Xử lý nước thải sản xuất giấy

Giấy là vật phẩm không thể thiếu trong cuộc sống, phục vụ cho nhu cầu từ trẻ nhỏ đến người lớn, từ sách báo, vở viết, giấy ăn, tờ rơi,… Ngay cả khi xã hội phát triển, các thiết bị điện tử đang dần thịnh hành, thì vai trò của giấy vẫn không hề suy giảm. Hơn thế, nhu cầu in ấn và sử dụng giấy trong công nghiệp và đời sống ngày càng tăng lên.

Điều đó đặt ra yêu cầu xử lý nước thải ngành giấy. Có thể bạn chưa biết, công nghiệp chế biến giấy tiêu thụ nhiều năng lượng, tài nguyên, cũng như tạo ra lượng nước thải khổng lồ.

Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy

Hiện nay các nhà máy giấy có thể được chia thành ngành tái chế giấy và ngành công nghiệp giấy. Nước thải của các ngành công nghiệp giấy này có đặc điểm khác nhau đôi chút.

Ngành sản xuất giấy

Để sản xuất giấy, quá trình cần tạo ra bột giấy từ những nguyên liệu thô như bã mía, thân cây bạch đàn, tre,… Cây gỗ sau khi được chuyển tới nhà máy sẽ được loại bỏ lớp vỏ bên ngoài, sau đó phần lõi được đem đi nghiền thành dạng mùn, bột. Phần bột gỗ sẽ được trộn đều với nước và nấu thành bột giấy nhão.

Trong quá trình này, các hóa chất, phụ gia, giúp tạo ra chất lượng tốt hơn:

icon Quá trình Kaft – kiềm hóa bằng NaOH hoặc Na2S để phá vỡ liên kết Lignin.

icon Xử lý mùi bằng hóa chất thiols và sunfua.

icon Tẩy trắng bằng sulphite.

Sau đó, hỗn hợp này tiếp tục được tráng mỏng, xả ép nước, sấy khô, và được sản phẩm giấy đầu ra. Các loại gỗ khác nhau sẽ cho ra các sản phẩm giấy có chất lượng khác nhau. Tấm giấy dài được cắt ra thành khổ nhỏ hơn, chuyển đến đơn vị thiết kế, tiêu thụ.

Nước thải sản xuất giấy rất ô nhiễm
Nước thải sản xuất giấy rất ô nhiễm

Ngành tái chế giấy

Tái chế giấy cũng là một ngành nhỏ trong công nghiệp giấy. Nguyên liệu đầu vào chính của các nhà máy này là các sản phẩm giấy, báo,… cũ đã qua sử dụng và một phần nhỏ vật liệu thô như tre, nứa, gỗ.

Giấy cũ được thu về nhà máy, được tiến hành sơ chế lại, trước khi vào giai đoạn chính. Sau khi được loại các vật dụng không cần thiết như keo dán, ghim…, giấy được ngâm trong bể hóa chất tẩy rửa. Các hóa chất sử dụng bao gồm dung dịch Clo, Clo dioxit, giúp loại bỏ các thành phần như màu mực, màu ố, để lại thành phẩm.

Sau đó, giấy được băm nghiền, đánh tơi để làm bột. Bột giấy sau đó được làm đặc sệt bằng hóa chất và chuyển sang công đoạn xeo giấy. Tùy vào chất lượng giấy, sản phẩm sẽ được xeo khác nhau. Công đoạn kế tiếp là làm khô, cắt xén theo đúng yêu cầu và đóng gói thành phẩm.

Đặc điểm nước thải nhà máy giấy

Sản xuất giấy bao gồm nhiều quá trình phức tạp, tiêu thụ rất nhiều tài nguyên (gỗ, nước) và đồng thời tác động đến nhiều yếu tố môi trường (đất, nước, không khí).  Trung bình đối với mỗi tấn bột giấy được sản xuất cần đến khoảng 54 m3 nước. Nước được sử dụng từ những giai đoạn đầu tiên trong quá trình sản xuất:

icon Sơ chế gỗ.

icon Nghiền bột.

icon Tẩy trắng.

icon Sàng lọc, làm sạch.

icon Bay hơi ngưng tụ.

Thế nhưng, có đến 85% lượng đầu vào trở thành nước thải. Đặc biệt, thành phần nước thải nhà máy giấy có đặc thù ô nhiễm:

icon Nhiều chất rắn, cặn lắng, bùn đất.

icon Hàm lượng lớn chất hữu cơ, xenlulozo, lignin, carbohydrate,… Nước thải thường chứa 10 –  30% xơ, sợi.

icon Hóa chất tẩy trắng (peroxit), hơi sulphit, kraft, CaCO3, bột talc, TiO2.

icon Nước thải đầu ra chứa BOD cà COD cao, dao động BOD5 từ 100 – 1.000mg/L, COD từ 300 – 4.000mg/L.

Điều này đặt ngành công nghiệp sản xuất giấy lên hàng đầu trong việc xử lý nước thải. Đặc tính nước thải sản xuất giáy tùy thuộc vào nguyên liệu thô, sự tuần hoàn của nước thải và lượng nước sử dụng. 

Chuyện gì xảy ra nếu nước thải sản xuất giấy không được xử lý?

Ngành công nghiệp giấy và bột giấy đưa ra những cơ hội để phát triển kinh tế mạnh mẽ, nhưng đồng thời cũng tạo ra thách thức lớn cho môi trường. Nước thải công nghiệp giấy không được xử lý thải ra gây ra hàng loạt những tác động tiêu cực. Nếu chỉ nói thôi, có lẽ bạn cũng chưa thể hình dung hết các tác động mà ngành sản xuất, chế biến giấy tạo ra.

Nước thải xả giấy xả trực tiếp ra môi trường (nguồn VTV)
Nước thải xả giấy xả trực tiếp ra môi trường (nguồn VTV)

Trích theo nguồn tin VTV, thực trạng ô nhiễm do sản xuất giấy đã diễn ra khá lâu tại làng nghề Phong Khê – Bắc Ninh. Theo thời gian, vẫn chưa có phương hướng xử lý dứt khoát, ô nhiễm ngày càng tăng và tác động trực tiếp đến đời sống người dân.

Làng nghề Phong Khê phát triển mạnh mẽ ngành tái chế giấy. Tại đây có hơn 245 nhà máy tái chế, và xả thải khoảng 10.000m3/ngày nước thải. Thực tế đáng buồn, các nguồn nước thải này đều không được xử lý, xả thải trực tiếp ra sông Ngũ Huyện Khê, nước màu đen xì, bốc mùi hôi thối. Một vài hệ thống xử lý nước thải giấy chỉ đóng vai trò như trạm bơm, chứ không được vận hành theo đúng quy trình.

Cho đến hiện nay, chính quyền địa phương vẫn luôn nắm rõ thực trạng, nhưng vẫn chưa có phương án xử lý. Ẩn dấu dưới dòng nước này, bao hóa chất độc hại như axit, dầu nhớt, chất tẩy, mùn gỗ,… khiến cho các thủy sinh vật, cá chết nổi đầy trên mặt.

Nhà máy xử lý nước thải không hoạt động đúng quy trình
Nhà máy xử lý nước thải không hoạt động đúng quy trình

Đáng nói hơn nữa, con sông này đổ trực tiếp ra sông Cầu – nguồn cung cấp nước máy sinh hoạt cho nhiều hộ dân tại Bắc Ninh. Đã nhiều lần trạm bơm sông Cầu phải tạm ngưng bơm, do nước sông quá ô nhiễm.

Cứ tưởng rằng nguồn ô nhiễm thải ra sẽ trôi đi, nhưng chúng lại được dẫn vào trong chính các cánh đồng trồng lúa địa phương. Như vậy, các thành phần độc tố đi từ nguồn nước lại vào chính hạt thóc, gạo và đi vào cơ thể chúng ta.

Nước thải sản xuất ô nhiễm chảy vào cánh đồng lúa
Nước thải sản xuất ô nhiễm chảy vào cánh đồng lúa

Không chỉ có dòng nước, bầu không khí cũng trở nên u ám, bởi hàng trăm ống khói đang xả thải. Người dân sinh sống ở đây có lẽ đã quen với điều kiện như vậy, nhưng với những người lần đầu mới tới, không khỏi cảm thấy ngột ngạt, khó thở.

Làm kinh tế để kiếm thu nhập cho gia đình và người thân. Nhưng chúng ta có thể đang phải trả giá về sức khỏe của bản thân, và con cháu trong tương lai. Bằng chứng tỷ lệ mắc ung thư tại làng ngày càng cao. Người dân không dám sử dụng nước giếng khoan tại nhà.

Chỉ có cách quy hoạch lại hệ thống xử lý nước thải của từng cơ sở hoặc địa phương. Công cuộc này cần đến sự tham gia của nhiều cấp chính quyền, cũng như hiểu biết của người dân. Bỏ ra một khoản chi phí lớn để đầu tư hệ thống xử lý nước thải, nhưng chúng ta nhận lại lợi ích to lớn đầu tiên, chính cho bản thân mình.

2. Các công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy

Với đặc điểm nguồn thải nhiều chất hữu cơ, hóa chất, BOD, COD, SS cao, một số công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy được đề xuất như sau:

Lắng

Phương pháp lắng đơn giản, chi phí thấp, nhưng rất hiệu quả cao để loại bỏ các thành phần chất rắn, cặn, bã giấy trong nước thải. Quá trình lắng hiệu quả khi được kết hợp với thiết bị lưới chắn tại cửa bể, giúp loại bỏ rác thô, một phần sợi xơ gỗ, hạt cặn. Các chất rắn lơ lửng được lắng xuống và thu gom xử lý.

Cân bằng độ pH

Nước thải ngành giấy bị mất cân bằng pH do sử dụng nhiều hóa chất tẩy, kiềm. Giá trị pH phù hợp nhất để xử lý hóa học và phân hủy hữu cơ năm trong khoảng từ 6.5 – 8.5. Quá trình này cần bổ sung thêm hóa chất để cân bằng lại, tăng hiệu quả của các bước xử lý phía sau.

Keo tụ – tạo bông

Để giúp loại bỏ bớt các chất rắn lơ lửng trong bể, hóa chất keo tụ được bổ sung để gắn kết các hạt nhỏ thành những bông cặn lớn hơn. Các bông keo tụ sau khi hình thành sẽ lắng xuống đáy bể làm giảm lượng COD, BOD, độ đục màu và mùi trong nước thải.

Sau quá trình này, nếu nước thải vẫn còn các chất hữu cơ tồn đọng sẽ được xử lý bổ sung dựa trên phương pháp sinh học và các phương pháp khác.

Hệ thống xử lý nước thải sản xuất giấy
Hệ thống xử lý nước thải sản xuất giấy

Xử lý sinh học

Với hàm lượng chất hữu cơ lớn, phương pháp xử lý sinh học rất phù hợp để loại bỏ các chất ô nhiễm hòa tan dưới tác động của vi sinh vật. Vi sinh vật sẽ sử dụng các chất hữu cơ làm thức ăn, tăng trưởng, đồng thời phân hủy chúng.

Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu trong nước thải cần được xử lý để loại bỏ độc tố, cân bằng pH. Do những điều kiện cực đoan có thể khiến vi khuẩn chết hoặc sinh trưởng kém.

Xử lý kỵ khí

Xử lý kỵ khí là một trong những phương pháp xử lý nước thải sinh học hiệu quả cho nước thải ngành giấy và bột giấy. Với thời gian lưu lâu, trong môi trường tuyệt đối kín

Xử lý hiếu khí

Bể xử lý hiếu khí hoạt động dưới sự hỗ trợ của các vi sinh vật hiếu khí. Do đó, trong bể thường được lắp đặt các thiết bị sục khí thường xuyên để cung cấp oxy liên tục trong bể. Quá trình này cho phép phân hủy hoàn toàn các hợp chất sinh học trong nước thải nhà máy giấy.

Phương pháp sinh học có thể kết hợp với công nghệ MBR, giúp giảm nhanh nồng độ các chất ô nhiễm, mà không cần đến bể lắng. Nhược điểm duy nhất của công nghệ này có giá thành cao cho đầu tư ban đầu. Nhưng đây được xem như công nghệ tiên tiến, bền vững đang được hướng đến sử dụng trong các công trình xử lý nước thải.

Lắng thứ cấp

Bể có tác dụng loại bỏ bùn hoạt tính trong các bể sinh học, đưa chỉ tiêu SS về mức cho phép. 

Khử trùng

Khử trùng Ozone, Clo không còn quá xa lạ trong xử lý nước thải. Cả hai chất này đều có khả năng oxy hóa mạnh mẽ, tấn công vi khuẩn và bất hoạt chúng. Khử trùng thường là bước cuối trong quá trình xử lý xả thải trước khi đưa đến môi trường.

Các xử lý nâng cao

Với các nhà máy mong muốn tái sử dụng nước thải quay lại chu trình sản xuất, có thể áp dụng các phương pháp xử lý nước nâng cao. Phổ biến nhất hiện nay có thể dùng xử lý qua bể lọc than hoạt tính và công nghệ màng lọc như vi lọc (MF), siêu lọc (UF), nano (NF), thẩm thấu ngược (RO) được sử dụng để thẩm tách hiệu quả.

Xử lý nâng cao thường được sử dụng ở bước cuối cùng của quy trình. Khi đó, nước đã được làm sạch tương đối và loại bỏ các thành phần độc hại, tuy nhiên chưa đáp ứng yêu cầu nước sinh hoạt. 

Sử dụng các phương pháp xử lý nâng cao này giúp hạn chế lượng xả thải ra môi trường, cũng như hạn chế tiêu thụ lượng nước lớn đầu vào. Từ đó giảm thiểu tác động đến môi trường. Giá thành của các bước này thường khá cao.

Đánh giá công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy

Ưu điểm

icon Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất giấy cao, nước thải đầu ra đáp ứng QCVN 12MT:2015/BTNMT – Quy chuẩn công nghiệp nước thải giấy và bột giấy.

icon Chi phí cho hóa chất hợp lý cho đầu tư và sử dụng.

icon Loại bỏ được các hóa chất, mùi hôi, màu đen, cân bằng nhiệt độ, pH, loại bỏ vi khuẩn gây bệnh.

Nhược điểm

icon Cần kiểm soát nhiệt độ, độ pH, thời gian xử lý để đạt được hiệu quả.

Nước thải nhà máy sản xuất giấy gây ra tác động mạnh mẽ cho môi trường và sức khỏe con người. Nếu không được xử lý, hậu quả có thể kéo dài mãi mãi và ảnh hưởng đến nhiều địa phương lân cận khác. Ngành giấy đặt ra nhiều thách thức cho phát triển toàn diện, bền vững về kinh tế, môi trường sức khỏe. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải sản xuất giấy ngay hôm nay là giải pháp tốt nhất để bảo vệ môi trường, cũng như cuộc sống của chính mình.