Nghiên cứu về phương pháp kết hợp hóa học và sinh học để xử lý nước thải nhà máy giấy ở Vientiane

Nghiên cứu kết hợp phương pháp hóa học và sinh học trong xử lý nước thải nhà máy giấy tại Vientiane, mang lại giải pháp hiệu quả và bền vững.

• Tác giả: Vienglasy Mangnomek
• Người hướng dẫn: Assoc. Bui Duy Cam
• Trường học: Technical University of Dresden, VNU University of Science
• Chuyên ngành: Waste Management and Contaminated Site Treatment
• Đề tài: Investigation on a combination of chemical and biological methods for the treatment of pulp and paper mill wastewater in Vientiane
• Loại tài liệu: Master thesis
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• ABBREVIATIONS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• 1. STATUS OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT IN VIENTIANE
• 1.1. Introduction of Vientiane
• 1.2. Environmental issues in Vientiane
• 1.3. Wastewater Quality in Vientiane Capital Jan-Dec 2000
• 1.4. Industrial Growth in Lao PDR
• 2. ANALYTICAL METHODS IN THE STUDY
• 2.1. Determination of Chemical Oxygen Demand
• 2.2. Determination of Biochemical Oxygen Demand
• 2.3. Analysis of Ammonia content
• 2.4. Analysis of Nitrite and Nitrate
• 2.5. Procedure for the determination of Phosphate
• 2.6. Preparation of Pulp and paper mill samples
• 2.7. Physicochemical method for the pretreatment of pulp and paper mill wastewater
• 2.8. Coagulation experiments for sample 1 and 2
• 2.9. Reduce of COD value by pH change for sample 3
• 2.10. Removal of COD in pulp and paper mill wastewater by combined Aerobic and Anaerobic circulatory System
• 2.11. Material filling in column
• 3. RESULTS AND DISCUSSION
• 3.1. Pretreatment of pulp and paper mill wastewater by physicochemical methods
• 3.2. Coagulation experiments for sample 1 and 2
• 3.3. Effect of the pH and PAC dosage to the reduction of COD in sample 3
• 3.4. Investigation of the biological treatment with activated sludge
• 3.5. Effect of retention time on COD removal for sample 1
• 3.6. Effect of retention time on COD removal for sample 2
• 3.7. Effect of retention time on COD removal for sample 3
• 3.8. Primary investigation on the treatment of pulp and paper mill wastewater by the combination of circulatory aerobic and anaerobic system
• 3.9. The reduction of COD
• 3.10. The change of Ammonia
• 3.11. The change of Nitrite
• 3.12. The change of Nitrate
• 3.13. The change of Phosphorus
• 3.14. A proposed model for pulp and paper mill wastewater treatment for Vientiane factories
• ABSTRACT
• ACKNOWLEDGEMENT
• INTRODUCTION

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy giấy tại Vientiane

Nước thải từ các nhà máy giấy là một trong những nguồn ô nhiễm chính tại Vientiane. Việc xử lý nước thải này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn đảm bảo sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng các phương pháp hóa học và sinh học để xử lý nước thải, nhằm giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng hóa chất như PAC và các quy trình sinh học như hệ thống bùn hoạt tính.

1.1. Tình hình ô nhiễm nước thải tại Vientiane

Ô nhiễm nước thải tại Vientiane chủ yếu đến từ các nhà máy giấy và các hoạt động công nghiệp khác. Nước thải này chứa nhiều chất độc hại, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc đánh giá tình trạng ô nhiễm là cần thiết để có biện pháp xử lý hiệu quả.

1.2. Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải

Xử lý nước thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn bảo vệ nguồn nước sạch cho cộng đồng. Việc áp dụng các phương pháp hiệu quả sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của Vientiane.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý nước thải nhà máy giấy

Mặc dù có nhiều phương pháp xử lý nước thải, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc áp dụng chúng tại Vientiane. Các vấn đề như chi phí cao, thiếu công nghệ hiện đại và nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc xử lý nước thải là những rào cản lớn. Cần có sự hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức quốc tế để cải thiện tình hình này.

2.1. Chi phí và công nghệ xử lý nước thải

Chi phí đầu tư cho các hệ thống xử lý nước thải hiện đại là một trong những rào cản lớn nhất. Nhiều nhà máy không đủ khả năng tài chính để nâng cấp công nghệ, dẫn đến việc xử lý không hiệu quả.

2.2. Nhận thức cộng đồng về ô nhiễm nước

Nhận thức của cộng đồng về ô nhiễm nước và tầm quan trọng của việc xử lý nước thải còn hạn chế. Cần có các chương trình giáo dục và tuyên truyền để nâng cao nhận thức và khuyến khích sự tham gia của cộng đồng.

III. Phương pháp hóa học trong xử lý nước thải nhà máy giấy

Phương pháp hóa học là một trong những giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải từ nhà máy giấy. Sử dụng các hóa chất như PAC giúp loại bỏ các chất ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh pH và sử dụng hóa chất có thể giảm đáng kể nồng độ COD trong nước thải.

3.1. Sử dụng PAC trong xử lý nước thải

PAC (Poly Aluminum Chloride) là một trong những hóa chất phổ biến được sử dụng để xử lý nước thải. Nghiên cứu cho thấy PAC có khả năng loại bỏ COD lên đến 74.21% trong nước thải từ nhà máy giấy.

3.2. Điều chỉnh pH trong xử lý nước thải

Điều chỉnh pH của nước thải bằng axit H2SO4 giúp tăng cường hiệu quả xử lý. Nghiên cứu cho thấy việc giảm pH xuống 3 có thể cải thiện khả năng loại bỏ chất ô nhiễm.

IV. Phương pháp sinh học trong xử lý nước thải nhà máy giấy

Phương pháp sinh học, đặc biệt là hệ thống bùn hoạt tính, đã được chứng minh là hiệu quả trong việc xử lý nước thải. Hệ thống này không chỉ giúp loại bỏ COD mà còn giảm thiểu các chất độc hại khác trong nước thải. Nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lý có thể đạt tới 90% khi sử dụng hệ thống này.

4.1. Hệ thống bùn hoạt tính

Hệ thống bùn hoạt tính là một trong những phương pháp sinh học phổ biến nhất. Nghiên cứu cho thấy hệ thống này có thể loại bỏ COD lên đến 90% trong nước thải từ nhà máy giấy.

4.2. Kết hợp giữa phương pháp hóa học và sinh học

Kết hợp giữa phương pháp hóa học và sinh học có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong xử lý nước thải. Nghiên cứu cho thấy sự kết hợp này có thể đạt hiệu quả loại bỏ COD lên đến 94.99%.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các phương pháp hóa học và sinh học trong xử lý nước thải nhà máy giấy tại Vientiane là khả thi và hiệu quả. Các thử nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng việc sử dụng PAC và hệ thống bùn hoạt tính có thể giảm thiểu ô nhiễm một cách đáng kể. Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn cải thiện chất lượng nước cho cộng đồng.

5.1. Kết quả từ các thử nghiệm thực tế

Các thử nghiệm thực tế cho thấy việc sử dụng PAC và hệ thống bùn hoạt tính đã giúp giảm COD trong nước thải từ 74.21% đến 90%. Điều này chứng tỏ tính khả thi của các phương pháp này trong thực tiễn.

5.2. Ứng dụng công nghệ mới trong xử lý nước thải

Việc áp dụng công nghệ mới trong xử lý nước thải sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí. Cần có sự đầu tư và hỗ trợ từ chính phủ để phát triển các công nghệ này.

VI. Kết luận và tương lai của nghiên cứu xử lý nước thải

Nghiên cứu về phương pháp hóa học và sinh học trong xử lý nước thải nhà máy giấy tại Vientiane đã chỉ ra rằng có nhiều giải pháp khả thi để giảm thiểu ô nhiễm. Tương lai của nghiên cứu này cần tiếp tục được phát triển và mở rộng, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

6.1. Tương lai của công nghệ xử lý nước thải

Công nghệ xử lý nước thải sẽ tiếp tục phát triển với nhiều giải pháp mới. Cần có sự đầu tư và nghiên cứu để cải thiện hiệu quả và giảm chi phí.

6.2. Khuyến nghị cho các nhà máy giấy tại Vientiane

Các nhà máy giấy cần áp dụng các phương pháp xử lý nước thải hiệu quả hơn. Cần có sự hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức quốc tế để nâng cao nhận thức và cải thiện công nghệ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy đóng vai trò quan trọng trong tiến trình phát triển kinh tế nhưng đồng thời là nguồn phát sinh nước thải công nghiệp có mức độ ô nhiễm hữu cơ và độc tính sinh thái rất cao. Tại thủ đô Viêng Chăn (Lào), sự mở rộng sản xuất với 5 nhà máy giấy lớn cùng lượng xả thải ước tính đạt hơn 600 m³/ngày tại các cơ sở điển hình như Nhà máy Giấy KPS đã gây áp lực nghiêm trọng lên môi trường lưu vực sông Mê Kông. Nước thải từ công đoạn nấu bột (dịch đen) và công đoạn xeo giấy (dịch trắng) chứa tải lượng ô nhiễm khổng lồ với nồng độ nhu cầu oxy hóa học (COD) dao động từ 2.140 mg/L đến trên 161.740 mg/L, độ màu vượt 14.000 CU và tổng chất rắn lơ lửng (TSS) lên tới 6.435 mg/L.

Nghiên cứu của học viên Vienglasy Mangnomek thuộc chuyên ngành Quản lý chất thải và Xử lý điểm ô nhiễm (chương trình hợp tác giữa Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN và Đại học Kỹ thuật Dresden, bảo vệ vào tháng 11/2011) tập trung giải quyết bài toán cấp bách về công nghệ xử lý nước thải giấy cho điều kiện thực tế tại Viêng Chăn. Mục tiêu trọng tâm của luận văn là nghiên cứu kết hợp tối ưu giữa phương pháp hóa lý (axit hóa, keo tụ bằng Poly Aluminum Chloride - PAC) và công nghệ xử lý sinh học (bùn hoạt tính hiếu khí kết hợp hệ thống tuần hoàn hiếu khí - kỵ khí CSOCA&A).

Nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc khi cung cấp chuỗi dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác trên các nguồn mẫu nước thải thực tế từ Lào và Việt Nam. Giải pháp công nghệ đề xuất giúp loại bỏ tới 94,99% lượng COD hòa tan, đưa các thông số ô nhiễm chính (COD dưới 50 mg/L, pH trung tính) đạt quy chuẩn xả thải môi trường công nghiệp, góp phần hiện thực hóa Mục tiêu Phát triển Thiên niên kỷ và Chiến lược Quản lý Môi trường Quốc gia Lào.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết tương tác hóa lý và động học phân hủy sinh học chất ô nhiễm hữu cơ phức tạp:

• Lý thuyết keo tụ và tạo bông hóa học: Quá trình keo tụ dựa trên cơ chế nén lớp điện kép và trung hòa điện tích bề mặt của các hạt keo mang điện tích âm (lignin, dẫn xuất xenlulozo, hemicellulose lơ lửng) bằng các ion nhôm đa nhân tích điện dương trong chất keo tụ Poly Aluminum Chloride (PAC). Quá trình này chuyển hóa các hợp chất hữu cơ khó tan thành các bông cặn lớn có khả năng lắng trọng lực nhanh chóng.
• Cơ chế phân hủy sinh học kỵ khí và hiếu khí đa bậc: Phân hủy kỵ khí diễn ra qua chuỗi 4 giai đoạn nối tiếp gồm thủy phân các đại phân tử hữu cơ, axit hóa, axetat hóa và metan hóa nhờ quần thể vi sinh vật kỵ khí bắt buộc. Tiếp đó, quá trình xử lý hiếu khí bùn hoạt tính sử dụng oxy hòa tan làm chất nhận điện tử để vi khuẩn dị dưỡng oxy hóa triệt để các hợp chất carbon hữu cơ còn lại thành CO₂ và nước, đồng thời thực hiện chu trình nitrat hóa khử amoni.
• Hệ thống màng sinh học tuần hoàn hiếu - kỵ khí (CSOCA&A): Ứng dụng lý thuyết màng vi sinh vật bám dính trên vật liệu mang xốp có diện tích bề mặt biểu kiến lớn (700-800 m²/m³), tạo điều kiện cho các chủng vi sinh vật chuyên biệt phát triển thành lớp màng sinh học có độ dày ổn định khoảng 125 µm, nâng cao hiệu suất xử lý tải lượng sốc.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực nghiệm thu thập từ 3 nguồn nước thải đại diện: Mẫu 1 lấy từ bể lắng xử lý cuối của nhà máy giấy Asia (Viêng Chăn, COD ban đầu 3.281 mg/L); Mẫu 2 lấy từ dòng xả thải của dây chuyền sản xuất giấy lụa hồng tại Viêng Chăn (COD ban đầu 2.140 mg/L); Mẫu 3 lấy từ dòng dịch đen đậm đặc của Nhà máy Giấy Hữu Nghị (Hòa Bình, COD ban đầu 161.740 mg/L).

Quy trình phân tích tuân thủ chặt chẽ các Tiêu chuẩn Phân tích Nước và Nước thải Chuẩn hóa (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater):

• Phân tích COD: Xác định bằng phương pháp trắc quang tại bước sóng 605 nm sau khi oxy hóa mẫu bằng hỗn hợp sôi K₂Cr₂O₇/H₂SO₄ có xúc tác Ag₂SO₄ tại nhiệt độ 150°C trong 120 phút trên thiết bị gia nhiệt Thermoreactor TR320.
• Thử nghiệm keo tụ Jar-test: Sử dụng thiết bị Flocculator SW6 (Armfield, Vương quốc Anh) với 6 vị trí khuấy đồng tốc, kiểm tra dải liều lượng PAC từ 0,5 đến 3,0 mL dung dịch 10% (tương đương 500 đến 3.000 mg PAC/L) ở các mức pH khác nhau.
• Xử lý sinh học bùn hoạt tính: Tiến hành trên thiết bị sinh học Aerobic Digester W11 thể tích phòng thí nghiệm, kiểm soát nồng độ oxy hòa tan (DO) duy trì ổn định quanh mức 0,5 - 2,0 mg/L, theo dõi động học phân hủy COD theo các mốc thời gian lưu từ 1 đến 7 giờ.
• Phân tích bề mặt vật liệu mang vi sinh: Cấu trúc hình thái bề mặt và lớp màng vi sinh vật bám dính trước/sau xử lý được đánh giá định lượng bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm đã mang lại những phát hiện then chốt về hiệu quả xử lý:

• Hiệu quả tối ưu của chất keo tụ PAC trong xử lý sơ bộ: Đối với mẫu nước thải xưởng giấy tại Viêng Chăn (Mẫu 1 và Mẫu 2), liều lượng keo tụ PAC tối ưu được xác định chính xác là 2,0 mL dung dịch 10% cho mỗi 100 mL nước thải (tương đương 2.000 mg PAC/L). Ở điều kiện này, nồng độ COD của Mẫu 1 giảm mạnh từ 3.281 mg/L xuống 846,76 mg/L (đạt hiệu suất xử lý 74,21%); nồng độ COD của Mẫu 2 giảm từ 2.140 mg/L xuống 503,24 mg/L (đạt hiệu suất 76,48%).
• Tác động của việc điều chỉnh pH đối với dòng dịch đen đậm đặc: Với mẫu dịch đen có độ kiềm cao (pH 13,5 và COD 161.740 mg/L), việc hạ pH về mức 3 bằng dung dịch axit H₂SO₄ loãng giúp tách pha lignin không tan hiệu quả, làm giảm ngay 62,01% nồng độ COD từ 6.469,61 mg/L xuống 2.457,8 mg/L. Tiếp tục keo tụ bằng 2.000 mg/L PAC ở pH 6 giúp hạ tiếp COD xuống mức 922,20 mg/L (giảm thêm 62,47%).
• Nâng cao tỷ lệ khả năng phân hủy sinh học (BOD₅/COD): Sau công đoạn keo tụ hóa lý, tỷ lệ BOD₅/COD của Mẫu 1 tăng lên mức 0,53 (BOD₅ đạt 450,48 mg/L trên COD 846,76 mg/L) và Mẫu 2 đạt 0,59 (BOD₅ đạt 297,0 mg/L trên COD 503,24 mg/L). Đây là điều kiện tối ưu để áp dụng các công trình sinh học hiếu khí.
• Động học xử lý hiếu khí bùn hoạt tính và hệ thống CSOCA&A: Khi xử lý hiếu khí với thời gian lưu nước 7 giờ, nồng độ COD của Mẫu 2 giảm sâu từ 503,24 mg/L xuống còn 48,72 mg/L, tương ứng hiệu suất loại bỏ 90,32%. Đối với hệ thống tích hợp tuần hoàn hiếu - kỵ khí CSOCA&A trên Mẫu 3, tổng hiệu suất loại bỏ COD toàn hệ thống đạt tới 94,99%, đồng thời xử lý triệt để hàm lượng amoni, nitrit, nitrat và photphat trong nước thải.

Thảo luận kết quả

Các kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng các chất ô nhiễm hữu cơ dạng cao phân tử (lignin và tanin) trong nước thải bột giấy rất khó bị vi sinh vật phân hủy trực tiếp nếu không qua giai đoạn tiền xử lý hóa lý. Biểu đồ đường động học phân hủy COD theo thời gian lưu bùn cho thấy tốc độ khử chất hữu cơ diễn ra mạnh nhất trong 3 giờ đầu (chiếm hơn 60% tổng lượng COD khử được) và đạt trạng thái tiệm cận ổn định sau 7 giờ phản ứng.

Ảnh chụp vi cấu trúc SEM xác nhận trên bề mặt vật liệu mang xốp xuất hiện lớp màng nhầy sinh học đồng nhất có độ dày 125 µm sau 3 chu kỳ tuần hoàn dinh dưỡng. Lớp màng này chứa mật độ vi sinh vật cao, tạo điều kiện cho các quá trình kỵ khí sâu diễn ra ở lớp trong cùng và quá trình hiếu khí ở bề mặt tiếp xúc oxy. So với phương pháp oxy hóa bậc cao (AOPs) bằng Fenton hoặc Ozon tuy có tốc độ khử màu nhanh nhưng chi phí hóa chất rất lớn, mô hình kết hợp hóa lý - sinh học tuần hoàn kiểm soát tốt chi phí vận hành, giảm 80% lượng bùn thải sinh ra so với phương pháp keo tụ đơn thuần.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để tình trạng ô nhiễm nước thải ngành giấy tại thủ đô Viêng Chăn, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và chính sách cụ thể:

• Chuẩn hóa quy trình tiền xử lý hóa lý tại các nhà máy giấy: Doanh nghiệp sản xuất giấy và bột giấy tại Viêng Chăn cần lắp đặt ngay cụm module tiền xử lý bằng axit hóa (duy trì pH = 3 cho dòng dịch đen) kết hợp bể phản ứng keo tụ PAC với liều lượng định mức 2.000 mg/L nhằm giảm trên 70% tải lượng hữu cơ trước khi dẫn vào hệ thống sinh học. Thời gian triển khai hoàn thiện trong vòng 6 tháng.
• Ứng dụng hệ thống sinh học bùn hoạt tính kết hợp màng vi sinh CSOCA&A: Các kỹ sư thiết kế cần áp dụng mô hình bể hiếu khí có thời gian lưu bùn tối thiểu 7 giờ đối với dòng nước thải xeo giấy (dịch trắng) và tích hợp tháp kỵ khí - hiếu khí tuần hoàn sử dụng đệm xốp diện tích bề mặt 700-800 m²/m³ cho dòng nước thải hỗn hợp nhằm đưa COD đầu ra đạt dưới 50 mg/L. Thời gian thi công và vận hành thử nghiệm trong 12 tháng.
• Tăng cường kiểm soát và giám sát xả thải tự động: Cơ quan Quản lý Tài nguyên Nước và Môi trường Lào (WREA) phối hợp với Bộ Công Thương cần ban hành quy chế kiểm toán môi trường định kỳ 3 tháng/lần, bắt buộc các nhà máy xả thải từ 200 m³/ngày trở lên phải lắp đặt trạm quan trắc tự động liên tục các chỉ số pH, COD, TSS và lưu lượng. Lộ trình thực thi hoàn thành trước năm 2015.
• Thu hồi hóa chất và tối ưu hóa tuần hoàn nước nội vi: Khuyến khích các nhà máy áp dụng công nghệ sản xuất sạch hơn (BAT), tái sử dụng tối thiểu 40-50% lượng nước thải sau xử lý cho các công đoạn rửa thô và tuyển nổi, giảm chỉ số tiêu thụ nước sạch xuống dưới 15 m³/tấn sản phẩm giấy.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo chuyên môn giá trị cho nhiều nhóm đối tượng:

• Kỹ sư môi trường và chuyên viên vận hành trạm xử lý nước thải: Nắm bắt chính xác thông số vận hành thực tế (liều lượng PAC 2 g/L, pH tối ưu, thời gian lưu hiếu khí 7h) để trực tiếp ứng dụng, cải tạo hệ thống xử lý nước thải ngành sản xuất giấy và bao bì carton.
• Nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học ngành Công nghệ Môi trường: Tiếp cận phương pháp luận nghiên cứu thực nghiệm bài bản, các kỹ thuật phân tích trắc quang chuẩn hóa và dữ liệu SEM màng sinh học trong xử lý nước thải công nghiệp khó phân hủy.
• Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường tại Lào và Việt Nam: Sử dụng số liệu đánh giá tải lượng ô nhiễm thực tế từ các nhà máy giấy để xây dựng quy chuẩn kỹ thuật xả thải và ban hành chính sách quản lý môi trường lưu vực sông hiệu quả.
• Chủ doanh nghiệp và nhà đầu tư nhà máy sản xuất giấy: Tham khảo mô hình xử lý kết hợp tối ưu chi phí đầu tư và vận hành, giúp doanh nghiệp đạt chuẩn môi trường quốc gia mà vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần điều chỉnh pH về mức 3 trước khi keo tụ nước thải dịch đen?
Nước thải dịch đen chứa nồng độ lignin hòa tan rất lớn ở môi trường kiềm (pH > 13). Khi hạ pH xuống 3 bằng axit H₂SO₄, các liên kết phenolate bị vô hiệu hóa, làm cho cấu trúc phân tử lignin bị mất điện tích bề mặt và kết tủa tự nhiên, giúp loại bỏ tới 62,01% COD mà không cần dùng quá nhiều hóa chất keo tụ đắt tiền.

Liều lượng keo tụ PAC 2.000 mg/L có gây dư thừa nhôm trong bùn thải không?
Liều lượng 2.000 mg PAC/L (tương đương 2 mL dung dịch PAC 10% trên 100 mL nước thải) đã được kiểm chứng thực nghiệm tại mức tải lượng COD cao (từ 2.000 đến 3.500 mg/L). Ở nồng độ này, toàn bộ ion nhôm đa nhân phản ứng hoàn toàn với các gốc keo hữu cơ tạo bông cặn lắng nhanh, không làm tồn dư ion nhôm hòa tan gây độc vi sinh vật trong giai đoạn sinh học tiếp theo.

Thời gian lưu nước 7 giờ trong bể hiếu khí có ý nghĩa quyết định như thế nào?
Thời gian lưu 7 giờ đảm bảo cho các vi khuẩn dị dưỡng trong bùn hoạt tính thích nghi và bẻ gãy hoàn toàn các mạch carbon mạch vòng còn sót lại sau keo tụ. Kết quả phân tích cho thấy sau 7 giờ, COD của Mẫu 2 giảm sâu từ 503,24 mg/L xuống 48,72 mg/L (đạt hiệu suất 90,32%), đáp ứng tiêu chuẩn xả thải loại A.

Hệ thống tuần hoàn hiếu - kỵ khí CSOCA&A có ưu điểm gì vượt trội so với bể Aerotank truyền thống?
Hệ thống CSOCA&A sử dụng giá thể xốp có diện tích bề mặt lớn (700-800 m²/m³) tạo màng vi sinh dày 125 µm, cho phép xử lý đồng thời hợp chất hữu cơ khó phân hủy và các hợp chất chứa nitơ, photpho. Tổng hiệu suất loại bỏ COD đạt trên 94,99%, chịu được tải trọng sốc và phát sinh bùn thải ít hơn 50% so với Aerotank thông thường.

Nước thải sau xử lý bằng mô hình đề xuất có thể tái sử dụng được không?
Nước thải sau chuỗi xử lý Hóa lý + Keo tụ PAC + Bùn hoạt tính hiếu khí đạt COD < 50 mg/L, pH 7, không còn mùi và độ đục thấp hoàn toàn có thể tái tuần hoàn 100% cho các công đoạn nghiền thô, ngâm dăm tre và rửa sàng lọc của dây chuyền sản xuất giấy.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng ô nhiễm nước thải ngành sản xuất bột giấy tại Viêng Chăn với nồng độ COD cực cao, dao động từ 2.140 mg/L đến trên 161.740 mg/L.
• Xác lập thành công quy trình tiền xử lý hóa lý tối ưu: Axit hóa đưa pH về 3 giúp tách pha lignin loại bỏ 62,01% COD dịch đen; Keo tụ bằng PAC liều lượng 2.000 mg/L giúp loại bỏ 74,21% - 76,48% COD.
• Ứng dụng thành công công nghệ xử lý sinh học hiếu khí với thời gian lưu 7 giờ giúp hạ COD nước thải xuống 48,72 mg/L (hiệu suất 90,32%), đạt chuẩn xả thải công nghiệp.
• Phát triển hệ thống màng sinh học tuần hoàn hiếu - kỵ khí CSOCA&A trên vật liệu mang xốp (diện tích 700-800 m²/m³), nâng tổng hiệu suất xử lý COD toàn quy trình lên 94,99%.
• Đề xuất lộ trình công nghệ khả thi và bền vững cho các nhà máy giấy tại Lào, kêu gọi các doanh nghiệp và cơ quan quản lý khẩn trương áp dụng giải pháp nhằm bảo vệ nguồn tài nguyên nước lưu vực sông Mê Kông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TECHNICAL UNIVERSITY OF DRESDEN VNU UNIVERSITY OF SCIENCE Vienglasy Mangnomek INVESTIGATION ON A COMBINATION OF CHEMICAL AND BIOLOGICAL METHODS FOR THE TREATMENT OF PULP AND PAPER MILL WASTEWATER IN VIENTIANE MASTER THESIS Hanoi, November 2011 i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TECHNICAL UNIVERSITY OF DRESDEN VNU UNIVERSITY OF SCIENCE Vienglasy Mangnomek INVESTIGATION ON A COMBINATION OF CHEMICAL AND BIOLOGICAL METHODS FOR THE TREATMENT OF PULP AND PAPER MILL WASTEWATER IN VIENTIANE Major: Waste Management and Contaminated Site Treatment MASTER THESIS SUPERVISOR: ASSOC. BUI DUY CAM ASSOC. DO QUANG TRUNG Hanoi, November 2011 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Table of contents Abbreviations. iv List of tables.

v List of figures .Status of environmental management in Vientiane. Introduction of Vientiane. Environmental issues in Vientiane. Situation of pulp and paper mill in Vientiane.

The pulp and paper mill wastewater treatment technologies. Pulp and paper mill production. Sources of pollution in the production of pulp and paper mill. Some methods commonly using to treat with the wastewater.

Equipment and Chemicals………………….……………………………… 26 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Analitycal methods in the study. Determination of Chemical Oxygen Demand. Determination of Biochemical Oxygen Demand……………………….

Analysis of Ammonia content. Analysis of Nitrite and Nitrate. Procedure for the determination of Phosphate. Preparation of Pulp and paper mill samples.

Physicochemical method for the pretreatment of pulp and paper mill wastewater……………………………………………………………………… 35 2. Coagulation experiments for sample 1 and 2. Reduce of COD value by pH change for sample 3. Removal of COD in pulp and paper mill wastewater by combinated Aerobic and Anaerobic circulatory System ……………………………………………….

Material filling in column. RESULTS AND DISCUSSION. Pretreatment of pulp and paper mill wastewater by physicochemical methods39 3. Coagulation experiments for sample 1 and 2.

Effect of the pH and PAC doseage to the reduction of COD in sample 3. Investigation of the biological treatment with activated sludge. Effect of retention time on COD removal for sample 1. Effect of retention time on COD removal for sample 2………………….

Effect of retention time on COD removal for sample 3 …………. Primary investigation on the treatment of pulp and paper mill wastewater by the combination of circulatory aerobic and anaerobic system. 46 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. The reduction of COD.

The change of Ammonia. The change of Nitrite. The change of Nitrate……………………………………………………. The change of Phosphrus.

A proposed model for pulp and paper mill wastewater treatment for Vientaine factories .55 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Abbreviations AC Anaerobic Contact process AF Anaerobic Filter AOX Adsorbable organic halogens BOD Biological Oxygen Demand COD Chemical Oxygen Demand CSOCA&A Circulatory system of combination of Aerobic and Anaerobic DO Dissolved Oxygen MLSS Mixed Liquor Suspended Solids PAC Poly Aluminum Chloride TSS Total suspended solids vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] List of tables Table 1. Wastewater Quality in Vientiane Capital Jan-Dec 2000[2]…………. Industrial Growth in Lao PDR [2]………………………………….Pollutants in the wastewater in the factory’s ponds[8]…………………. Typical efficiencies of aerobic systems [9]…………………………….

Anaerobic degradability of pulp and paper mill wastewater[19]…. Data of standard curve. Data of ammonia standard curve………………………………………. Data of nitrite standard curve making………………………………….

Data of nitrate standard curve………………………………………. Data of phosphorus standard curve…………………………………. Effect of PAC dosage to COD reduction for sample 1……………. Effection of coagulant PAC to COD removal …………………….

Effection of pH changed to COD removal……………………………44 Table 14. Effection of coagulant PAC to COD removal ………………………. Data of effection of aerobic to COD removal ………………………. Data of effection of aerobic to COD removal…………………………47 Table 17.

Data of effection of aerobic to COD removal…………………………48 Table 18. Data of effection of CSOCA&A to COD removal……………………. Data of effection of CSOCA&A to NH4+ due to times………………. Data of effection of CSOCA&A to NO22- due to times……………….

Data of effection of CSOCA&A to Nitrate due to times………………52 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Data of effection of CSOCA&A to Phosphorus due to times……….53 List of figures Figure 1. Map of Lao PDR………………………………………………….