Xử lý sinh học kỵ khí nước thải nhà máy sản xuất giấy bằng công nghệ bể sinh học có giá thể di động

Công nghệ AnMBBR

Trong những năm gần đây, công nghệ màng sinh học xử lý nước thải công nghiệp đã và đang được quan tâm nghiên cứu. Các bể phản ứng màng sinh học trong đó có bể phản ứng sinh học kỵ khí có sử dụng giá thể sinh học làm chất mang cho sự phát triển màng sinh học (AnMBBR) được ưu chuộng hơn bởi khả năng làm việc ở nồng độ sinh khối cao, cho phép bể phản ứng hoạt động với tải lượng cao hơn, có hiệu quả loại bỏ đối với các hợp chất hữu cơ, có độ ổn định tốt hơn so với bể kỵ khí thông thường, giúp tách bùn cũng dễ dàng hơn.

AnMBBR là công nghệ bùn hoạt tính áp dụng kỹ thuật vi sinh bám dính trên lớp giá thể sinh học tự do. Công nghệ này có được ưu thế của cả quá trình bùn hoạt tính và màng sinh học khi sử dụng giá thể nổi chuyển động tự do để đạt được diện tích bề mặt màng sinh học như mong muốn.

Công nghệ AnMBBR được phát triển đầu tiên ở Na Uy bởi Công ty Kaldnes Miljoteknologi bắt đầu từ năm 1996. Sự phát triển của công nghệ bắt nguồn từ việc các cơ quan quản lý của Na Uy yêu cầu kiểm soát ô nhiễm và giải quyết các vấn đề ô nhiễm cho hệ thống xử lý nước thải chiếm ít diện tích, dễ lắp đặt, vận hành nhưng vẫn đảm bảo công suất xử lý. Đến nay, công nghệ AnMBBR được các nước trên thế giới áp dụng trong xử lý nước thải đô thị, các ngành công nghiệp: sản xuất bột giấy và giấy, công nghiệp hóa chất, thực phẩm và cả dược phẩm…

Hiện nay, hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất giấy bao bì thông thường đều có 03 bước 1) xử lý sơ bộ; 2) xử lý sinh học với bể kị khí (có một số ít các nhà máy) và kỵ khí và 3) Xử lý khử trùng. Trong khi đó, tại Việt Nam, chưa có nghiên cứu thử nghiệm hay ứng dụng công nghệ AnMBBR trong xử lý nước thải sản xuất giấy, đặc biệt là các nhà máy sản xuất giấy bao bì.

Giải quyết bài toán nước thải cho nhà máy giấy

Với định hướng nghiên cứu ứng dụng, các nhà khoa học của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã đề xuất và được Bộ Công Thương phê duyệt thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBBR trong xử lý sinh học kỵ khí nước thải nhà máy sản xuất giấy bao bì công nghiệp”. Đề tài được nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm của Trung tâm Công nghệ Môi trường – Viện Công nghiệp giấy và Xenluylô, thực nghiệm trên mô hình pilot tại Trạm xử lý nước thải thuộc Công ty TNHH Giấy Hưng Hà.

Các kết quả đã đạt được trong nghiên cứu này là:

Một là, đã khảo sát, đánh giá công nghệ thiết bị của 02 nhà máy có quy mô sản xuất vừa và nhỏ (10.000-50.000 tấn/năm); 02 nhóm nhà máy có quy mô công suất lớn (>100.000 tấn/năm). Nhóm các nhà máy có công suất 10.000-50.000 tấn/năm với hệ thống xử lý nước thải đã được xây dựng và vận hành có thể ứng dụng công nghệ AnMBBR để cải tạo bể kỵ khí, nâng cao hiệu quả xử lý bể kỵ khí. Nhóm các nhà máy công suất > 100.000 tấn năm, hệ thống xử lý nước thải đã được thiết kế, thi công và vận hành có hiệu quả. Bể kỵ khí sử dụng công nghệ mới (công nghệ kỵ khí tuần hoàn nội –IC). Do đó, việc ứng dụng công nghệ AnMBBR là không cần thiết.

Hai là, đã nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải sản xuất giấy bao bì theo công nghệ kỵ khí có giá thể di động ở quy mô phòng thí nghiệm bao gồm: đã lựa chọn được loại giá thể phù hợp với bể AnMBBR, đặc trưng cơ bản diện tích bề mặt tiếp xúc 8.000-12.000 m2/m3; hình khối lập phương, đường kính 8×8 mm; làm bằng vật liệu nhựa PVC; khối lượng riêng 20kg/m3; xác định được các điều kiện vận hành bể phản ứng: thể tích giá thể trong bể phản ứng là 20%; pH từ 6,8-7,2; tỷ lệ dinh dưỡng C:N:P là 400:7:1; vi lượng sử dụng 0,75 ml/l; thời gian lưu nước là 6 h; đã xây dựng quy trình công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí có bổ sung giá thể MBBR quy mô phòng thí nghiệm: hiệu suất xử lý COD đạt trung bình 75,2%, lưu lượng khí CH4 là 0,5m3/kg COD.

Ba là, đã thiết kế, xây dựng mô hình, thiết bị xử lý nước thải sản xuất giấy theo phương pháp kỵ khí có ứng dụng MBBR quy mô pilot: Mô hình thiết bị có quy mô công suất 1m3/ngày đêm; hiệu suất xử lý COD đạt > 80%; BOD>85%, nồng độ COD đầu vào 1.500-2.500 mg/l (>1.500 mg/l)… nước thải sau khi ra khỏi bể được kết nối với bể hiếu khí, đánh giá chất lượng nước đạt QCVN 12:2015/MT-BTNMT (cột A); đã vận hành thử nghiệm bể phản ứng quy mô pilot, hiệu suất xử lý với COD là 82,26±0,87%, BOD là 84,35±0,66%, TSS là 79,65±1,03. So sánh với hiệu suất xử lý của bể kỵ khí thông thường, hiệu suất xử lý BOD cao hơn +6,94%, COD cao hơn + 8,05% và TSS cao hơn + 4,85%. Các chỉ tiêu ô nhiễm và nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 12/2015/MT-BTNMT (cột A).