ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Việt Ba

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ
CỦA CÁC BỂ HIẾU KHÍ BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH
DINH DƯỠNG THÍCH HỢP CHO VI KHUẨN
ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Việt Ba

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ
CỦA CÁC BỂ HIẾU KHÍ BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH
DINH DƯỠNG THÍCH HỢP CHO VI KHUẨN
ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG


Quốc Gia Hà Nội và phòng Kỹ Thuật Tổng Công ty Giấy Việt Nam – Thị Trấn
Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ.
Để hoàn thành luận văn này đúng thời gian quy định và đầy đủ nội dung yêu
cầu, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè, các đồng nghiệp, gia
đình…
Trước tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Tuấn Anh,
người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi tận tình, chu đáo trong suốt quá trình
nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Đặc biệt với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới
PGS.TS Trịnh Lê Hùng đã cung cấp cho tôi một số tài liệu liên quan đến đề tài luận
văn, đồng thời cũng cho tôi một số kiến thức chuyên sâu về vi sinh vật nói chung và
về vi sinh vật trong xử lý nước thải giấy bằng phương pháp hiếu khí nói riêng.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Công Nghệ Hóa
Môi Trường – Khoa Hóa Học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học
Quốc Gia Hà Nội đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả
trong quá trình học tập, nghiên cứu tại trường để hoàn thành khóa học.
Tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể cán bộ công nhân viên tại
bộ phận vận hành xử lý nước thải và bộ phận Môi Trường, đặc biệt là TS. Đặng
Văn Sơn – Phó Trưởng Phòng – Phòng Kỹ Thuật – Tổng Công ty Giấy Việt Nam –
Thị Trấn Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ đã tạo điều kiện, nhiệt
tình giúp đỡ tôi trong quá trình khảo sát, thu thập thông tin và tài liệu liên quan để
xây dựng luận văn.
Cuối cùng tôi xin được cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày……Tháng…..năm 2012
Tác giả

Trần Việt Ba


MỞ
ĐẦU..............................................................................................................
........

1

CHƯƠNG 1. TỔNG
QUAN......................................................................................
1.1.

3

Công nghệ sản xuất bột giấy, giấy và đặc tính của nước
thải.....................

3

1.1.1. Công nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính nước
thải.................................

3

1.1.2. Công nghệ sản xuất giấy (xeo giấy) và đặc tính nước
thải......................

10

1.2. Tình hình chung của thế giới và Việt Nam về ô nhiễm môi
trường


lý

13

nước

thải

của

quá

trình

sản

xuất

giấy.................................................

17

1.3.1. Tiền

xử

lý...............................................................................................
..


cấp

II)....................................................................
1.3.4. Xử

19

lý

cấp

III.............................................................................................
1.4.

Xử

lý

nước

thải

giấy

bằng

phương

pháp


sinh

học

hiếu

khí......................................................
1.5.

Vi

sinh

vật

ứng

dụng

25

trong

xử

lý

nước

thải..................................................

vi

sinh........................................................
1.5.2.1.

Sinh

trưởng

lơ

31

lửng

(bùn

tính)............................................
1.5.2.2.

Sinh

trưởng

20

bám

dính


thức

ăn

32

cacsbon

của

vi

sinh

vật..........................................
1.5.3.2.

Nguồn

thức

ăn

nitơ

32
của

vi


triển

của

vi

sinh

vật

trong

nước...............................................................
1.5.4.1.

Hàm

lượng

oxy

34
hòa

tan..................................................................
1.5.4.2.

34

Nhiệt

Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của công ty Giây Bãi
Bằng......................

38

CHƯƠNG 2. THỰC
NGHIỆM.................................................................................

7

43


2.1. Đối

tượng

nghiên

cứu...............................................................................
2.2. Mục

tiêu

43
nghiên

cứu..................................................................................

43


pháp

47
nghiên

cứu..........................................................................

48

2.6. Các phương pháp phân tích xác định các thông số chất lượng
nước
thải...................................................................................................
.............
2.6.1. Xác

50
định

pH

và

nhiệt

độ.........................................................................
2.6.2. Xác

50
định

(SVI).........................................................
2.6.5. Xác định hàm lượng amoni bằng phương pháp so màu chỉ
thị nessler..

53

2.6.6. Xác định photpho bằng phương pháp đo quang với thuốc
thử

amonimolipdat

–

vanadat......................................................................

55

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO
LUẬN.............................................................

58

3.1. Đặc trưng về khả năng xử lý của hệ thống xử lý nước thải
Công

ty

Giấy

Bãi


và

phát

triển

của

vi

sinh

vật....................................................................

60

3.2.2. Nghiên cứu trên quy mô phòng thí nghiệm so sánh khả năng
xử lý giữa HTXLNT – Công ty Giấy Bãi Bằng và mô hình
thí nghiệm với việc bổ sung dinh dưỡng cần thiết cùng với
các nguyên tố vi lượng.....

63

3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phân vi lượng đến hiệu
quả

xử

lý

sung

vi

lượng......................................................................
3.4. Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải ngành giấy trên quy
mô

pilot

1

m3.....................................................................................................
...............

75

3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố vi lượng tới hiệu
quả

xử

lý

COD

trong

pilot



83

3.5.1. Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD giữa mô hình thí
nghiệm

và

mô

hình

pilot

1

m3..................................................................................

83

3.5.2. Nghiên cứu so sánh các thông số MLSS và chỉ số thể tích
của bùn SVI tới khả năng xử lý nước thải giấy giữa quy mô
phòng

thí

nghiệm

và


P....................................................
3.6. Xây dựng quy trình bổ sung thích hợp và tính toán sơ bộ chi
phí............

89
KẾT

LUẬN...........................................................................................................
......

91

KIẾN
NGHỊ............................................................................................................
....

92

TÀI LIỆU THAM
KHẢO..........................................................................................

93

PHỤ
LỤC..............................................................................................................
......

97

11

Hóa chất công nghiệp
Hợp chất hữu cơ
(Organic subtance compound)
Hệ thống xử lý nước thải
Member Biological Reactor
(Bể lọc sinh học bằng màng)
Moving Bed BioReactor
(Vi sinh dính bám trên lớp vật liệu mang di chuyển)
Mixed liquoz Suspended Solids
(Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng)
Tiêu chuẩn Việt Nam
Tinh khiết phân tích
Total Suspended Solids
(Tổng chất rắn hòa tan)
Volatile Suspended Solids
(Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi)
Vi sinh vật
(Microorganism)
Thể tích bùn sau lắng 30 phút
Sludge volume index
(Chỉ số thể tích bùn)

12


DANH MỤC CÁC
BẢNG
Chương 1.
Bảng 1.1.


12

Tình hình sử dụng và thu gom giấy phế liệu của một số nước
điển hình trên thế
giới……………………………………………………………... 13

Bảng 1.6.

Ô nhiễm của nhà máy giấy và bột giấy điển hình tại Việt
Nam………...

Bảng 1.7.

Các vi sinh vật phân hủy
xenlulose……………………………………..

Bảng 1.8.

Bảng 2.1.

Danh mục các hóa chất sử dụng trong nghiên

Bảng 3.1.

55

Xây dựng đường chuẩn
photpho……………………………………….

Chương 3.


57

Kết quả và thảo luận
Thông số khảo sát HTXLNT Công ty Giấy Bãi

14

59


Bằng…………………
Bảng 3.2.

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý
COD……………………...

Bảng 3.3.

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
NH4+............

Bảng 3.4.

61

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
PO43-............

Bảng 3.5.


Bảng 3.9.

68

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của V30 MLSS và SVI tới khả
năng xử lý COD nước thải giấy bằng phương pháp sinh học
hiếu khí...................

Bảng 3.10.

72

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của SVI tới khả năng xử lý
COD nước thải giấy bằng phương pháp sinh học hiếu
khí.........................................

Bảng 3.11.

73

Kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng NH4+ trong nước thải
giấy bằng phương pháp sinh học hiếu
khí.................................................................

Bảng 3.12.

74

Kết quả nghiên cứu tới khả năng sử dụng PO43- trong nước thải

Bảng 3.16.

82

Kết quả nghiên cứu hiệu quả sử dụng PO43- của xử lý nước thải
giấy trên quy mô pilot 1
m3..............................................................................

Bảng 3.17.

83

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD giữa mô hình
thí nghiệm và quy mô pilot 1
m3....................................................................

Bảng 3.18.

85

Kết quả nghiên cứu so sánh thông số MLSS và chỉ số SVI tới
hiệu quả xử lý COD giữa quy mô phòng thí nghiệm và quy mô
pilot 1 m3............

Bảng 3.19.

87

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng NH4+ và PO43giữa quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot 1
m3.............................................

Hình 1.4.

Sơ đồ công nghệ xeo giấy………………………………………………

10

Hình 1.5.

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải………………………………………….

40

Chương 2.

Thực nghiệm

Hình 2.1.

Sơ đồ thiết bị thí nghiệm xử lý nước thải……………………………….

49

Hình 2.2.

Đồ thị đường chuẩn amoni……………………………………………...

55

Hình 2.3.


Hình 3.7.
Mối quan hệ giữa V30,SVI và hiệu xuất loại bỏ COD...............................
80
Hình 3.8.
Mối quan hệ giữa hiệu xuất loại bỏ COD và hiệu quả sử dụng chất dinh
dưỡng.........................................................................................................
83
Hình 3.9.
So sánh hiệu quả xử lý COD của phòng thí nghiệm và quy mô pilot.......
86

18


Hình 3.10.
So sánh V30, MLSS, SVI giữa quy mô phòng thí nghiệm và quy mô
pilot............................................................................................................
88
Hình 3.11.
So sánh hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng giữa quy mô phòng thí
nghiệm và quy mô pilot.............................................................................
90

MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, các ngành
sản xuất công nghiệp cũng được mở rộng và phát triển nhanh chóng. Sự phát triển
này, một phần đóng góp tích cực cho sự phát triển chung của đất nước; nhưng bên
cạnh đó lại thải ra một lượng lớn chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường và tác
động xấu đến sức khỏe con người.
Ô nhiễm môi trường đang ngày càng trở nên trầm trọng, nhất là với các nước

thải bột giấy và giấy là vấn đề mang ý nghĩa sống còn với nhiều nhà máy bột giấy ở
nước ta [20].
Công ty Giấy Bãi Bằng – Tổng công ty Giấy Việt Nam (đóng tại Thị Trấn
Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ) là đơn vị có công nghệ sản xuất
hiện đại nhất ngành giấy nước ta nhưng cũng đã lạc hậu so với khu vực và thế giới
vài chục năm. Lượng nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất một bột giấy xấp xỉ
55 – 60m3. Tính cả các công đoạn xeo giấy, sản xuất điện hơi, hóa chất tẩy thì
lượng nước thải sinh ra khi sản xuất một tấn bột giấy thường dao động trong khoảng
100 – 120m3.
Năm 2003, là năm đánh dấu một giai đoạn mới trong vấn đề xử lý ô nhiễm
môi trường của Công ty Giấy Bãi Bằng, thể hiện ở việc mở rộng sản xuất, nâng
công suất nhà máy giấy Bãi Bằng lên 110.000 tấn giấy/năm, đồng thời đầu tư công

20


nghệ mới cho xử lý nước thải, giải quyết ô nhiễm một cách triệt để liên hoàn. Đây
là hệ thống xử lý nước thải hiện đại nhất của ngành giấy Việt Nam hiện nay theo
công nghệ của Thụy Điển, với quy mô xử lý 30.000 m3 nước thải/ngày [13]. Nhờ đó
với lượng trung bình 26.000 m3 nước thải mỗi ngày mà nhà máy thải ra đều được
thu gom và xử lý qua hệ thống xử lý tập trung theo cả hai phương pháp hóa lý và
sinh học [17].

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Công nghệ sản xuất bột giấy, giấy và đặc tính của nước thải
1.1.1. Công nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính nước thải
Quá trình sản xuất bột giấy là quá trình biến đổi các nguyên liệu gỗ hoặc phi
gỗ thành xơ sợi, hay nói cách khác là phá vỡ các liên kết trong cấu trúc của nguyên
liệu mà thành phần chính của nó là xenlulozơ (40 – 45%), hemixenlulozơ (20 –



Bụi, khí có mùi (H2S, mecaptan...), chất hữu cơ bay hơi, hợp chất Clo, SO2, CO2, NOx...

h 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa và các dòng thải [20]
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột hóa[20]
Gỗ, tre,
nứa

Xử lý nguyên liêu

Nấu bột

Rửa bột

Chỉ tiêu
Chất rắn lơ lửng (TSS)
CODcr
BOD5
Nhiệt
Xút hóa độ
Cô đặc (chưng bốc)
pH

Sàng bột Lọc cát
(làm sạch)

Đơn vị
mg/l
mg/l

cao. Khác
vớimùnsản
nên SS,
cóCOD,
hiệuBOD
xuất
thu hồiClobột
50%).
Nước thải
H/c L.huỳnh,
hữuthấp
cơ, KL(