Công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy chiếm vị trí khá quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp  –  dịch vụ khác, nhu cầu sử dụng giấy ngày càng tăng.

Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn đạt được về kinh tế  – xã hội, ngành công nghiệp bột giấy và giấy cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trường đáng quan tâm cần phải giải quyết, đặc biệt là nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất bột giấy -  giấy, đây là một trong những loại nước thải rất khó xử lý (về công nghệ và chi phí xử lý).

Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy và giấy là xơ sợi thực vật, chủ yếu là:

• Gỗ
• Các cây ngoài gỗ như gai, tre, nứa…
• Các phụ phẩm nông nghiệp như rơm, bã mía…
• Các vật liệu tái sinh : giấy vụn, giấy đã qua sử dụng…

Tùy theo mục đích sử dụng mà sản phẩm giấy cũng rất đa dạng, phong phú: giấy in báo, giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh, khăn giấy, giấy bao bì, giấy vàng mã,…

I. Đặc điểm nước thải từ ngành sản xuất giấy

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!

Với đặc điểm thành phần nước thải có hàm lượng Cellulose cao thì cần một quy trình xử lý nước thải bài bản mới có thể xử lý tốt được!

II. Thành phần, đặc điểm và thông số ô nhiễm

Sản xuất bột giấy từ nguyên liệu thô có nguồn gốc thực vật như gỗ, rơm, bã mía,… (đây là quá trình làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và đáng quan tâm trong xử lý nước thải giấy).

Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây…

Dòng thải từ công đoạn tẩy của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học và bán hóa chứa các chất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy ở dạng độc hại. Dòng này có độ màu, giá trị BOD5 và COD cao.

Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan, các chất nấu và một phần xơ sợi. Dòng thải có màu tối nên thường được gọi là dịch đen. Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 đến 35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ 70:30.

Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh.

Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng các chất lơ lửng và các chất rơi vãi.

Quá trình xeo giấy – sản xuất các loại giấy đi từ bột giấy (nước thải từ quá trình này công nghệ xử lý khá đơn giản).

Để sản xuất 1 tấn bột giấy ta phải thải ra môi trường từ 2 đến 3 tấn chất thải (chất thải loại từ gỗ và hóa chất trong quá trình xử lý). Tiêu tốn từ 200 đến 500 m3 nước sạch để sản xuất nó phụ thuộc vào công nghệ và sản phẩm. Trong sản xuất bột giấy thì nước ít đi vào sản phẩm (tức là cần từ 200 đến 500 m3 để sản xuất thì cũng từng ấy nước thải giấy phải thải ra môi trường).

Chất thải của quá trình xeo giấy chính là lượng còn dư của các hóa chất đưa vào nhằm phối trộn hoặc kết dính để tạo ra sản phẩm. Ngoài ra còn có các chất tẩy trắng, chất oxy hóa cũng cần phải quan tâm trong xử lý nước thải giấy.

Tính chất nước thải nhà máy

STT	Chỉ tiêu	Đơn vị	Giá trị
1	COD	mg/l	5000
2	BOD	mg/l	3000
3	TSS	mg/l	3000
4	Nito	mg/l	9
5	Photpho	mg/l	2
6	pH	–	6-9

Tính chất nước thải nhà máy giấy NewToyo – KCN VSIP I

STT	Chỉ tiêu	Đơn vị	Giá trị
1	COD	mg/l	500
2	BOD	mg/l	300
3	TSS	mg/l	450
4	Nito	mg/l	1
5	Photpho	mg/l	0.07

III. Nguyên tắc xử lý

Dòng hỗn hợp nước thải thu gom từ các xưởng sản xuất nằm phân tán trong khu vực làng nghề được thu gom bởi hệ thống cống chung dẫn tới trạm xử lý. Từ đây, nước thải được dẫn qua các khâu xử lý sau:

Tiền xử lý: Tách loại rác, cát từ hệ thống cống chung bằng hệ thống song chắn rác cố định, cơ khí và hệ thống bể tách rác, tách cặn và chất nổi.

Xử lý cơ học: Gồm có các bước Trung hòa và Keo tụ tách cặn.

Trung hòa: Do trong quá trình sản xuất có sử dụng xút và các chất tẩy rửa, đồng thời quá trình tẩy mực in, đánh màu cho giấy cũng thải vào nước rất nhiều loại hóa chất khác nhau, do vậy có thể làm pH trong nước thải thay đổi rất lớn. Để đảm bảo cho các khâu xử lý hóa sinh học phía sau, nước thải cần được kiểm soát và cân bằng pH.

Tách cặn: Sau khi được ổn định pH về mức từ 6,5 – 8,5 nước thải được hòa trộn với một loại hóa chất keo tụ nhằm kết dính các cặn lơ lửng có trong nước thành các bông có kích thước lớn dần. Tùy vào công nghệ tách cặn được sử dụng như thế nào để có được loại hóa chất keo tụ phù hợp.

Sau khi được hòa trộn và phản ứng với hóa chất, để tách các bông cặn keo tụ ra khỏi nước, trong xử lý nước thải tái chế giấy, người ta có thể sử dụng 2 phương pháp sau:

Phương pháp lắng trọng lực: Sử dụng các bể lắng truyền thống để tách cặn, trong đó phần cặn nặng sẽ được kéo xuống đáy bể và hố thu gom nhờ trọng lực, phần nước trong sẽ đi lên và được thu bởi các máng thu đưa sang các công trình tiếp theo.

Phương pháp tuyển nổi: Khác với bể lắng truyền thống, phương pháp tuyển nổi tách các bông cặn trong nước bằng cách tạo ra các bọt khí với kích cỡ siêu nhỏ (cỡ micromet), các bọt khí siêu nhỏ này khi kết hợp với các bông cặn tạo thành một hệ khối có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, do vậy chúng nổi lên trên mặt nước và được thu gom tách loại ra khỏi nước, phần nước trong, ngược lại so với phương pháp lắng lại được thu ở phần dưới đáy bể hoặc giữa và đưa sang công trình xử lý tiếp theo.

Xử lý sinh học: Theo nghiên cứu thành phần của nước thải tái chế giấy, dòng thải hỗn hợp từ nước thải tái chế giấy có các thành phần đặc trưng như BOD5, COD, SS rất lớn, vượt tiêu chuẩn hàng chục đến hàng trăm lần, trong khi các chỉ tiêu dinh dưỡng như T-N, T-P lại hầu như rất thấp, do vậy cần phải tính đến vấn đề bổ sung dinh dưỡng cho nước thải trong quá trình xử lý sinh học. Với các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ tương đối cao, nước thải cần phải xử lý qua hai khâu riêng biệt:

• Xử lý yếm khí: Tạo môi trường yếm 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.
• Xử lý hiếu khí (quá trình bùn hoạt tính): Để đưa các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ về mức tiêu chuẩn cho phép cần phải có quá trình xử lý hiếu khí. Trong môi trường hiếu khí, các vi sinh vật sử dụng khí hoạt động mạnh sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải cho quá trình tăng trưởng, phân ly của mình, điều đó giúp làm giảm nồng độ hữu cơ trong nước. Khí phải được cấp liên tục, thường xuyên để giúp các vi sinh vật hoạt động ổn định. Có rất nhiều phương pháp bùn hoạt tính khác nhau có thể được sử dụng như các quá trình bùn hoạt tính trong bể Aeration, Kênh ô xy hóa tuần hoàn, SBR,…

Kết thúc: Quá trình này là tập hợp các khâu làm sạch cuối cùng nhằm đảm bảo các chỉ tiêu quy định trong tiêu chuẩn trước khi xả nước thải ra nguồn tiếp nhận ngoài môi trường. Các khâu bao gồm:

• Lắng thứ cấp: Loại bỏ các cặn lơ lửng, bùn hoạt tính trong nước nhằm đưa chỉ tiêu SS về dưới mức tiêu chuẩn cho phép. Có nhiều loại bể lắng thứ cấp khác nhau, tùy quy mô công suất và mức độ xử lý để có thể lựa chọn công trình thích hợp như hệ bể lắng đứng, lắng ngang, lắng ly tâm, lớp mỏng,…
• Khử trùng: Đáp ứng chỉ tiêu Coliform trong nước thải xả ra môi trường bên ngoài. Tùy quy mô công suất mà người ta có thể sử dụng các phương pháp khử trùng khác nhau như sử dụng hóa chất Clo – Javen cho trạm có công suất vừa và nhỏ, sử dụng khí Clo hóa lỏng cho trạm có công suất vừa và lớn, sử dụng hệ thống khử trùng bằng tia UV (Cực tím),….

Ngoài ra, tùy vào mức độ xử lý yêu cầu mà người ta còn có thể sử dụng bổ sung một số công trình nhằm làm sạch triệt để nước thải cho mục đích tái sử dụng hoặc xả thải an toàn ra các nguồn tiếp nhận có ý nghĩa quan trọng về du lịch, văn hóa,… Sử dụng hệ thống bể lọc cát, than hoạt tính,… nhằm loại bỏ các hợp chất AOX (có thể có). Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý này có thể tái sử dụng cho mục đích sản xuất tại các xưởng, xí nghiệp giấy. Tuy nhiên xử lý cấp cao này sẽ khiến chi phí giá thành sản xuất xử lý nước thải tăng lên rất nhiều.