, hàm lượng nước có trong
hai loại bùn này rất cao. Để giảm khối lượng bùn sẽ dùng máy ép vắt tách thoát nước.
Trình tự thoát nước được chia thành 3 bước cơ bản sau:
-11-