Nghiên cứu sử dụng thân lục bình làm giá thể dính bám kết hợp quá trình bùn hoạt tính trong xử lý nước thải nhà máy giấy AFC, huyện Bình Chánh, TpHCM

họ càng gia tăng thì sức chịu tải của mơi trường càng giảm rõ rệt. Nhiều dịng sơng được xem là dịng sơng chết, nhiều khu dân cư được xem là làng ung thư…Đĩ chính là hệ quả của việc xem nhẹ phát triển cơng nghiệp mà khơng quan tâm đến quản lý dịng thải. Và ngành giấy cũng là một vấn đề được quan tâm như vậy. Với đặc tính của một dịng thải giàu chất hữu cơ và khá nguy hại, thì vấn đề xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận được quan tâm đặc biệt khi mà trong giai đoạn hiện nay, các giải pháp quản lý (ISO 14001, Sản xuất sạch hơn…) chưa thể áp dụng nhuần nhuyễn và mang hiệu quả tối ưu bằng các giải pháp kỹ thuật ở nước ta. Vì vậy, nhiều giải pháp thực tiễn đã mang lại hiệu quả trong việc giảm nhẹ tác động của dịng thải ngành sản xuất. Cơng nghệ sinh học hiếu khí làm được điều đĩ. Cũng với bản chất là xử lý hiếu khí, nhưng xử lý nước thải bằng quá trình sinh trưởng lơ lửng sẽ mang theo một lượng đáng kể vi sinh vật ra ngồi khi nước thải đã qua xử lý. Do vậy, một trong những biện pháp mang lại hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là nâng cao mật độ vi sinh vật trong hệ thống. Và sinh trưởng dính bám sẽ gĩp phần đảm bảo điều này. Là quá trình xử lý sinh học trong đĩ sinh khối tồn tại và phát triển trong mơi trường xử lý dưới dạng màng bám vào giá thể - đạt hiệu quả cao và cĩ nhiều lợi điểm trong cơng nghệ xử lý nước thải do phần lớn vi sinh vật bám vào giá thể nên khơng bị cuốn ra ngồi. Nhận thức điều đĩ, tìm kiếm một cơ hội để kết hợp hai quá trình: tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng dính bám là cần thiết và việc tìm kiếm vật liệu làm giá thể vừa rẻ, vừa khả thi cũng hết sức quan trọng. Thân lục bình (được phơi khơ) - một loại vật phẩm rất phổ biến trong đời sống nơng thơn cĩ thể đáp ứng được yêu cầu trên. Từ những nhận thức khoa học và thực tiễn đĩ, đề tài “Nghiên cứu sử dụng thân lục bình làm giá thể dính bám kết hợp cơng nghệ bùn hoạt tính trong xử lý nước thải cơng ty TNHH Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 2 giấy AFC - xã Vĩnh Lộc B - huyện Bình Chánh - TP.HCM” sẽ mở ra một hướng nghiên cứu mới, gĩp phần nâng cao hiệu quả xử lý nước thải ngành giấy nĩi riêng, cho các xí nghiệp, các nhà máy nĩi chung…để giảm thiểu vấn đề ơ nhiễm. 1.2 MỤC ĐÍCH - Đánh giá khả năng sử dụng thân lục bình làm giá thể trong xử lý nước thải ngành sản xuất bột giấy và giấy. - Đánh giá khả năng xử lý nước thải ngành sản xuất bột giấy và giấy bằng cơng nghệ bùn hoạt tính. - Xác định hiệu quả xử lý COD, SS, pH trong nước thải của sản xuất bột giấy và giấy. 1.3 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU - Giá thể: thân lục bình phơi khơ. - Nước thải: vì việc ứng dụng cơng nghệ xử lý chung cho một ngành cơng nghiệp rất khĩ khăn, do mỗi nhà máy cĩ đặc trưng riêng về cơng nghệ, nguyên vật liệu sản xuất, … nên thành phần và tính chất nước thải thường khác nhau. Do đĩ, nước thải được sử dụng trong nghiên cứu là nước thải được lấy từ hố thu nước thải của Cơng ty TNHH giấy AFC đặt tại xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, TP.HCM. 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải sản xuất giấy sau khi lấy từ Cơng Ty TNHH Giấy AFC – Xã Vĩnh Lộc B – Huyện Bình Chánh – TP.HCM. - Tiến hành chạy mơ hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra với các chế độ tải trọng khác nhau để tìm ra khoảng nồng độ xử lý tối ưu nhất đối với giá thể nghiên cứu. - Đưa ra các số liệu mà thân lục bình cĩ khả năng xử lý đối với loại nước thải ngành sản xuất giấy và bột giấy. 1.5 PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN - Phương pháp xây dựng mơ hình mơ phỏng bể phản ứng với kích thước nhỏ - Phương pháp phân tích chỉ tiêu - Phương pháp thu thập và xử lý thơng tin, số liệu - Phương pháp đánh giá, kiểm tra 1.6 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 3 - Mơ hình trong phịng thí nghiệm - Ứng dụng với bể sinh học hiếu khí - Áp dụng cho nước thải giấy Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 4 Cơng nghiệp giấy và bột giấy đã cĩ từ hàng nghìn năm trước đây khi giấy cịn được làm từ cây cĩi và được coi là một phương tiện riêng dùng trong việc truyền tải thơng điệp giữa các thủ lĩnh. Và thế kỷ 20 được xem là giai đoạn cải tiến tinh vi cho nền cơng nghiệp này như sự phát triển của cơng nghệ sản xuất bột nghiền, cơng nghệ nấu bột liên tục, tẩy bột liên tục nhiều giai đoạn, tráng giấy trên máy xeo, máy xeo lưới đơi… Ngày nay giấy đã được sử dụng rộng rãi với số lượng lớn làm nguyên liệu đĩng gĩi, cho các mục đích vệ sinh và là phương tiện thơng tin khơng thể thiếu trong các hoạt động xã hội. Lượng sử dụng giấy dao động từ trên 300 kg/người.năm ở các vùng cơng nghiệp phát triển cao đến dưới 10 kg/người.năm ở các vùng đang phát triển trên thế giới. Giấy đặt nền mĩng cho quá trình phát triển, cĩ ý nghĩa quyết định đối với khả năng đọc và viết và rất quan trọng trong việc tăng cường trao đổi văn hố và kinh doanh. Nghành cơng nghiệp giấy và bột giấy nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ, hiện đứng thứ 5 trong nền kinh tế của chúng ta và được xếp thứ 3 trong tốc độ phát triển của nền kinh tế. Xét riêng trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh nghành cơng nghiệp giấy được chia thành hai hình thức hoạt động sản xuất: - Các hợp tác xã và các tổ hợp sản xuất : nguyên liệu chủ yếu ở các cơ sở sản xuất này là giấy thải các loại và các chất phụ gia khác như tinh bột, nhựa thơng, nhựa PE, phèn… Các cơ sở này ít gây ơ nhiễm đến mơi trường vì trong quy trình sản xuất giấy tái sinh khơng thải ra dịch đen là loại nước thải sau nấu giấy. - Các nhà máy, cơng ty sản xuất giấy cĩ quy mơ điển hình như: + Cơng ty TNHH SX&TM Thuận Tiến gồm 3 phân xưởng, toạ lạc tại lơ 2 đường 1 KCN Tân Tạo, điện thoại: 7540194, 7540192, 8558744 . Cơng ty chuyên kinh doanh bao bì các loại, sản phẩm chính là giấy gĩi, giấy vệ sinh, giấy photo,…. Nguồn nguyên liệu chính: Lồ ơ, tre, bột giấy nhập và các nguyên liệu phụ gia, hố chất tẩy trắng… + DNTN Thương mại Minh Kim Long, cũng thuộc KCN Tân Tạo nhưng ở địa chỉ lơ 3 đường B, điện thoại: 7505592, 7505594. Doanh nghiệp này chuyên kinh doanh các mặt hàng bao bì, sản phẩm chính là sản xuất giấy cuộn, giấy vệ sinh và giấy bao bì. Nguyên liệu: Bột giấy, giấy vụn các loại và một số nguyên liệu phụ trợ. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 5 + Cơng ty TNHH Bao bì Tấn Thành toạ lạt tại lơ III 24 cụm 4, đường 19/5A Nhĩm CN III KCN Tân Bình, điện thoại: 8155314, 8155369. Cơng ty chuyên kinh doanh bao bì các loại, sản phẩm chính là bao bì nhựa, giấy và hộp giấy. Nguyên liệu: nhựa, giấy vụn, thùng làm từ bìa lượn sĩng cũ và các nguyên liệu phụ gia, hố chất… + Cơng ty TNHH Bao bì Giấy Vạn Hưng, địa chỉ: lơ 6 đường 2, KCN Tân Tạo, điện thoại: 7508232, 7505250. Cơng ty chuyên sản xuất và kinh doanh các mặt hàng bao bì, sản phẩm chính là thùng carton, bao bì hộp. Nguyên liệu sản xuất: Giấy vụn các loại và một số nguyên liệu phụ trợ… + Cơng ty TNHH SX-TM Hồng Trung Phát, địa chỉ: M3 KCN Lê Minh Xuân, số điện thoại: 7660586. Cơng ty chuyên sản xuất và kinh doanh các mặt hàng giấy và bao bì, sản phẩm chủ yếu là giấy duplex, giấy cuộn, bao bì carton. Nguyên liệu: Bột giấy, giấy vụn, thùng làm từ bìa lượn sĩng cũ và các nguyên liệu phụ gia, hố chất… + Nhà máy giấy Xuân Đức gồm ba phân xưởng toạ lạc tại quận Thủ Đức, cĩ diện tích mặt bằng tổng cộng 27069 m2. Sản phẩm chính của nhà máy là sản xuất bột giấy, giấy carton, giấy duplex. + Nguyên liệu: Lồ ơ, tre, dăm đủa, các loại giấy vụn và các nguyên liệu phụ trợ sản xuất giấy… + Nhà máy giấy Mai Lan – 129 Aâu Cơ – quận Tân Bình, tổng diện tích mặt bằng: 11700 m2. Nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm: Giấy vệ sinh cuộn, băng giấy vệ sinh, khăn giấy, khăn thơm… Nguyên liệu: Lồ ơ, bơng phế, bột giấy, giấy vụn… Qua sơ lược các cơng ty, nhà máy, cơ sở sản xuất giấy tại Tp Hồ Chí Minh, ta cĩ thể nhận thấy rất ít các cơng ty sản xuất bột giấy từ nguyên liệu gỗ, nếu cĩ sản xuất các dạng giấy trắng dùng trong photo thì đa phần đều nhập nguyên liệu bột giấy từ nơi khác. Điều này một phần vì cơng đoạn sản xuất bột giấy, tẩy trắng bột địi hỏi quy mơ nơi sản xuất phải lớn, các quy trình, thiết bị tiên tiến giá thành cao. Phần khác nước thải từ cơng đoạn nấu tạo ra dịch đen và nước thải sau nấu ở cơng đoạn tẩy trắng rất khĩ xử lý dễ gây ơ nhiễm mơi trường. Hiện nay hầu hết các nhà máy sản xuất giấy trong thành phố chưa xây dựng được hệ thống xử lý nước thải đạt hiệu quả, nhiều cơng ty sản xuất giấy xây dựng hệ thống xử lý nước Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 6 thải khơng hướng đến bảo vệ mơi trường chỉ nhằm mục đích đối phĩ với các cơ quan quản lý mơi trường khi đến kiểm tra. 2.1. Quy trình cơng nghệ của nhà máy sản xuất giấy 2.1.1. Các hệ thống nghiền bột giấy và tẩy giấy: Sợi lấy từ gỗ, các thực vật ngồi gỗ (tre, nứa, bã mía, rơm rạ), vải hoặc giấy dùng rồi (các sợi tái sinh), hình thành cho tất cả các loại giấy và bìa giấy. Trong tất cả các nguyên liệu dạng sợi này, các sợi được gắn kết với độ chắc chắn nhiều, ít khác nhau, để sản xuất giấy trước hết cần phải phân loại các loại sợ riêng theo từng loại. Sau đĩ, cần phải xử lý sợi để cĩ được các thuộc tính mong muốn, như độ sáng và phải được làm sạch để loại bỏ các tạp chất và các chất dư thừa. Các hoạt động thường được thực hiện qua quá trình phân loại sợi, rửa và tẩy ở nhiệt độ cao. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 7 Xữ lý sợ nguyên liệu Nghiền bột (thu hồi) Rửa Sàng lọc Xeo giấy Phơi sấy Tẩy Chất thải rắn Chất khí và hơi nước Chất hoà tan, hoá chất dư thừa Chất thải rắn Chất hoà tan Chất thải rắn Chất hoà tan Hoá chất dư thừa Sợi nguyên liệu Hoá chất Năng lượng nước Năng lượng Hoá chất Năng lượng Hoá chất dư thừa Năng lượng Năng lượng Nước, hoá chất Hình 2.1 Quá trình xeo giấy Trong quá trình phân loại sợi, lignin gắn kết các sợi với nhau, trong gỗ, hoặc thảo mộc được hịa tan bằng hĩa học, hoặc được phân huỷ bằng cơ học. Mức độ hịa tan tuỳ thuộc vào nguyên liệu và cường độ xử lý. Sau khi phân loại sợi, bột giấy được rửa sạch để loại bỏ chất hịa Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 8 tan (và để thu gom chất hịa tan này dưới dạng càng cơ đặc càng tốt), trước khi các tạp chất rắn được loại bỏ trong việc sàng lọc. Trong nghiền bột hĩa học, dung dịch nước cĩ chất hịa tan cần phải tiếp tục được cơ đặc sau khi rửa sạch, và sau đĩ đem đốt trong lị đốt, hoặc nồi hơi, để thu hồi nhiệt năng và các chất bột giấy. Sau khi vận hành nghiền bột, bột giấy, giấy thường cĩ màu tối hoặc là do bản thân màu của nguyên liệu, hoặc do bột giấy đổi màu trong quá trình nghiền bột. Đối với nhiều ứng dụng trong sản xuất, cần thiết phải khử màu bằng cách tẩy trắng. Tuỳ theo loại bột giấy, cĩ thể tẩy trắng bằng cách thuỷ phân, hoặc hịa tan chất cĩ màu (chủ yếu là các lignin tồn lưu), hoặc bằng cách cải biến chất liệu. Cách tẩy thứ nhất cĩ thể dùng chlorine, hypochlorine, chlorine dioxide và oxygen. Cách tẩy thứ 2 chủ yếu ứng dụng cho bột giấy cơ học, hoặc bột giấy tái chế và cĩ thề dùng peroxides, hoặc giảm bớt các tác nhân tẩy, như dithionites. Các dịng thải cĩ chứa nhiều chất dinh dưỡng, dưới dạng các muối vơ cơ gốc nitrogen và photphorite, từ nguyên liệu sợi và các hĩa chất quy trình cơng nghệ. Ngồi ra, cĩ các nồng độ ion kim loại thấp (gốc từ nguyên liệu sợi, từ các hĩa chất sử dụng và thiết bị) và các chất tồn lưu của các hĩa chất hữu cơ, được sử dụng trong quy trình cơng nghệ, bao gồm các tác nhân chống bọt, slimicides và các tác nhân kiểm sốt hắc ín. 2.1.1.1. Nghiền bột giấy bằng sợi tái chế: Trong nhiều năm qua, việc sử dụng sợi tái chế để sản xuất bột giấy và xeo giấy đã trở nên phổ biến, việc sử dụng loại vật liệu này trong thời gian gần đây đã tăng lên đáng kể. Bột giấy để sản xuất các vật liệu làm hộp và giấy gĩi, cĩ thể làm từ bất kỳ một loại sợi thứ cấp nào mà khơng cần phân loại nhiều. Máy nghiền cơ học được sử dụng để nghiền giấy trộn nước và chuyển hĩa thành một hỗn hợp đồng nhất, cĩ thể bơm được như nước. Các chất nhiễm bẩn nặng như cát, sỏi, được loại bỏ khi chảy lơ lửng trong hệ thống máng, tại đây các chất nặng sẽ lắng xuống và lấy ra khỏi hệ thống theo định kỳ. Để sản xuất bột làm giấy in ấn, cần phải bổ sung các cơng đoạn trong hệ thống nghiền bột. Lựa chọn chất thải tại nguồn cĩ ý nghĩa quan trọng để cĩ thể tránh phân loại tốn nhiều cơng tại nhà máy. Các chủng loại giấy nâu và giấy màu khơng tẩy, đều khơng thích hợp vì các yêu cầu Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 9 tẩy trắng rất cao. Giấy in trắng như giấy báo cũ thường rất sẵn và phải tẩy mực để sản xuất loại giấy in. trong cơng nghệ tẩy mực, cần phải bổ sung các tác nhân kiềm, hĩa chất tẩy ở cơng đoạn nghiền bột. 2.1.1.2. Nghiền cơ học và ứng suất vật liệu cao: Trong nghiền bột cơ học, các sợi chủ yếu bị tách rời nhau do lực cơ học trong máy nghiền hoặc thiết bị tinh chế. Quy trình cơng nghệ nguyên thuỷ là gia cơng gỗ trịn bằng đá, ở đây gỗ cây được ép bằng đá nghiền quay trịn. Cơng nghệ này địi hỏi cĩ cây gỗ, do cách xử lý, và bột giấy làm ra cĩ độ dai tương đối thấp. Cĩ thể tẩy các loại bột giấy cơ học và cĩ ứng suất vật liệu cao, bằng máy tinh chế, hoặc bằng hệ thống tẩy riêng. Trước đây cơng đoạn tẩy, bột giấy được xử lý để khử bỏ các kim loại nặng, là các chất sẽ gây xúc tác phân huỷ tác nhân tẩy; việc xử lý này thường được thực hiện với các tác nhân tạo phức. 2.1.1.3. Nghiền bột giấy hĩa học và bán hĩa học: Nguyên liệu sợi đựơc xử lý với hĩa chất ở nhiệt độ và áp lực cao. Mục đích của cách xử lý này nhằm hịa tan hoặc làm mềm thành phần chính của chất lignin liên kết các sợi trong nguyên liệu với nhau, đồng thời gây nên sự phá huỷ càng ít càng tốt đối với thành phần xenlulo của sợi. Cách xử lý này cĩ thể được tiến hành trong nồi áp suất, cĩ thể hoạt động theo chế độ liên tục hoặc từng mẻ. 2.1.2. Tẩy bột giấy hĩa học: Mục đích của việc tẩy bột giấy hĩa học là khử và làm sáng màu lignin màu tồn dư, tồn đọng trong bột giấy sau khi nấu và để tẩy mà khơng gây tổn hao quá mức đến độ dai hay hiệu quả của bột giấy. 2.1.3. Quá trình xeo giấy: Tác động gây ơ nhiễm chính của quy trình cơng nghệ xeo giấy là thải vào các thuỷ vực một lượng nước rất lớn. Các chất lơ lửng trong dịng thải cĩ thể tạo ra lớp phủ đáy sơng và giết chết các hệ động, thực vật tự nhiên. Nhu cầu oxy hĩa dịng thải, cả BOD và COD, cũng cĩ thể làm Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 10 cạn kiệt các mức oxy hịa tan trong nước sơng, làm cho cá và đời sống các loại thuỷ sinh khác bị tổn thương. Khối lượng dịng thải của nhà máy giấy và hàm lượng chất rắn lơ lửng của dịng thải này, chủ yếu liên quan đến vận hành của hệ thống xeo giấy. Tuy nhiên, chất hữu cơ hịa tan, và đặc trưng là số lượng BOD và COD của dịng thải, liên quan trực tiếp tới nguồn cấp sợi và hoạt động của quá trình nghiền bột, trước khi vận hành hệ thống trong nhà máy giấy. Việc bổ sung các hĩa chất (chủ yếu dưới dạng các tinh bột) trong hệ thống xeo giấy, sẽ ảnh hưởng tới số lượng BOD/COD, nhưng tác động này thường khơng đáng kể. Các chất hữu cơ được thải qua các cơng đoạn của một nhà máy giấy phát sinh từ vận hành nghiền bột hĩa học tổng hợp, hoặc tạo ra từ quy trình giấy loại, thâm nhập trực tiếp vào hệ thống của nhà máy giấy và đi ra theo dịng thải của nhà máy giấy. Trong một nhà máy giấy khơng phải là nhà máy tổng hợp, quá trình tái nghiền bột nguyên liệu sợi dạng bột cục khơ, sẽ bổ sung BOD/COD vào hệ thống nhà máy giấy, lượng bổ sung này tùy thuộc vào lượng của các chất đĩ trong bột giấy. 2.2 Hiện trạng mơi trƣờng ngành cơng nghiệp giấy Cơng nghiệp giấy và bột giấy là ngành cơng nghiệp phức, tăng cường tiêu thụ năng lượng và nước cao. Các vấn đề mơi trường chính của ngành cơng nghiệp này gặp phải là các dịng thải nhiễm bẩn và các khí cĩ mùi hơi thối. Hầu hết nước của dây chuyền cơng nghệ được xả ra thành dịng thải, tải theo các hĩa chất dư thừa từ dây chuyền cơng nghệ cơng nghệ và sợi hịa tan. Trong quá trình nghiền bột giấy phương pháp hĩa học, ở nhà máy nào cĩ được hệ thống thu hồi hiệu quả, thì sẽ thu hồi đạt tới 100% hĩa chất từ khâu tẩy, được thải ra. tuy nhiên, trong các quy trình cơng nghệ làm bột giấy cơ học và quy trình cơng nghệ sợi tải chế, thì mọi hĩa chất đã dùng, đều bị thải ra. 2.2.1. Phát tán khí thải: 2.2.1.1. Phát tán khí thải tại các nhà máy giấy dùng nguyên liệu rừng: Mùi hơi là vấn đề ơ nhiễm khơng khí chủ yếu thường gặp ở các nhà máy giấy Kraft. Quá trình này tạo ra hydro sulphide nặng mùi, mercaptan methyl,dymetyi sulphide và Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 11 dimethydmphide. Các hợp phần này đơi khi cịn được gọi là tổng lượng suy giảm sulfua. Clo nguyên tử và clo dioxide phát tán với lượng nhỏ từ các cơng đoạn khác nhau của một phân xưởng tẩy, như các máy tuyển, các tháp nước, các lỗ thơng hơi bể chứa, và các cống rãnh. Nĩi chung các nồng độ này khơng đáng kể nhưng các khí thải là cĩ mùi hơi và khĩ chịu. Tuy nhiên, hydro sulfida, cũng như clo và clo dioxide là cực kỳ độc và từng là nguyên nhân của nhiều tai nạn. Các khí oxit của cả sulfur và nitrogen và cĩ thể phát tán với số lượng khác nhau từ các điểm cụ thể trong hệ thống làm giấy kraft. Nguồn khí thải sulfua dioxide chính là các lị nung thu hồi, do sự cĩ mặt của sulfur trong dịch đã dùng, được sử dụng làm nhiên liệu. Sulfur trioxide đơi khi được phát tán khi dầu nhiên liệu được sử dụng như nhiện liệu phụ trợ. Loại khí thải cĩ mùi hơi khác do các hydrocacbon tạo ra, khi kết hợp với các cấu thành chiết xuất từ gỗ, như tecpen, các axít béo và các axít rosin, cũng như các chất cĩ trong nhiên liệu, dùng ở các khâu chế biến và chuyển hĩa. Tuy nhiên hàm lượng cũng khơng cao 2.2.1.2. Các khí thải sinh ra của các nhà máy giấy dùng phế liệu nơng nghiệp: Trong các nhà máy giấy nhỏ, ơ nhiễm khơng khí chủ yếu xảy ra ở hai nguồn: các bể ngâm và các nồi hơi. Nguồn thứ ba cĩ thể là các thiết bị sản xuất và giữ điện. Chủ yếu là các chất hữu cơ dễ bay hơi, hơi nước, ngồi ra cịn cĩ các chất sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu. Các khí phát tán cĩ thể chia thành khí thải từ dây chuyền cơng nghệ và các khí thải từ khâu đốt nhiên liệu. Các khí phát tán vào khơng khí từ quy trình nghiền bột giấy, bắt nguờn từ các hệ thống thu hồi để nấu trong các nhà máy bột giấy hĩa học sử dụng sulfat, xút hoặc sulfit. Các nhiên liệu sử dụng trong cơng nghiệp bột giấy là nhiên liệu sinh học (phụ phẩm gỗ, vỏ cây và bùn cặn), than đá, dầu và khí. 2.2.2. Chất thải rắn: Chất thải rắn được sinh ra dưới dạng bùn, tro, chất thải gỗ, các chất loại bỏ, cát từ tấm sàng lọc, từ các tấm sàng lọc và các bộ làm sạch ly tâm. Nguồn chính của chất thải rắn là bùn cặn trong nước thải do quá trình lắng đọng và xử lý sinh học dịng thải. Chất thải từ vỏ cây và gỗ chiếm một lượng đáng kể, nhưng thường được dùng để đốt. Tro sinh ra từ các nồi hơi cũng đáng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 12 kể. Các chất thải khác là các chất loại bỏ ở các tấm sàng lọc và các bộ làm sạch ly tâm, và các chất khác. Lượng chất thải nguy hiểm do ngành cơng nghiệp bột giấy tạo ra thường rất thấp. 2.2.3. Nƣớc thải: Do nước thải của ngành cơng nghiệp này được thải ra khơng qua xử lý đã ảnh hưởng trực tiếp đến mơi trường nước. Độc tính từ các dịng nước thải từ các dịng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy- giấy là so sự hiện diện trong các dịng nước thải, một hỗn hợp phức tạp từ các dịch chiết trong thân cây, hỗn hợp đĩ gồm nhựa cây và các axít béo, các tanin, một số sản phẩm phân huỷ của ligin đã bị clorua hĩa cĩ trọng lượng phân tử thấp.. Khi xả trực tiếp vào nguồn nước thải này ra kênh rạch sẽ tạo ra từng mảng bè giấy nổi trên mặt nước làm cho DO của kênh rạch rất thấp (DO = 0) và cĩ độ màu khá cao. Hiện nay hầu hết các nhà máy giấy trong thành phố khơng xây dựng các hệ thống xử lý nước thải hoặc nếu cĩ thì việc xử lý cũng khơng đạt hiệu quả. Một lượng nhỏ của chất thải, thải vào mơi trường gĩp phần làm tăng độ ơ nhiễm của mơi trường. Chỉ riêng các xí nghiệp cơng nghiệp và các cơ sở sản xuất trên cũng đã ảnh hưởng khơng ít đến mơi trường sinh thái của thực vật nước và ảnh hưởng gián tiếp đến sức khoẻ của người dân trong khu vực sản xuất. 2.3. Tổng quan về nƣớc thải ngành cơng nghiệp sản xuất giấy 2.3.1. Nguồn gốc phát sinh Cơng nghệ sản xuất giấy giấy và bột giấy là một trong những cơng nghệ sử dụng nhiều nước, tuỳ theo cơng nghệ xử lý và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất mơt tấn giấy dao động từ 200m 3 đến 500m 3 . Nước được dùng trong các cơng đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước. Trong các nhà máy giấy hầu như tất cả lượng nước đưa vào sử dụng sẽ là lượng nước thải và mang theo các tạp chất, hĩa chất, bột giấy, các chất ơ nhiễm dạng hữu cơ và vơ cơ. Thành phần và nồng độ của chúng phụ thuộc vào các vật chất lignocellonic đựơc đưa vào sử dụng, và điều quan trọng hơn cả là phụ thuộc vào các điều kiện quá trình đã được ứng dụng. Trong đĩ dịng thải từ các quá trình nấu, tẩy và nghiền bột và xeo giấy cĩ mức độ ơ nhiễm và độc hại nhất. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 13 2.3.2. Các nguồn nƣớc thải chính trong cơng nghiệp sản xuất giấy Xử lý nguyên liệu Bóc vỏ ướt rửa Tẩy trắng Xeo giấy (tạo hình giấy) Nghiền bột (bằng phương pháp cơ học hoặc hoá học) sấy Bột giấy Bột giấy tẩy trắng Nguyên liệu thô ( tre, nứa, gỗ) Nước thải sau khi rửa Giấy thành phẩm Nước ngưng Cô đặc, xút hoá Nước thải cô đặc nàu BOD5, COD cao Nước thải chứa SS, BOD5, COD cao Nước thải chứa SS, BOD5, COD cao Nước ngưng Nấu nguyên liệu Dịch đen Nước rửa Hoá chất nấu Hơi nước Nước rửa Chất phụ gia Hoá chất tẩy phèn Dầu Nước Hơi nước Hơi nước Hình 2.2 Các giai đoạn trong sản xuất giấy và các dịng thải Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 14 Tất cả các loại nước thải trên khác biệt nhau khơng những về thành phần, tính chất, nồng độ các chất ơ nhiễm mà cịn cả về lưu lượng và chế độ xả nước thải. Điều này sẽ gây nhiều khĩ khăn nhất định cho việc thiết lập các giải pháp kĩ thuật và cơng nghệ để xử lý ơ nhiễm nước thải. Để cĩ cơ sở phục vụ cho việc đánh giá tác động mơi trường và tính tốn, thiết kế các cơng nghệ xử lý nước thải chung cho cơng ty sau này, cần phải phân tích kĩ hơn nữa về thành phần, tính chất nồng độ, lưu lượng chế độ xả và tính tốn tải lượng các chất ơ nhiễm của từng loại nước thải ở cơng ty hoặc tổng tải lượng ơ nhiễm hàng ngày. 2.3.3. Thành phần và tính chất nƣớc thải Trong cơng nghiệp giấy, để tạo ra giấy cĩ độ dai, trắng, khơng lẫn tạp chất, cũng như thu hồi tối đa xenlulo trong nguyên liệu, cần phải sử dụng nhiều loại hĩa chất trong các cơng đoạn khác nhau. Các loại hĩa chất được sử dụng ở cơng đoạn nấu, tẩy xeo giấy như đá vơi, xút, cao lanh, nhựa thơng, các chất dính kết tự nhiên và tổng hợp, các chất oxy hĩa để khử lignin cho Clo, hipoclorit, peroxit,… Dịng thải từ quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hịa tan, các hĩa chất nấu và một phần xơ sợi. Dịng thải cĩ màu tối nên thường được gọi là dịch đen.  Dịch đen: Cĩ nồng độ chất khơ khoảng 25 đến 35%, tỉ lệ giữa chất hữu cơ và vơ cơ là 70:30. Thành phần hữu cơ là lignin hịa tan và các dung dịch kiềm, sản phẩm phân huỷ hidratcacbon, acid hữu cơ. Thành phần vơ cơ gồm những những chất nấu, một phần nhỏ NaOH, Na2S tự do, Na2SO4, Na2CO3 cịn phần nhiều là kiềm natrisufat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm. Thành phần cơ bản của dịch đen trong quá trình sản xuất bột giấy bằng Soude cĩ hàm lượng VAF 8-12%, COD, lignin 40-60%, COD đường 11-35% COD (Sierra at al 1991, Anominous, 1986) dịch đen cĩ pH cao (10-13) và hàm lượng chất hữu cơ lớn > (150-200COD/L) (theo Celtral Pollution Control Board 1988), cĩ phân tử lượng thấp, nhựa cây, acid béo, đường, mercaptan, soap và dimetyl sulfide cùng với một số chất vơ cơ trên. Độ màu của nước thải sản xuất giấy khoảng 1000-25000Pt-Co, trong khi đĩ độ màu của dịch đen đơi khi lên tới 330.000Pt-Co. Màu gây ra do sự khử lignin khỏi nguyên vật thơ như gỗ, tre, nứa, rơm rạ, thơng…Ngồi lignin sản phẩm phân huỷ của hemicellulose và cellulose hiện diện trong nước thải ở dạng acid isosaccharinic và Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 15 carbohidrates cĩ phân tử lượng thấp. Độ màu cao là do lignin, COD, BOD. Phần BOD trong dịch đen là phần hợp chất khơng lignin, vào khoảng 29-150mg/L, tổng số COD/BOD-5.2 (gglignin=1.95CDO) (theo Celtral Pollution Control Board 1988). Dịng thải từ cơng đoạn tẩy rửa của nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hĩa học và bán hĩa học chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hịa tan và hợp chất tạo thành của những chất đĩ với chất tẩy rửa ở dạng độc hại, cĩ khả năng tích tụ sinh học cao trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ. Khi tẩy trắng bằng các hợp chất chứa clo, các thơng số ơ nhiễm đặc trưng: BOD= 15-17kg/tấn bột giấy, COD: 60-90kg/tấn bột giấy, đặc biệt giá trị AOX (các hợp chất hữu cơ): 4-10kg/tấn bột giấy. Nước thải từ quá trình nghiền bơt và xeo giấy chủ yếu chứa xơ mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thơng, phẩm màu, cao lanh.  Nước thải trắng: Là loại nước thải tạo nên do quá trình rửa bột giấy và xeo giấy. Đây là loại nước thải phổ biến trong các xí nghiệp sản xuất giấy chiếm đến khoảng 80% tổng lượng nước thải sản xuất. Nước thải này cĩ COD khoảng 1800-3800mg/l, SS=31-621mg/l, BOD=1200-2100mg/l, T-N =2.4-11.8 mg/l, T-P=1.6-4.2mg/l, pH=6.0-7.0 (Rintala JA and Lepidto 1992) Độ màu nước thải này gây ra do sự khử lignin trong gỗ mà chúng chưa làm sạch hồn tồn từ khâu rửa bột giấy, cịn do sự hiện diện các phẩm màu hịa tan từ các cơng đoạn phối liệu màu cho sản xuất giấy vàng mã. Nhìn chung màu của loại nước thải này thay đổi theo thời gian, tuỳ thuộc vào chế độ xả thải của các dịng thải cĩ pha màu phẩm nhuộm.  Nước thải rị rỉ: Là loại nước thải tách ra từ bột giấy trên sân chứa bột giấy thành phẩm. Tính chất của chúng gần giống với tính chất của nước thải trắng nhưng độ màu hơi cao hơn một tí. Kết quả xét nghiệm cho thấy nước thải cĩ pH=7.05 độ màu =1240Pt-Co, COD=1480mg/l, BOD5=985mg/l, SS=420mg/l. Tuy nhiên lượng nước thải này khơng lớn, thường thay đổi theo thời gian và lượng bột chứa trên sân, trung bình vào mùa khơ khoảng 5m 3 /ngày.  Nước thải vệ sinh các thiết bị máy mĩc cơng nghệ: Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 16 Trong số này đáng quan tâm hơn cả là nước thải từ khâu vệ sinh máy pha màu in nhãn trong dây chuyền sản xuất vàng mã và thùng bì cartor. Về cơ bản thành phần của chúng gồm các phẩm màu hịa tan và dung mơi pha màu. Tuy nhiên lưu lượng các dịng thải này nhỏ và chỉ mang tính chất gián đoạn. Nước bị nhiễm bẩn là loại nước mưa thấm chảy qua các bãi chứa nguyên liệu, sân chứa bột giấy thành phẩm và cuốn trơi một phần bột giấy cùng với các chất bẩn hồ tan trên mặt bằng của cơng ty (chủ yếu là ở khu vực bãi chứa nguyên vật liệu thơ và bán thành phẩm) thành phầm và nồng độ các chất trong nước mưa này thay đổi rất nhiều vào lượng mưa rơi trên các khu vực đang xét.  Nước mưa quy ước sạch: Là loại nước mưa rơi trên mái nhà xưởng ở các phân xưởng sản xuất hoặc nơi cĩ mặt bằng tương đối sạch. Đây là loại nước thải được quy ước xem là sạch cho phép thải trực tiếp vào mội trường. Tuy nhiên hiện hầu hết các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy đều chưa cĩ hệ thống thốt nước riêng. Vào mùa mưa, tồn bộ lượng nước mưa rơi trên mặt bằng vẫn theo các hệ thống mương dẫn, cống ngầm và hịa trộn với nước thải sản xuất, điều này sẽ làm thay đổi lưu lượng tính tốn của các dịng thải vào mùa mưa và sẽ gây trở ngại cho các cơng trình xử lý nước thải sau này.  Nước thải sinh hoạt: Ngồi các loại nước thải kể trên cịn cĩ lượng nước thải sinh hoạt của cơng nhân trong nhà máy các loại nước thải này cĩ thành phần tương tự các loại nước thải sinh hoạt khác. Chứa cặn bã, các chất lơ lửng, các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và vi trùng. Các số liệu thống kê của nước thải này thường cĩ COD=18-200mg/l, BOD5 =100-120mg/l, SS=120-250mg/l, T-N-15- 30mg/l, T-P=10-20mg/l. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 17 Bảng 2.1 Tính chất của nước thải giấy STT Chỉ tiêu ơ nhiễm Đơn vị Nồng độ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pH Độ màu Nhiệt độ Chất rắn lơ lửng COD BOD NH3 NO2 - NO3 - - Pt – Co 0 C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 6,0 – 7,4 1.058 – 9.550 28 – 30 431 – 1.307 741 – 4.131 520 – 3085 0,7 – 4,2 Vết – 0,512 Vết – 3 (Nguồn: Sổ tay hướng dẫn xử lý ơ nhiễm ngành sản xuất giấy tái sinh – Sở Tài Nguyên và Mơi Trường TP.HCM) 2.4. Tổng quan về các cơng nghệ xử lý nƣớc thải ngành sản xuất giấy và bột giấy Những biện pháp được đề nghị để khống chế ơ nhiễm của nước thải từ các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy bao gồm những biện pháp nội vi và ngoại vi. Biện pháp nội vi và ngoại vi chủ yếu là các biện pháp xử lý chất thải sinh ra từ quy trình sản xuất.  Tiền xử lý: Loại cát thơ, mảnh vụn, tro vơ cơ, sỏi… để tránh mài mịn bơm, đường ống dẫn trong các hệ thống nước. Điều này làm giảm năng lượng vận hành, đồng thời cịn dễ bảo dưỡng thiết bị, hệ thống. Trung hịa nước thải: (pH nên dao động trong khoảng 6.0-9.0). pH nước thải quá kiềm hoặc quá acid khơng chỉ ảnh hưởng đến nguồn nhận mà cịn gây ra ăn mịn các thiết bị xử lý cơ học hoặc xâm thực cơng trình, tác động ngược lại hiệu quả xử lý vi sinh tiếp theo, nên cần thiết phải trung hịa._.. Ngồi ra, trung hịa cịn giúp tách ra khỏi nước một số kim loại nặng.  Xử lý bậc I: Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 18 Loại chất rắn lơ lửng bằng phương pháp keo tụ hoặc tuyển nổi. Thực tế hay sử dụng phương pháp keo tụ hơn vì chi phí thấp, thiết bị đơn giản. Các chất gây đơng tụ sử dụng là phèn nhơm, phèn sắt, CaO, MgO. Một và nơi kết hợp chất trợ keo tụ là các chất polymer mang điện tích để tăng nhanh quá trình keo tụ.  Xử lý bậc II: Loại các chất BOD, COD của nước tăng cao bằng phương pháp oxy hĩa sinh học, oxy hĩa hĩa học, oxy hĩa điện hĩa, hoặc phương pháp hấp thụ bằng than hoạt tính, dạng bột hoặc dạng hạt. Mỗi phương pháp cĩ những ưu và nhược điểm riêng. Ví dụ: Oxy hĩa hĩa học là phương pháp giảm COD và độ màu hiệu quả nhưng thơng thường lượng tác chất oxy hố cịn dư sau xử lý lại đặt ra những khĩ khăn mới, ngồi ra độ giảm BOD kém. Oxy hố sinh học là một biện pháp ưu tiên để loại bỏ các chất hữu cơ nhưng hệ thống xử lý địi chi phí cao (đặc biệt về mặt mặt bằng).  Xử lý bậc III: Đây là phương pháp xử lý cuối cùng đưa các chỉ tiêu ơ nhiễm về yêu cầu thải của nguồn. Tuỳ theo mức độ ơ nhiễm của nước thải ban đầu và hiệu quả xử lý của cả 3 bậc trên.  Xử lý bùn thải: Mục đích của xử lý bùn thải là loại bỏ các chất ơ nhiễm trong nước. Các chất này sẽ được tách ra dưới dạng bùn thải. Thường bùn chứa khoảng 95% nước hoặc hơn, phải giảm thể tích bùn bằng cách tách nước. Thành phần hố học, tính chất của tạp chất sẽ ảnh hưởng đến độ ẩm của bùn và khả năng nhả nước khi phơi khơ. Do đĩ cần lựa chọn phương pháp tách nước thích hợp. Xén cặn Lên men kị khí -ổn dịnh hiếu khí Sân phơi bùn Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 19 Sấy khơ bằng nhiệt độ 2.4.1. Phƣơng pháp xử lý cơ học: Nhằm loại bỏ các chất khơng hịa tan bằng cách gạn, bằng lọc qua các cơng trình sau: - Lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn - Bể điều hịa - Bể lắng cát 2.4.2. Các phƣơng pháp xử lý hĩa lý: Thường được kết hợp với các phương pháp xử lý sinh học để xử lý các vơ cơ độc hại (kim loại nặng…) hoặc các chất hữu cơ bền vững (chlobenzen các hợp chất phenol, màu, lignin…). Hay được sử dụng để thu hồi các chất quý cĩ trong nước thải hoặc juđể khử các chất độc các chất gây ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn xử lý sinh học. Các phương pháp hĩa lý hay sử dụng là: - Đơng tụ và lắng loại bỏ các chất rắn lơ lửng - Hấp thụ: loại các chất hữu cơ, màu - Trung hịa acid hoặc bazơ - Tuyển nổi - Trao đổi ion - Các quá trình tách bằng màng - Các phương pháp điện hĩa - Chlo hĩa diệt trùng và phân huỷ chất độc 2.4.3. Các phƣơng pháp xử lý hĩa học: Các phương pháp hĩa học được sử dụng để khử các chất hịa tan hoặc xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học bao gồm: - Phương pháp trung hịa Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 20 - Phương pháp oxy hĩa khử 2.4.4. Các phƣơng pháp xử lý sinh học: Các phương pháp xử lý sinh học được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt cũng như nước thải cơng nghiệp cĩ chứa nhiều chất hữu cơ hịa tan và một số chất vơ cơ như H2S các sunfit, ammoniac, nitơ,… Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải, các vi sinh vạt sử dụng các chất hữu cơ một số khống chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hĩa sinh học. 2.4.4.1. Các phương pháp xử lý trong điều kiện tự nhiên:  Phƣơng pháp xử lý qua đất: Dựa vào khả năng tự làm sạch của đất ở các cơng trình (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc. Khi nước thải lọc qua đất, các chất lơ lửng, keo bị giữ lại tạo thành các màng vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất. Màng vi sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ, sử dụng oxy của khơng khí qua lớp đất trên bề mặt và xảy ra quá trình oxy hĩa các chất hữu cơ, quá trình nitrat hĩa.  Phƣơng pháp xử lý qua các khu đất ngậy nƣớc  Hồ sinh vật Hồ sinh vật là một chuỗi gồm từ 3-5 hồ. Nước thải được làm sạch bằng các quá trình tự nhiên bao gồm tảo và các vi khuẩn. Các vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo và oxy được hấp thụ từ khơng khí để phân huỷ các chất thải hữu cơ. 2.4.4.2. Các phương pháp xử lý trong điều kiện nhân tạo:  Bể bùn hoạt tính (bể aeroten ) Trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù. Quá trình làm sạch trong bể bùn hoạt tính diễn ra theo mức dịng chảy qua các hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí.  Bể lọc sinh học (bể Biophin) Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 21 Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đĩ các vi sinh vật sinh trưởng cĩ định trên lớp màng bám lớp vật liệu lọc. Khi nước thải được tưới trên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc, ở bề mặt của hạt vật liệu lọc và các khe hở giữa chúng, các cặn bã được giữa lại và tạo thành màng gọi là màng vi sinh. Lượng oxy cần thiết để oxy hĩa các chất bẩn hữu cơ thấm nhập vào bể cùng với nước thải khi tưới hoặc qua khe hở thành bể, hoặc qua hệ thống tiêu nước từ đáy đi lên. Vi sinh vật hấp thụ chất hữu cơ và nhờ cĩ oxy và quá trình oxy hĩa được thực hiện. + Ưu điểm: Phương pháp này là đơn giản, tải lượng theo chất gây ơ nhiễm thay đổi trong giới hạn rộng trong ngày, thiết bị cơ khí đơn giản và tiêu hao ít năng lượng. + Nhược điểm: Hiệu suất quá trình phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ khơng khí.  Đĩa sinh học ( lọc sinh học tiếp xúc quay –RBC): Đây là hệ thống sinh học sinh trưởng cố định trong màng sinh học khác, hệ thống sinh học sinh trưởng cố định trong màng sinh học khác nhau, hệ thống này gồm một loạt các đĩa trịn lắp trên cùng một trục cách nhau một khoảng nhỏ. Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong máng chứa nước thải, phần cịn lại tiếp xúc với khơng khí. Các vi khuẩn bám trên các đĩa chiết các chất hữu cơ của nước thải.  Unitank: Cơng nghệ vi sinh vật unitank cho phép xử lý tất cả các loại nước thải cơng nghiệp và sinh hoạt. Hệ thống cơng nghệ cấu trúc chắc gọn gồm các bể hình chữ nhật xây liền một khối cho phép tiết kiệm tối đa về diện tích và vật liệu xây dựng. Khác với cơng nghệ bùn hoạt tính thơng thường, unitank kết hợp chức năng oxy hĩa sinh học và tách bùn trong cùng một bể aeroten, khơng cần hồn lưu bùn. Unitank là một hệ thống tự động hồn tồn, hoạt động theo chu kì, rất thích hợp với việc xử lý các loại nước thải cĩ tính chất đầu vào và đầu ra thay đổi. Unitank cĩ cấu trúc modun nên rất dể dàng nâng cơng suất bằng cách ghép các modun liền nhau tận dụng phần xây đã cĩ. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 22  Bể lọc kị khí: Là loại bể kín, phía trong chứa vật liệu lọc đĩng vai trị như giá thể của VSV dính bám. Nhờ đĩ, VSV sẽ bám vào và khơng bị rửa trơi theo dịng chảy. Vật liệu lọc của bể lọc kị khí là các loại cuội, sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau. Kích thước và chủng loại vật liệu lọc, được xác định dựa vào cơng suất của cơng trình, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lực nước cho phép, điều kiện nguyên vật liệu tại chỗ. Nước thải cĩ thể được cung cấp từ trên xuống hoặc từ dưới lên. Bể lọc kị khí cĩ khả năng khử được 7090% BOD. Nước thải trước khi vào bể lọc cần được lắng sơ bộ. + Ưu điểm chính: Khả năng khử BOD cao, thời gian lọc ngắn, VSV dễ thích nghi với nước thải, vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng, thể tích của hệ thống xử lý nhỏ. + Nhược điểm: Thường hay bị tắc nghẽn, giá thành của vật liệu lọc khá cao, hàm lượng cặn lơ lửng ra khỏi bể lớn, thời gian đưa cơng trình vào hoạt động dài.  Bể lọc ngƣợc qua tầng bùn kị khí UASB: Bể UASB khơng sử dụng vật liệu dính bám mà sử dụng lớp cặn (cĩ chứa rất nhiều VSV kị khí) luơn luơn tồn tại lơ lửng trong dung dịch lên men nhờ hệ thống nước thải chảy từ dưới lên. Sau một thời gian hoạt động, trong hệ thống hình thành 3 lớp; phần bùn đặc ở đáy hệ thống, một lớp thảm bùn ở giữa hệ thống gồm những hạt bùn kết bơng và phần chứa biogas ở trên cùng. Nước thải được nạp vào từ dưới đáy hệ thống, đi xuyên qua lớp bùn đặc và thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngồi. Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bơng ở thảm bùn, vi khuẩn sẽ xử lý chất hữu cơ và chất rắn sẽ được giữ lại. Khí và các chất rắn lơ lửng được tách ra từ nước thải được xử lý bởi thiết bị tách gas và chất rắn trong hệ thống. Các hạt bùn sẽ lắng xuống thảm bùn và định kì được xả ra ngồi. + Ưu điểm: Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 23 Hiệu quả xử lý cao, thời gian lưu nước trong bể ngắn, thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng, cấu tạo bể đơn giản, dễ vận hành, năng lượng phục vụ vận hành bể ít. + Khuyết điểm: Khĩ kiểm sốt trạng thái và kích thước hạt bùn, các hạt bùn thường khơng ổn định và rất dễ bị phá vỡ khi cĩ sự thay đổi mơi trường. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 24 3.1. Cơ sở lý thuyết 3.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình bùn hoạt tính 3.1.1.1. Giới thiệu về bùn hoạt tính và quá trình bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp của khối quần thể các vi sinh vật hoạt tính cĩ khả năng hấp thụ trên bề mặt của nĩ và oxy hĩa chất hữu cơ trong nước thải (ổn định chất hữu cơ) với sự cĩ mặt của oxy. Bùn hoạt tính là bơng màu vàng nâu, dễ lắng cĩ kích thước từ 3–150 micromet. Những sinh vật sống là vi khuẩn, động vật hạ đẳng, dịi, giun, nấm men, nấm mốc và xạ khuẩn. Trong quá trình xử lý sinh học thì quá trình bùn hoạt tính là quá trình cĩ tính linh hoạt nhất, nĩ cĩ thể giảm tối đa các chất hữu cơ với phạm vi thay đổi BOD rộng. Vì thế mà chúng được áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và cơng nghiệp. Quá trình bùn hoạt tính gồm các bước sau: - Trộn lẫn bùn hoạt tính với nước thải để xử lý - Khuấy trộn và sục khí hỗn hợp với yêu cầu trong một thời gian dài. - Làm trong nước và tách bùn hoạt tính từ hỗn hợp trong quy trình tại bể lắng cuối. - Tuần hồn bùn hoạt tính để trộn lẫn với nước thải đầu vào - Loại bỏ bùn dư. Bơng bùn hoạt tính là một hệ vi sinh vật phức tạp bao gồm: vi khuẩn, Aetponicet, nguyên sinh động vật, nấm, tảo, virus… Vi khuẩn trong bùn hoạt tính thuộc dạng: Alkaligenes, Achromobacter, Pseudomonas, Corynebacterium. 3.1.1.2. Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trong bùn hoạt tính Các vi sinh vật sẽ hấp thụ và đồng hĩa các chất dinh dưỡng trong nước thải để tăng sinh khối (tăng trọng lượng và kích thước) và phát triển (tăng số lượng). Mỗi loại vi sinh vật cĩ đường cong sinh trưởng và phát triển riêng và phụ thuộc vào nguồn thức ăn, chất dinh dưỡng cĩ sẵn, điều kiện mơi trường như pH, nhiệt độ, điều kiện kị khí hay hiếu khí. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 25 Các giai đoạn sinh trưởng của Vi khuẩn: - Pha lag (lag phase)(giai đoạn tiềm tàng):là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi với mơi trường dinh dưỡng. Ở giai đoạn này, vi khuẩn chỉ tăng sinh khối chứ khơng tăng về số lượng. Thời gian của pha lag phụ thuộc vào các yếu tố tiền sử của tế bào như tuổi, khả năng chống chọi và khả năng chịu đựng với các yếu tố vật lý, hĩa học… và thành phần mơi trường nuơi cấy. - Pha log (log phase)(giai đoạn tăng sinh khối theo hàm số mũ): trong mơi trường thức ăn dồi dào ở pha log, vi khuẩn sản xuất ra nhiều enzim cần thiết cho quá trình sinh trưởng nên khả năng thu nhận và đồng hĩa thức ăn cũng như tốc độ phân chia của tế bào vi sinh vật đạt đến giá trị tối đa. - Pha ổn định (Stationary phase): giai đoạn tăng trưởng chậm dần do thiếu hụt chất dinh dưỡng và chất nhận điện tử cùng với sự sản sinh và tích tụ các sản phẩm trao đổi chất độc hại. Trong mơi trường cạn kiệt thức ăn, tốc độ tăng sinh khối của VSV giảm dần, số lượng VSV đạt đến giá trị ổn định, số lượng sinh ra đúng bằng số lượng chết đi. - Pha chết (death phase): giai đoạn hơ hấp nội bào – xảy ra khi tốc độ sinh trưởng giảm, nồng độ chất dinh dưỡng tối thiểu. VSV chết theo logarit: do nồng độ chất dinh dưỡng trong mơi trường đã cạn kiệt, buộc VSV phải thực hiện quá trình trao đổi chất bằng chính nguyên sinh chất cĩ trong tế bào, làm nguyên sinh khối bùn giảm. Dinh dưỡng cịn lại Pha ổn định Pha chết G iá t rị l o g c ủ a số l ư ợ n g v i si nh v ật Pha lag Thời gian Hình 3.1: Các giai đoạn tăng sinh khối của TB Vi khuẩn theo thang log Pha lag Pha log Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 26 trong tế bào chết sẽ khuếch tán ra ngồi mơi trường cung cấp cho các tế bào cịn sống. Lúc này tốc độ các VSV chết vượt xa tốc độ sinh sản và tế bào VSV mới. 3.1.1.3. Cơ chế của quá trình phân hủy các chất trong tế bào Quá trình phân huỷ hiếu khí trong nước thải gồm 3 giai đoạn: - Oxy hĩa các chất hữu cơ CxHyOz + O2  Enzim CO2 + H2O + H - Tổng hợp xây dựng tế bào CxHyOz + O2  Enzim tế bào SV + CO2 + H2O + C5H7NO2 - H - Tự oxy hĩa chất liệu tế bào C5H7NO2 + 5O2  Enzim 5CO2 + 2H2O + NH3 + H H là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào. Các chỉ số x,y,z phụ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa Cacbon bị oxy hĩa. Đối với hợp chất hữu cơ chứa Nitơ, Lưu huỳnh cũng cĩ thể được theo kiểu các phương trình trên. 3.1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình bùn hoạt tính - Ảnh hưởng của pH Giá trị pH tối ưu của đa số các vi sinh vật từ 6.5 – 8.5, vi khuẩn tăng trưởng ở pH =7. Giá trị pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào. - Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ nước thải là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng sự tăng trưởng và sống cịn của vi sinh vật trong quá trình bùn hoạt tính. Đối với đa số vi sinh vật, nhiệt độ nước thải trong quá trình xử lý khơng dưới 6 0 và khơng quá 37 0 . Sự tăng nhiệt độ cĩ thể dẫn đến biến tính protein, đặc biệt là enzim, đồng thời thay đổi cấu trúc màng, dẫn đến sự thay đổi tính thấm của màng. - Ảnh hưởng của kim loại nặng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 27 Phần lớn kim loại nặng thường hiện diện trong nước thải cơng nghiệp. Hầu hết các kim loại nặng thường xâm nhập vào bùn hoạt tính ở dạng hịa tan hay dưới dạng các ion tự do. Khi các kim loại này hấp thụ vào bề mặt của tế bào vi sinh vật tạo ra các phản ứng hĩa lý, và được hấp thụ vào trong tế bào, tấn cơng các enzim. - Ảnh hưởng của chất dầu mỡ và chất béo trong nước thải Chất béo thường gặp trong nước thải sinh hoạt là các chất bơ, margarine, dầu thực vật, dầu ăn, thịt… chất béo và dầu mỡ là những hydrocacbon mạch dài nên thường bền vững và khĩ bị phân huỷ sinh học. Trong quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, các hợp chất này sẽ bao phủ các bơng bùn. Ngồi ra chúng được hấp thụ vào thành tế bào vi khuẩn và tăng nồng độ MLSS (Michael H. Gerardi, 2003) - Sự lên men của nước thải Nước thải lên men hay sự hiện diện của quá nhiều acid và rượu đơn giản, hịa tan sẽ là mơi trường sống và phát triển của một số vi khuẩn dạng sợi khơng mong muốn. Nồng độ của các acid, rượu hịa tan đơn giản khoảng 200mg/l sẽ tạo điều kiện cho các vi khuẩn dạng sợi sinh sơi như: Beggiatoa sp, Microthrix parvicella, Thiothrix sp và loại 021N (Michael H. Gerardi, 2003) - Nhu cầu ơxy Vi sinh vật cĩ thể tăng trưởng khi cĩ hoặc vắng mặt của oxy. Phần lớn nhu cầu oxy cho quá trình bùn hoạt tính DO≥ 2.0mg/l. Thơng thường khi oxy bị giới hạn, các vi sinh vật dạng sợi sẽ chiếm ưu thế, làm bùn hoạt tính trở nên khĩ lắng. Nhưng nếu tăng hàm lượng oxy hịa tan một cách khơng cần thiết sẽ tăng chi phí vận hành trong khi khơng cải thiện hiệu quả xử lý nhiều (Michael Richard và cộng sự - Chất dinh dưỡng Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất dinh dưỡng N, P, chất hữu cơ ( BOD ), làm thức ăn để chuyển hĩa chúng thành sản phẩm cuối (khơng phân huỷ) và tế bào mới. Thiếu các chất dinh dưỡng sẽ kiềm hãm và ngăn cản các quá trình oxy hĩa sinh hĩa. Ngồi ra, cần phải thêm K, Mg, Ca, S, Fe… các nguyên tố này thường cĩ đủ trong nước thải nên ta khơng cần phải Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 28 thêm vào. Để xác định sơ bộ lượng nguyên tố dinh dưỡng cần thiết trong nước thải cĩ thể chọn theo tỷ lệ sau : BODtồn phần: N:P = 100:5:1 hay COD:N:P = 150:5:1. - Lượng bùn tuần hồn Mục đích chính của việc tuần hồn bùn là duy trì nồng độ MLSS cần thiết trong các bể làm thống. Tuy nhiên, thơng thường người ta lấy khoảng 50 – 70% của lưu lượng nước thải trung bình. Nồng độ MLSS trong bùn tuần hồn khoảng từ 4000 – 12000 mg/l. (Mrtcalf & Eddy, 2003). - Thời gian lưu bùn Thời gian lưu bùn hay cịn gọi là tuổi bùn, ảnh hưởng lớn đến sự hiện diện của các vi sinh vật trong bơng bùn hoạt tính dựa trên tốc độ phát triển và phân huỷ. 3.1.2. Cơ sở lý thuyết về khả năng dính bám Phần lớn vi khuẩn cĩ khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi cĩ đủ độ ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khống và oxy. Chúng dính bám trên bề mặt vật rắn bằng chất gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng cĩ thể dễ dàng di chuyển trong lớp gelatin dính bám này. Đầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung ở một khu vực, sau đĩ màng vi sinh ko ngừng phát triển, phủ kín tồn bộ bề mặt vật rắn bằng một lớp đơn bào. Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khống) và oxy cĩ trong nước thải cần xử lý khuếch tán qua màng biofilm vào tận lớp xenlulo đã tích luỹ ở sâu nhất mà ở lớp đĩ ảnh hưởng của của oxy và chất dinh dưỡng khơng cịn tác dụng. Sau một thời gian, sự phân lớp hình thành: lớp ngồi cùng là lớp hiếu khí, được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp kỵ khí khơng cĩ oxy. 3.2. Vật liệu nghiên cứu 3.2.1. Các loại giá thể đã đƣợc nghiên cứu, ứng dụng trong xử lý nƣớc thải Hệ thống lọc sinh học được thiết lập đầu tiên tại trại thực nghiệm Lawrence, bang Matsachuset nước Mỹ năm 1891. Đến năm 1940 ở nước này đã cĩ 60% hệ thống xử lý nước thải áp dụng cơng nghệ lọc sinh học. Với phương pháp lọc sinh học này, trước đây người ta thường Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 29 sử dụng vật liệu lọc là đá giăm, đá cụi,... đến nay, sự phát triển của chất polyme đã tạo điều kiện cho biện pháp xử lý nước thải bằng cơng nghệ lọc sinh học được sử dụng rộng rãi hơn. Sử dụng các thanh gỗ, các tấm nhựa dẻo lượn sĩng hay gấp nếp được xếp thành những khối bĩ chặt gọi là mơ đun vật liệu. Các mơ đun này được xếp trên giá đỡ. Ngồi ra, người ta cịn sử dụng các vật liệu dẻo như nhựa PVC (polyvinyl clorit), PP (polypylen) được làm thành tấm lượn sĩng, gấp nếp, dạng cầu khe hở, dạng vành hoa (plasdek), dạng vách ngăn,... cĩ đặc điểm rất nhẹ. Với vật liệu chất dẻo rất thích hợp cho việc xử lý nước thải cơng nghiệp như nước thải cơng nghiệp thực phẩm cĩ BOD cao, nước thải của nhà máy lọc dầu,... Năm 1960, đĩa quay sinh học RBC được áp dụng đầu tiên tại CHLB Đức, sau đĩ ở Mỹ. Ở Mỹ và Canada, 70% hệ thống RBC được sử dụng để loại bỏ BOD, 25% để loại BOD và nitrat, 5% để loại nitrat. Hệ thống đĩa quay gồm những đĩa trịn polystyren hoặc polyvinyl clorit đặt gần sát nhau, chúng được nhúng chìm khoảng 40 - 90% trong nước thải và quay với tốc độ chậm. Tương tự như bể lọc sinh học, một lớp màng sinh học được hình thành và bám chắc vào vật liệu đĩa quay. 3.2.2. Vật liệu nghiên cứu Vật liệu được sử dụng trong nghiên cứu là: Thân lục bình phơi khơ Lục bình (Eichhornia crassipers) cịn gọi là bèo tây, bèo Nhật Bản, bèo sen. Là lồi cỏ đa niên, thuộc nhĩm thực vật thủy sinh sống trơi nổi, sinh sản rất nhanh. Trong những năm gần đây, nổi lên tình trạng cây lục bình (water hyacinth, tên khoa học là Eichhornia Crassipe) mọc tràn lan trên sơng, rạch gây ách tắc giao thơng thủy, ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nhiều lồi sinh vật thủy sinh do khơng sống được ở những ao, hồ dày đặc lục bình ( Khơng chỉ vậy theo TS Trần Trung Tính (Khoa Cơng nghệ - ĐHCT) lục bình làm nghẹt các điểm lấy nước tưới tiêu của người dân và là nơi muỗi sinh sơi. Lục bình sinh sản rất nhanh làm cho các thực vật dưới nước rất khĩ sống, gây mất cân bằng hệ sinh thái, dẫn tới việc một số lồi động vật tồn tại nhờ vào sự đa dạng của thực vật bị cạn kiệt dần. ( Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 30 Hình 3.2 Giá thể thân lục bình đã phơi khơ 3.2.3. Nguồn gốc Lục bình cĩ nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của Nam Mỹ nĩ đã du nhập vào nhiều vùng ơn đới trên Thế Giới như Trung Mỹ, Bắc Mỹ (California, các bang miền Bắc nước Mỹ), Châu Phi, Ấn Độ, Châu Á, Úc, NewZealand. Ở Việt Nam, lục bình xâm nhập vào nước ta từ năm 1905 và nhanh chĩng lan ra khắp các chỗ cĩ nước tù hãm hoặc nơi nước ngọt chảy chậm như ao, hồ, giếng, mương, ven sơng… (Nguyễn Đăng Khơi 1985. Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) 3.2.4. Nơi sống Lục bình phát triển nhanh chĩng ở những chổ ngập nước như: hồ, suối, sơng, mương và các vùng nước tù đọng. Lục bình hấp thu dưỡng chất trực tiếp từ nước và thường được sử dụng làm cơng cụ xử lý nước thải. Chúng thích hợp và phát triển mạnh mẽ trong nguồn nước giàu dưỡng chất. Ở phía Tây Bắc của Thái Bình Dương, lục bình được trồng ở các ao tự nhiên hay nhân tạo nhưng nĩ khơng được xem là cây 1 năm chịu được giá rét, trừ khi dưới những điều kiện đặc biệt. (www.ecy.wa.gov) 3.2.5. Phân loại Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 31 Theo Lecomete. Het F. Gagrepain, 1998 (Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) ở Đơng Dương lục bình cĩ 2 lồi: Eichhornia crasipes (Solms): Cĩ tiểu nhị, khơng cĩ phụ bộ, đính giữa 2 phần dưới ống tràng, lá gân, trịn, cuống phù. Lồi này gặp ở Bắc, Trung và Nam. Eichhornia Natana: 3 tiểu nhị nhưng 1 tiểu nhị cĩ phụ bộ, dính ở giữa hay phần dưới ống tràng, lá cĩ dạng như lá lúa, lồi này gặp ở Campuchia. Theo Phạm Hồng Hộ, 2000 (Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) Lục bình ở Việt Nam chỉ cĩ 1 lồi là Eichhornia crasipes. 3.2.6. Đặc điểm cấu tạo  Hình dáng: Lục bình là cây thân thảo sống trơi nổi trên mặt nước hoặc bám trên đất bùn. Thân gồm 1 trục mang nhiều lơng ngắn và những đốt mang rễ và lá. (Nguyễn Đăng Khơi, 1985. Được trích từ Nguyễn Văn Tùng, 2004.) + Lá: Đơn, mọc thành chùm tạo thành hoa thị, phiến trịn dài 4 – 8 cm, bìa nguyên, gân hình cung, mịn, đặc sắc, cuống lá rất xốp thường phù to tạo thành phao nổi hình lọ thường ngắn và to ở cây non, kéo dài đến 30 cm ở cây già. + Hoa: Xanh nhạt hoặc xanh tím tạo thành chùm đứng, cao 10 – 20 cm, khơng đều, đài và tràng cùng màu đính ở gốc, cánh hoa trên cĩ đốm vàng, 3 tâm bì nhưng chỉ cĩ 1 tâm bì thụ, 6 tiểu nhị với 3 tiểu nhị dài và 3 tiểu nhị ngắn. + Trái: Là nang cĩ 3 buồng, bì mỏng, nhiều hột. (www.34brinkster.com) + Rễ: Dạng sợi, bất định, khơng phân nhánh, mọc thành chùm dài và rậm ở dưới chiếm 20 – 50% trọng lượng tồn cây tuỳ thuộc vào mơi trưịng sống nhiều hay ít dinh dưỡng. (Nguyễn Đăng Khơi, 1985. Được trích từ Nguyễn Văn Tùng, 2004)  Cấu tạo: + Lá: Cấu trúc của những lá lục bình trên khơng tương tự như những lá của cây đơn tử diệp sống trên đất. + Thân: Trên thân cĩ những đốt cĩ mơ phân sinh tạo ra rễ, lá căn hành và cụm hoa. Lát cắt ngang qua thân cho thấy điểm phát sinh của cơ quan mới. Những tế bào của mơ phân sinh này thì nhỏ và xếp khít nhau, xung quanh vùng ngaọi biên của mơ Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 32 phân sinh là một vùng cĩ vơ số những khoảng trống giữa các tế bào. Mơ khuyết này rất cần cho sự hấp thu Oxy và chuyển Oxy đến hệ thống rễ. + Rễ: Phẫu thức cắt ngang của rễ cho thấy rễ cĩ 2 phần: ngồi là vùng vỏ, bên trong là trụ trung tâm. Cấu tạo vùng vỏ gồm cĩ 3 phần: Dưới biểu bì là lớp nhu mơ đạo cĩ chứa sắc tố, do lớp này mà rễ cĩ màu tím khi đưa ra ánh sáng. Xung quanh trụ là lớp nhu mơ đạo. Giữa 2 vùng này của vùng vỏ là lớp nhu mơ khuyết, lớp này giúp rễ hấp thu Oxy. Trụ đa cực được bao quanh bởi lớp nội bì ít chuyên hố và chu luân. hoạt động của mơ phân sinh ở rễ rất yếu. (Richard Couch, 1980. Được trích từ Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 1988) 3.2.7. Thành phần hố học của lục bình Bảng 3.1 Thành phần hố học và giá trị dinh dưỡng của lục bình Thành phần hố học (%) Nước 92.6 Protid 2.9 Glucid 0.9 Xơ 22.0 Tro 1.4 Calcium 40.8 Phosphor 0.8 Caroten 0.66 Vitamin C 20 (Nguồn: Võ Văn Chi, 1997. Được trích từ Dương Thuý Hoa, 2004)  Đặc điểm sinh trưởng và sinh sản Lục bình cĩ tên khoa học là Eichhornia crassipes (Solms), thuộc họ Bèo Tây (Pontederiaceae). - Sinh trƣởng và phát triển Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 33 Theo O.P.Chawla, nhiệt độ của nước thuận lợi cho sự sinh trưỏng của lục bình là 26 – 30 0 C. Theo Nguyễn Đăng Khơi (1985) lục bình cĩ thể sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ 10 – 40 0 C nhưng mạnh nhất ở 20 – 30 0 C. vì vậy, ở nước ta lục bình sống quanh năm. Ở phía Bắc do ảnh hưởng của giĩ mùa Đơng Bắc, giĩ mùa đơng khá lạnh nên lục bình chỉ phát triển mạnh từ tháng 4 đến tháng 10 và ra hoa vào khoảng tháng 10, tháng 11. Lục bình cĩ thể sống ở bất kì ao hồ nào. Tuy nhiên ở các ao, đầm nước tĩnh nhiều chất dinh dưỡng thì lục bình sinh trưởng với tốc độ rất nhanh. Do đĩ lục bình được xem là một cây lấn chiếm. Các nghiên cứu ảnh hưởng của khí hậu lên năng suất của lục bình cho thấy: sự tăng nhiệt độ và ẩm độ tương đối sẽ dẫn đến sự tăng năng suất của lục bình. Trong buồng tăng trưởng với những điều kiện nhân tạo thuận lợi tối ưu cho sự sinh trưởng của lục bình (nhiệt độ khơng khí 25 – 40 0 C, ẩm độ tương đối 75 – 95% 0 thì lục bình sẽ sinh trưởng với tốc độ 6 cây con trong 1 tuần. Giá trị này rất cao nhưng trong điều kiện tương đối thuận lợi ngồi tự nhiên cĩ sự kết hợp giãư nhiệt độ và ẩm độ tương đối, tốc độ sinh trưởng của lục bình chỉ đạt 3 – 3.5 cây con trong mỗi tuần. (Werner Kooh and Heinz Koser, 1983) Hệ số tăng trưởng trong 2 tuần thấp hơn trong 1 tuần và ảnh hưởng của ẩm độ thì lớn hơn nhiệt độ. (Werner Kooh and Heinz Koser, 1983) Trong mùa khơ, tốc độ sinh trưởng của lục bình ở Malaika là 1.5 cây trong 1 tuần. Giả thuyết rằng các cây sinh trưởng mạnh trong 6 tháng cịn lại thì trung bình 1 năm 1 cây tạo nên tổng số 140x10 6 cây nếu các nhân tố như mật độ vật kí sinh, bệnh khơng cĩ. Giả thuyết rằng 1 cây chiếm 1 diện tích 10 cm 2 thì về mặt lý thuyết, nĩ sẽ sinh sản ra một lượng lớn lục bình phủ kín 140 ha trong vịng 1 năm. (Werner Kooh and Heinz Koser, 1983) Theo O.P Chawla, trong điều kiện mơi trường và khí hậu thích hợp thì năng suất của lục bình cĩ thể đạt 175 tấn lục bình khơ/ha/năm. Theo Nguyễn Đăng Khơi (1985), năng suất của lục bình là 150 tấn lục bình khơ/ha/năm. - Sinh sản Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 34 Lục bình sinh sản bằng con đường vơ tính, từ các nách lá đâm ra những thân bị, cho ra những cây mới và sớm tách ra cây mẹ để trở thành cá thể độc lập. 3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu - Xây dựng mơ hình mơ phỏng với quy mơ nhỏ nhằm phân tích các chỉ tiêu ơ nhiễm mơi trường cĩ trong nước thải sản xuất giấy bằng phương pháp bùn hoạt tính kết hợp sử dụng giá thể dính bám là thân lục bình. - Xây dựng 2 mơ hình: + Mơ hình bùn hoạt tính truyền thống + Mơ hình bùn hoạt tính kết hợp sử dụng giá thể thân lục bình 3.4. Mơ hình nghiên cứu - Số lượng: 2 bể - Kích thước mỗi bể (L x B x H): 40 x 30 x 40(cm) - Thể tích bể: 54 lít/bể - Thể tích xử lý: 48 lít/bể - Vật liệu bể: thuỷ tinh, dày 5mm - Van điều chỉnh lưu lượng: 2 cái/bể - Van xả cặn: 1 cái/bể Hình 3.3 Mơ hình bùn hoạt tính (mơ hình đối chứng) Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 35 Hình 3.4 Mơ hình bùn hoạt tính kết hợp giá thể 3.5. Phƣơng pháp phân tích mẫu 3.5.1. Phƣơng pháp phân tích pH 3.5.1.1. Dụng cụ, thiết bị và hĩa chất - Máy đo pH - Cốc thủy tinh - Dung dịch chuẩn pH = 7, pH = 4 3.5.1.2. Thực hiện: - Rửa điện cực bằng nước cất, lau khơ điện cực, dùng dung dịch chuẩn để chỉnh máy. - Rửa lại điện cực bằng nước cất, lau khơ, đổ khoảng 50 ml mẫu ra cốc thủy tinh. Nhúng đầu điện cực vào nước thải. Tiến hành đọc kết quả trên máy khi tín hiệu ổn định sau 30 giây. 3.5.2. Phƣơng pháp phân tích SS 3.5.2.1. Dụng cụ, thiết bị và hĩa chất - Giấy lọc - Phễu thủy tinh - Tủ sấy - Bình tam giác - Cân - Pipet,… 3.5.2.2. Thực hiện - Giấy lọc đem sấy ở 100 0 C/1 giờ, sau đĩ để vào máy hút ẩm trong 60 phút, đem cân được khối lượng A. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Mã Thị Kim Phượng Trang 36 - Pha lỗng mẫu 10 lần, hút 10 ml để lọc. - Đem giấy lọc đi sấy ở 100 0 C/1 giờ; sau đĩ để vào máy hút ẩm trong 1 giờ, đem ra cân được khối lượng B. SS = Vmau fBA *1000*)(  Trong đĩ: + SS: hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l) + A: khối lượng ban đầu của giấy lọc (mg) + B: khối lượng của giấy lọc sau khi lọc (mg) + f: hệ số pha lỗng + Vmẫu: thể tích mẫu lấy (ml) 3.5.3. Phƣơng pháp phân tích BOD5 Dựa trên phương pháp đo hàm lượng oxy hịa tan. 3.5.3.1. Dụng cụ, thiết bị và hĩa chất - Tủ ủ BOD ở nhiệt độ 20 0 C ± 10C, Chai BOD, Ống đong, bình tam giác, buret, pipet, bình định mức, máy sục khí. - Dung dịch đệm phosphate: Hịa tan 8,5 g KH2PO4; 21,75 g K2HPO4; 33,4 g Na2HPO4.7H2O và 1,7 g NH4Cl trong 500 ml nước cất và định mức thành 1000 ml. - Dung dịch MgSO4: hịa tan 22,5 g MgSO4.7H2O trong nước cất, định mức thành 1000 ml. - Dung dịch CaCl2: hịa tan 27,5g CaCl2 trong nước cất, định mức thành 1000 ml. - Dung dịch FeCl3: hịa tan 0,225g FeCl3.6H2O trong nước cất, định mức thành 1000 ml. - Dung dịch H2SO4 1N và NaOH 1N để điều chỉnh pH. - Dung dịch Na2SO3 0,025M: hịa tan 1,575g Na2SO3 trong 1 lít nước cất. - Dung dịch MnSO4: hịa tan 280 g MnSO4. 4H2O trong nước cất ._.