Xử lý nước thải nhà máy giấy: Các phương pháp và ứng dụng

Ngành công nghiệp sản xuất giấy đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, đáp ứng nhu cầu về giấy và các sản phẩm liên quan trong đời sống và công nghiệp. Tuy nhiên, quá trình sản xuất giấy tạo ra lượng lớn nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nếu không được xử lý đúng cách. Việc áp dụng các công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy hiệu quả không chỉ giúp doanh nghiệp tuân thủ quy định môi trường mà còn góp phần bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu ô nhiễm và hướng tới phát triển bền vững. Bài viết này sẽ phân tích đặc điểm nước thải sản xuất giấy, các công nghệ xử lý phổ biến, quy trình xử lý chuẩn kỹ thuật và giải pháp tối ưu cho ngành.

Đặc điểm nước thải từ quá trình sản xuất giấy

Nước thải từ nhà máy giấy có đặc tính phức tạp, phụ thuộc vào nguyên liệu đầu vào (gỗ, giấy tái chế) và công nghệ sản xuất (bột giấy hóa học, cơ học, xeo giấy). Theo các nghiên cứu, nước thải ngành giấy thường có các đặc điểm sau:

• Hàm lượng chất hữu cơ cao: Nước thải chứa lượng lớn chất hữu cơ như lignin, cellulose, và các dẫn xuất của chúng, dẫn đến chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa) và COD (Nhu cầu oxy hóa học) cao, thường COD > 1000 mg/L và BOD5/COD ≤ 0,55.
• Chất rắn lơ lửng và xơ sợi: Bao gồm bột giấy, xơ sợi, và các chất độn như cao lanh, gây đục nước và khó phân hủy.
• Hóa chất độc hại: Các hóa chất như clo, kiềm (NaOH), thuốc tẩy trắng, và kim loại nặng (Cr, Cu, Ni) xuất hiện trong nước thải, đặc biệt từ công đoạn tẩy trắng và xử lý bột giấy.
• Thiếu hụt chất dinh dưỡng: Nước thải ngành giấy thường thiếu nitơ và phốt pho, cần bổ sung để đảm bảo hiệu quả xử lý sinh học với tỷ lệ BOD5:N:P là 100:5:1 (hiếu khí) hoặc 100:3:0,5 (yếm khí).
• Khối lượng lớn: Mỗi tấn giấy sản xuất có thể tạo ra 50-500 m³ nước thải, tùy thuộc vào công nghệ và quy trình.

Những đặc điểm này đặt ra thách thức lớn cho các nhà máy giấy trong việc lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, vừa đảm bảo hiệu quả vừa tiết kiệm chi phí.

Các công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy phổ biến

Để xử lý nước thải ngành giấy, các nhà máy thường áp dụng kết hợp nhiều công nghệ, bao gồm xử lý cơ học, hóa lý, sinh học và khử trùng. Dưới đây là các phương pháp phổ biến:

Công nghệ xử lý cơ học (song chắn rác, bể lắng cát)

Xử lý cơ học là bước đầu tiên trong quy trình xử lý nước thải, nhằm loại bỏ các chất rắn lớn và cặn lơ lửng. Các thiết bị chính bao gồm:

• Song chắn rác: Loại bỏ rác thô như giấy vụn, nhựa, cành cây, với kích thước lỗ từ 0,65 mm để thu hồi bột giấy sợi dài.

• Bể lắng cát: Tách cát, sỏi, và các hạt rắn nặng bằng trọng lực, với tải trọng bề mặt từ 1-2 m³/m².h để tránh phân hủy yếm khí.

Phương pháp này giúp giảm tải cho các giai đoạn xử lý tiếp theo và bảo vệ thiết bị khỏi hư hỏng.

Xử lý hóa lý (keo tụ – tạo bông, lắng)

Xử lý hóa lý sử dụng hóa chất để loại bỏ chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ hòa tan, và kim loại nặng. Quy trình chính bao gồm:

• Keo tụ – tạo bông: Sử dụng các hóa chất như phèn nhôm (PAC), muối sắt, hoặc polymer để tạo thành bông cặn dễ lắng. Ví dụ, nước thải ngành giấy chứa lignin và cellulose thường được xử lý bằng phèn nhôm để kết tủa.
• Lắng trọng lực hoặc ly tâm: Các bông cặn lắng xuống đáy bể hoặc được tách bằng máy ly tâm, sau đó chuyển sang bể chứa bùn.

Phương pháp này hiệu quả trong việc giảm COD và chất rắn lơ lửng, nhưng cần quản lý cẩn thận bùn thải để tránh ô nhiễm thứ cấp.

Xử lý sinh học (hiếu khí, thiếu khí hoặc yếm khí)

Xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ, là phương pháp cốt lõi trong xử lý nước thải ngành giấy. Các công nghệ chính bao gồm:

• Xử lý hiếu khí: Vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong môi trường giàu oxy, thường sử dụng bể sục khí hoặc bể bùn hoạt tính. Phương pháp này hiệu quả với nước thải có tỷ lệ BOD5/COD cao.
• Xử lý yếm khí: Phù hợp với nước thải có COD cao, sử dụng bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) để phân hủy chất hữu cơ và tạo khí metan, có thể tái sử dụng làm nhiên liệu.
• Xử lý thiếu khí: Kết hợp giữa hiếu khí và yếm khí, giúp loại bỏ nitơ và phốt pho, cải thiện chất lượng nước thải.

Do nước thải ngành giấy thiếu nitơ và phốt pho, cần bổ sung chất dinh dưỡng để tối ưu hóa quá trình sinh học.

Xem chi tiết: Tìm hiểu quan trắc online là gì và ứng dụng trong thực tế

Giai đoạn khử trùng và xử lý bùn thải

Sau xử lý sinh học, nước thải cần khử trùng để loại bỏ vi khuẩn và vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời, bùn thải phát sinh cần được quản lý đúng cách:

• Khử trùng: Sử dụng clo, ozone, hoặc tia UV. Khử trùng bằng clo là phổ biến nhất do chi phí thấp và hiệu quả cao, nhưng cần khử clo dư trước khi xả thải để tránh ô nhiễm.
• Xử lý bùn thải: Bùn được khử nước bằng máy ép bùn, sấy khô, hoặc hóa tro để giảm thể tích và xử lý theo quy định. Một số nhà máy tái sử dụng bùn làm phân bón hoặc vật liệu xây dựng.

Xem thêm chi tiết: Cách khử phèn trong nước giếng bằng phương pháp đơn giản

Quy trình xử lý nước thải nhà máy giấy chuẩn kỹ thuật

Một hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy chuẩn kỹ thuật cần tuân thủ các quy chuẩn như QCVN 12-MT:2015/BTNMT về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy. Quy trình điển hình bao gồm các bước sau:

Thu gom và điều hòa lưu lượng nước thải

Nước thải từ các phân xưởng (bột giấy, xeo giấy) được thu gom vào bể điều hòa, nơi lưu lượng và thành phần nước thải được ổn định. Bể điều hòa thường chia thành hai ngăn để xử lý riêng nước thải từ phân xưởng bột và xeo giấy, giúp giảm sốc tải và tối ưu hóa quá trình xử lý.

Tách rác thô và lắng cát

Nước thải đi qua song chắn rác để loại bỏ rác thô, sau đó chảy vào bể lắng cát để tách các hạt rắn nặng. Phần bột giấy sợi dài thu hồi được có thể tái sử dụng trong sản xuất.

Xử lý bằng phương pháp keo tụ – tạo bông

Nước thải được châm hóa chất (phèn nhôm, polymer) để tạo bông cặn, sau đó lắng trong bể lắng hoặc tách bằng hệ thống tuyển nổi siêu nông. Phần nước sau xử lý hóa lý có thể tái sử dụng một phần trong phân xưởng bột.

Xử lý sinh học trong bể hiếu khí

Nước thải được bơm vào bể hiếu khí, nơi vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ với sự hỗ trợ của máy sục khí. Quá trình này giảm đáng kể BOD và COD, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải.

Khử trùng bằng Clo hoặc UV

Nước thải sau xử lý sinh học được khử trùng bằng clo hoặc tia UV để loại bỏ vi khuẩn gây bệnh. Clo là lựa chọn phổ biến do tính ổn định và chi phí hợp lý, nhưng cần kiểm soát clo dư để tránh tác động môi trường.

Quản lý và xử lý bùn phát sinh

Bùn từ các bể lắng và bể sinh học được thu gom, khử nước bằng máy ép bùn, và xử lý theo quy định. Một số nhà máy áp dụng công nghệ hóa tro hoặc tái sử dụng bùn để giảm chi phí xử lý.

Có thể bạn quan tâm: Nước phèn là gì? Tác hại khi sử dụng nước nhiễm phèn

Kết luận: Giải pháp tối ưu cho ngành sản xuất giấy

Xử lý nước thải nhà máy giấy không chỉ là yêu cầu pháp lý mà còn là trách nhiệm đối với môi trường và cộng đồng. Các giải pháp tối ưu cho ngành bao gồm:

• Đầu tư công nghệ hiện đại: Kết hợp xử lý cơ học, hóa lý, và sinh học để đạt hiệu quả cao, đồng thời thu hồi bột giấy và tái sử dụng nước thải trong sản xuất.
• Tối ưu hóa chi phí: Sử dụng các công nghệ như bể UASB để tạo khí sinh học, giảm chi phí năng lượng, và áp dụng máy ép bùn để giảm thể tích bùn thải.
• Tuân thủ quy chuẩn môi trường: Đảm bảo nước thải sau xử lý đạt QCVN 12-MT:2015/BTNMT, đồng thời chống thấm hồ sinh học để tránh ô nhiễm nước ngầm.
• Hợp tác với đơn vị uy tín: Các công ty như CWI Việt Nam, Hasy Environment, hoặc Dương Nhật cung cấp giải pháp xử lý nước thải toàn diện, từ tư vấn, thiết kế đến vận hành.

Xử lý nước thải nhà máy giấy là bước quan trọng để đảm bảo sản xuất bền vững và bảo vệ môi trường. Doanh nghiệp nên áp dụng công nghệ phù hợp, tối ưu chi phí và tuân thủ quy định hiện hành. Môi trường Hồng Thái luôn sẵn sàng đồng hành, tư vấn các giải pháp môi trường tổng thể, giúp doanh nghiệp phát triển an toàn và bền vững.

Tất cả thông tin về môi trường trong bài viết chỉ mang tính chất tham khảo,

kiến thức được tổng hợp từ kinh nghiệm thực tế và nghiên cứu chuyên sâu của Công ty Môi trường Hồng Thái