Cải tạo hệ thống xử lý nước thải trong ngành giấy: Thách thức và giải pháp

1. Bối cảnh cải tạo hệ thống xử lý nước thải giấy và yêu cầu tuân thủ

Trong các nhà máy giấy hiện hữu, khối hóa lý thường là điểm nghẽn khi đối mặt với nước thải chứa nhiều lignin và cellulose, đặc biệt ở các cơ sở có công đoạn nấu, rửa và tẩy bột. Dòng thải này không chỉ có độ màu đậm, mùi đặc trưng mà còn mang theo cặn sợi mịn và chất hữu cơ khó phân hủy. Với đặc tính tải lượng ô nhiễm biến động theo ca kíp và theo mẻ, việc cải tạo hệ thống đòi hỏi chiến lược công nghệ hóa lý được cấu hình lại để vừa kiểm soát tốt rắn lơ lửng, độ màu và pH, vừa tạo một đầu vào “thân thiện” cho sinh học phía sau. Điều này đặc biệt quan trọng khi mục tiêu là giảm tiêu thụ hóa chất, ổn định bùn và duy trì công suất xử lý trong quỹ đất hạn chế.

Về yêu cầu pháp lý, nước thải của ngành công nghiệp giấy và bột giấy cần được xử lý phù hợp với QCVN 12-MT:2015/BTNMT trước khi xả thải. Quy chuẩn này đặt ra ngưỡng cho các thông số đặc trưng của nước thải ngành giấy, trong đó trọng tâm là các chỉ tiêu hữu cơ, cặn và vi sinh. Khi cải tạo hệ thống, doanh nghiệp cần lựa chọn và hiệu chỉnh công nghệ hóa lý theo hướng giảm thiểu rủi ro không tuân thủ do biến động tải lượng, thay vì bổ sung nhiều công trình rời rạc khó kiểm soát. Mục tiêu không chỉ là “đạt” quy chuẩn, mà là đạt ổn định, duy trì được dự phòng công suất vào thời điểm cao điểm sản xuất và đột biến nồng độ.

Ở góc độ vận hành, sự phối hợp giữa keo tụ – tạo bông, lắng sơ cấp hoặc tuyển nổi DAF, trung hòa pH và điều hòa lưu lượng sẽ quyết định gần như toàn bộ số phận của phân hệ sinh học. Nếu hóa lý không giảm được độ màu, tách được phần lignin gắn với sợi mảnh và đưa pH về vùng tối ưu cho các quá trình phía sau, hệ thống sẽ tiêu tốn sinh khối, hóa chất và năng lượng mà hiệu quả vẫn thấp. Việc thiết kế lại lớp hóa lý cần dựa trên dữ liệu của chính nhà máy, nhưng các thông số tham chiếu từ thực tiễn ngành sẽ là cơ sở để lên ngưỡng vận hành ban đầu, từ đó tinh chỉnh theo khảo nghiệm jar-test và thử nghiệm pilot.

Cuối cùng, cải tạo nên được nhìn như một dự án tổng thể, gắn với các mục tiêu tiết kiệm nước vòng, giảm phát sinh bùn, và tái sử dụng một phần nước cho sản xuất nếu cần. Điều này yên tâm hơn khi khối hóa lý hoạt động “sạch” và ổn định, bởi mọi nâng cấp sinh học, khử trùng, hay lọc tinh ở hạ nguồn đều phụ thuộc chất lượng nước tiền xử lý. Phần dưới đây trình bày chi tiết đặc tính nước thải giấy chứa lignin – cellulose, chiến lược công nghệ hóa lý trọng tâm, các thông số tham chiếu từ tài liệu ngành, tích hợp sinh học, chi phí theo hạng mục và các lỗi vận hành thường gặp cùng cách khắc phục.

2. Đặc tính nước thải giấy chứa lignin và cellulose: những con số cần “khóa” ngay từ khối hóa lý

Nước thải ngành giấy có COD đặc biệt cao, với dải điển hình từ 22.000 đến 46.500 mg/l, trong khi BOD thường chiếm khoảng 40 – 60% COD. Điều này cho thấy một phần lớn tải hữu cơ ở dạng khó phân hủy hoặc chậm phân hủy, gắn với lignin và các dẫn xuất phenolic từ công đoạn nấu – tẩy. Ở các nhà máy có phát sinh “dịch đen,” mức độ khó xử lý còn tăng lên do lignin hòa tan trong môi trường kiềm và các sản phẩm phân hủy carbohydrate tham gia làm đậm màu và tăng độc tính sinh học, khiến khâu sinh học dễ sốc tải nếu khối hóa lý xử lý chưa triệt để.

Dịch đen trong thực tế cấu thành khoảng 70% thành phần hữu cơ và 30% vô cơ. Phần hữu cơ chủ yếu là lignin hòa tan vào dịch kiềm kèm theo các sản phẩm phân hủy hydratcacbon và axit hữu cơ; phần vô cơ bao gồm hóa chất nấu như NaOH, Na2S, Na2CO3 và các muối natri khác. Sự hiện diện đồng thời của lignin và kiềm tự do làm pH tăng, độ màu đậm và tạo nền COD cao ngay cả sau khi pha loãng bởi các dòng thải khác. Với tính chất như vậy, nếu không có xử lý hóa lý hiệu quả để kéo bớt lignin “bám sợi” và điều chỉnh pH, sinh học hiếu khí đơn thuần khó lòng mang COD về vùng mục tiêu một cách ổn định.

Về cân bằng nước, cường độ tiêu thụ nước trong dây chuyền xeo – ép và sấy lớn, dẫn đến mỗi tấn giấy có thể phát sinh xấp xỉ 100 m3 nước thải. Trong tổng lượng nước sử dụng theo chu trình sản xuất, khoảng 20% có thể bốc hơi trong công đoạn sấy, 60% dùng để pha loãng bột và 20% nằm ở công đoạn lưới – ép. Cơ cấu phân bổ này lý giải vì sao các giải pháp tuần hoàn nước nội bộ và thu hồi sợi ở sớm (tại các điểm phát sinh) giúp giảm tải cho hệ thống xử lý trung tâm rất đáng kể, nhất là khi muốn giới hạn kích thước bể và chi phí hóa chất ở khâu keo tụ – tạo bông.

Một thách thức khác là cặn sợi ở kích thước siêu mịn. Các hạt nhỏ hơn hoặc bằng 1 µm không thể loại bỏ tại song chắn rác, chỉ đến bước lưới lọc tinh hoặc các công đoạn tuyển nổi mới được tách đáng kể. Sự tồn tại của các hạt mịn và “bọt chìm” khiến quá trình lắng trọng lực kém hiệu quả nếu không được hỗ trợ bằng keo tụ – tạo bông thích hợp. Do đó, ở những nhà máy có tỷ lệ sợi mịn cao, tuyển nổi DAF thường là lựa chọn thực dụng để đạt hiệu quả tách sợi và giảm độ màu trên một đơn vị diện tích, chuẩn bị tốt cho sinh học kỵ khí – hiếu khí phía sau.

3. Chiến lược công nghệ hóa lý cho nước thải chứa lignin và cellulose

3.1. Keo tụ – tạo bông: then chốt để “kéo” lignin bám sợi và giảm độ màu

Keo tụ – tạo bông là tầng công nghệ hóa lý quan trọng nhất khi đối mặt với lignin và cellulose. Mục tiêu là trung hòa điện tích, gom các hạt keo, sợi mịn và các phức chất hữu cơ khó phân hủy thành bông cặn có thể tách bằng lắng hoặc nổi. Phèn nhôm thường phát huy hiệu quả trong khoảng pH 5 – 7, phèn sắt trong khoảng pH 5 – 11, và khi sử dụng vôi thì pH cần trên 11. Việc giữ pH trong cửa sổ thích hợp không chỉ quyết định kích thước bông cặn và tốc độ tách, mà còn quyết định liều polymer trợ keo cần thiết. Điều này đặc biệt quan trọng vì liều polymer phụ thuộc mạnh vào kích cỡ sợi và độ kiềm của nước thải.

Một cấu hình vận hành hiệu quả thường bao gồm khuấy nhanh để phân tán hóa chất đều, sau đó là khuấy chậm để bông lớn dần mà không vỡ. Khi nước thải chứa dịch đen, việc hiệu chỉnh liều phèn sắt kết hợp polymer cationic thường giúp kéo theo các phức lignin tốt hơn so với phèn nhôm đơn thuần, do tương tác mạnh với nhóm phenolic. Để tránh “quá liều” gây bông mềm, khó lắng/nổi và tăng bùn, thao tác jar-test cần được thực hiện định kỳ theo ca, đặc biệt khi tỷ lệ nước tuần hoàn nội bộ thay đổi. Mỗi khi chuyển mẻ, đánh giá lại pH và độ kiềm trước khi định liều là thói quen vận hành có lợi nhuận.

Trong bối cảnh quỹ đất hạn chế, keo tụ – tạo bông hướng tới tuyển nổi DAF thường cho tốc độ tách nhanh và diện tích nhỏ hơn so với lắng. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ sợi thô cao, cấu hình keo tụ – lắng sơ cấp vẫn có chỗ đứng, miễn sao kiểm soát được tải trọng bề mặt phù hợp. Điều này được phân tích sâu ở mục tuyển nổi và lắng bên dưới, kèm các thông số tham chiếu từ thực tế vận hành ngành giấy.

3.2. Tuyển nổi DAF: tách sợi mịn và giảm màu hiệu quả trên diện tích nhỏ

Với sự hiện diện phổ biến của sợi mịn, bọt và các hạt keo hữu cơ, tuyển nổi DAF cho phép tách nhanh nhờ bọt khí siêu nhỏ gắn vào bông, kéo chúng nổi lên bề mặt. Áp suất khí nén trong DAF thường vận hành ở mức 4 – 6 bar giúp tạo các vi bọt ổn định, nâng cao hiệu quả kết dính bông và tốc độ tách. Với tải trọng bề mặt 5 – 10 m3/m2.h, DAF đạt hiệu quả tách cao trong không gian nhỏ, rất phù hợp cho nhà máy cần cải tạo trong phạm vi mặt bằng hiện hữu. Ở dòng thải chứa lignin, DAF sau keo tụ – tạo bông thường mang lại mức giảm độ màu, TSS và COD hòa trộn tốt, giúp giảm công suất khí cho sinh học hiếu khí và giảm tạo bọt không kiểm soát trong bể.

Điểm mấu chốt để DAF làm việc ổn định là chất lượng bông từ keo tụ – tạo bông và pH thích hợp cho loại phèn được sử dụng. Bông quá nhỏ hoặc quá mềm sẽ khó gắn bọt, dễ trôi theo dòng, làm tăng TSS đầu vào sinh học. Mặt khác, kiểm soát tỉ lệ tuần hoàn bão hòa khí và điểm phun khí vào đường ống pha trộn phải đồng bộ với biến động lưu lượng và nhiệt độ, bởi nước thải giấy có thể dao động nhiệt theo ca kíp. Việc theo dõi đều đặn độ đục và độ màu đầu – cuối DAF giúp điều chỉnh kịp thời liều hóa chất và áp lực khí, tạo mặt bằng vận hành ổn định cho cụm sinh học phía sau.

3.3. Lắng trọng lực: khi tải sợi thô lớn và cần thu hồi bột

Lắng trọng lực tiếp tục là lựa chọn kinh điển để tách sợi và cặn thô, đặc biệt khi nhà máy đặt ưu tiên thu hồi bột ở sơ cấp. Với nước thải đạt điều kiện thuận lợi, tải trọng bề mặt có thể được giữ ở mức 1 – 2 m3/m2.h nhằm giúp cặn bẩn liên kết thành bông dễ lắng. Ở điều kiện vận hành thông dụng, các bể lắng sơ bộ thường hoạt động trong tải trọng bề mặt khoảng 5 – 10 m3/m2.h. Khác biệt này cho thấy, khi mục tiêu là hiệu suất lắng tối ưu trong diện tích có hạn, cần hoặc giảm tải trọng bề mặt, hoặc chuyển sang tuyển nổi DAF để đạt cùng mức hiệu quả mà không tăng diện tích.

Thời gian lưu quá dài trong bể lắng sẽ dẫn tới phân hủy yếm khí tại lớp bùn, gây mùi hôi và làm bông bùn yếu đi, khó tách. Đây là rủi ro phổ biến trong dây chuyền giấy do ca kíp biến động và dừng máy bất chợt. Do đó, kiểm soát rút bùn đều đặn và duy trì tốc độ dòng hợp lý là yêu cầu bắt buộc. Khi khâu lắng sơ cấp đóng vai trò “lọc thô” cho sinh học, điều kiện bùn đáy phải được giữ ổn định để tránh đẩy ngược cặn mịn lên dòng ra, gây tăng đột biến TSS cho bể kỵ khí/hiếu khí.

3.4. Trung hòa và điều chỉnh pH: tạo “cửa sổ” phản ứng tối ưu

Vì sử dụng xút, hóa chất tẩy và phụ gia, pH nước thải giấy biến động rộng theo công đoạn, ca kíp và tỷ lệ nước tuần hoàn. Điều chỉnh pH trước keo tụ – tạo bông giúp đưa về vùng phản ứng hiệu quả cho từng loại hóa chất: phèn nhôm (pH 5 – 7), phèn sắt (pH 5 – 11) và vôi (pH > 11). Một chuỗi điều hòa – trung hòa – keo tụ sẽ giúp giảm biến động và lượng hóa chất tiêu hao, đồng thời hạn chế tạo bùn quá mức do “quá tay” kiềm/axit. Ngoài ra, việc trung hòa còn giảm sốc pH cho bể kỵ khí và hiếu khí, vốn rất nhạy với dịch đen và kiềm tự do.

Khi đối mặt với “bọt chìm” và hiện tượng tạo bọt quá mức trong sinh học, thao tác bổ sung chất chống tạo bọt hoặc châm xút trước khối sinh học đã được áp dụng thực tế. Tuy nhiên, chỉ nên coi đây là biện pháp ứng cứu. Về dài hạn, hiệu chỉnh pH và liều keo tụ – polymer ở thượng nguồn mới là chìa khóa kiểm soát bọt bền và kéo được lignin bám sợi ra khỏi dòng nước, giảm đáng kể nhu cầu hóa chất chống bọt ở hạ nguồn và tránh hệ lụy làm trôi bùn hoạt tính.

4. Thông số tham chiếu và lựa chọn công nghệ hóa lý

Bảng dưới đây tổng hợp một số thông số vận hành và đặc tính tham chiếu rút ra từ tư liệu ngành cho nước thải giấy. Đây không phải là “định mức thiết kế” cứng, mà là các mốc để doanh nghiệp khởi đầu khảo nghiệm jar-test, pilot và hiệu chỉnh dần cho phù hợp với cấu hình công nghệ, mặt bằng và chất lượng nước thực tế tại nhà máy.

Việc áp dụng từng thông số cần đặt trong bối cảnh cụ thể của nhà máy. Chẳng hạn, nếu tỷ lệ sợi mịn cao và độ màu lớn do dịch đen rò rỉ sang dòng chung, cấu hình keo tụ – DAF sẽ có lợi thế rõ rệt. Ngược lại, nếu mục tiêu trọng tâm là thu hồi sợi thô và diện tích cho phép, lắng sơ cấp với tải trọng bề mặt thấp hơn sẽ phù hợp. Điều chỉnh pH theo loại phèn lựa chọn là yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí hóa chất và lượng bùn phát sinh.

5. Tích hợp hóa lý với sinh học trong xử lý nước thải giấy chứa lignin

Lignin là hợp chất cao phân tử, khó hòa tan và rất khó bị phân hủy sinh học, đặc biệt trong điều kiện hiếu khí. Quá trình phân hủy yếm khí diễn ra chậm và nhạy với biến động nhiệt độ, vì vậy cần giữ nền nhiệt ổn định cho bể kỵ khí. Về thiết kế chuỗi công nghệ, khối hóa lý đóng vai trò “chặn” lignin gắn với sợi mịn và kéo bớt các phức phenolic ra khỏi dòng, nhằm đưa COD hòa tan về mức sinh học có thể tiếp nhận. Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất COD/BOD về sau, mà còn làm giảm hiện tượng tạo bọt và màu tồn dư.

Với chuỗi sinh học, cấu hình kỵ khí trước – hiếu khí sau thường được áp dụng khi tải hữu cơ cao. Tuy nhiên, đưa thẳng dòng ra của kỵ khí vào Aerotank có thể khiến xử lý không triệt để do chênh lệch điều kiện sinh trưởng và cấu trúc bông bùn. Việc bố trí một lớp trung gian như MBBR giữa hai công đoạn có thể giúp tăng khả năng chịu tải và nâng hiệu suất loại COD, với con số tham chiếu xử lý COD tới khoảng 80% trong một số cấu hình. Khi tích hợp như vậy, khối hóa lý ổn định sẽ giảm áp lực cho MBBR và Aerotank, đồng thời hạn chế dao động DO và bọt trong bể hiếu khí.

Một lưu ý quan trọng là tách dòng dịch đen để xử lý cục bộ, hoặc ít nhất giảm thiểu rò rỉ vào dòng nước thải chung trước khi đi qua hóa lý. Bởi lẽ, dịch đen không chỉ mang lignin và màu, mà còn mang kiềm và các hóa chất nấu, có thể làm lệch pH và gây sốc cho cả keo tụ lẫn sinh học. Với các nhà máy đã có hệ thống hồi lưu dịch đen, cần song hành đánh giá cân bằng nước để tránh “trộn bẩn” dây chuyền xử lý trung tâm, làm tăng chi phí hóa chất và bùn mà hiệu quả vẫn không ổn định.

Cuối cùng, quản lý bùn phát sinh từ hóa lý – DAF/lắng có ý nghĩa lớn đối với ổn định sinh học. Bùn keo tụ giàu lignin và sợi mịn nếu không được rút đều sẽ tái phân rã, giải phóng chất hữu cơ trở lại dòng nước. Bố trí tuyến nén – lưu bùn phù hợp với chế độ vận hành ca kíp và lịch dừng máy sản xuất giúp ngăn hiện tượng “trôi bùn” vào sinh học, một nguyên nhân gián tiếp gây tăng chi phí thổi khí và xáo trộn MLSS.

6. Chi phí đầu tư và vận hành: kiểm soát theo hạng mục, không theo cảm tính

Chi phí cải tạo khối hóa lý trong ngành giấy chịu chi phối bởi bốn nhóm chính: công nghệ tách (lắng hay DAF), hóa chất (phèn, polymer, kiềm/axit), xử lý bùn (nén, ép, vận chuyển) và tự động hóa – đo lường. Lựa chọn DAF thường giúp giảm diện tích nhưng gia tăng yêu cầu về bơm khí, thiết bị bão hòa và điều khiển, trong khi lắng sơ cấp yêu cầu mặt bằng lớn hơn, song đơn giản hóa bảo trì. Phần hóa chất quyết định nhiều đến OPEX: tối ưu pH theo “cửa sổ” phản ứng của phèn và thực hiện jar-test định kỳ có thể cắt giảm đáng kể liều dùng và sản lượng bùn.

Ở tầng sinh học, chi phí thổi khí và bổ sung dinh dưỡng bị ảnh hưởng trực tiếp bởi chất lượng nước sau hóa lý. Khi hóa lý kéo tốt COD “khó” và cặn mịn, Aerotank có thể vận hành với tải hợp lý, ít bọt và ít kéo theo SS sang lắng thứ cấp, qua đó giảm điện và hóa chất keo tụ bổ sung ở hạ nguồn. Với các nhà máy có kế hoạch tái sử dụng nước, việc bổ sung lọc cát/than hoạt tính ở hạ nguồn hoặc xử lý AOX sẽ làm tăng đầu tư và vận hành; vì vậy nên chỉ triển khai sau khi khối hóa lý và sinh học đã chứng minh được tính ổn định.

Khía cạnh cuối cùng là đồng hồ đo – điều khiển. Cảm biến pH, độ đục, màu và lưu lượng là nền tảng để “đóng vòng” vận hành hóa lý theo biến động thực tế. Một hệ điều khiển tốt không nhất thiết phải phức tạp, nhưng phải phản ứng kịp và nhất quán với ca kíp. Việc này giúp doanh nghiệp tránh chi phí ẩn do liều hóa chất “đệm an toàn” quá cao hoặc do các đợt trôi chất lượng gây vi phạm quy chuẩn.

7. Lỗi vận hành thường gặp trong khối hóa lý và cách khắc phục

Một lỗi thường gặp là “bọt chìm” và hiện tượng bọt bền trong các bể sinh học do tồn dư chất hoạt động bề mặt, lignin và sợi mịn. Biện pháp tình thế có thể là châm chất chống tạo bọt hoặc bổ sung xút trước sinh học để điều chỉnh môi trường, nhưng giải pháp gốc là tối ưu keo tụ – tạo bông nhằm kéo bớt thành phần gây bọt ngay từ thượng nguồn. Đồng thời, kiểm tra lại pH vùng hoạt động của phèn đang dùng; pH lệch cửa sổ sẽ làm bông yếu, khó nổi/lắng và phần hữu cơ “khó” sẽ trôi qua, tạo nền bọt cho sinh học.

Lỗi thứ hai là lẫn nhiều hạt siêu mịn và sợi ngắn do đánh giá quá cao vai trò của song chắn rác. Các hạt ≤1 µm không dừng được ở song chắn, chỉ có thể kiểm soát ở công đoạn lọc tinh hoặc DAF sau keo tụ thích hợp. Nếu vẫn buộc dùng lắng sơ cấp, cần hạ tải trọng bề mặt và chấp nhận diện tích lớn hơn, hoặc tăng cường polymer để đạt bông đủ lớn. Tuy nhiên, polymer quá tay sẽ làm bông mềm, dẫn đến hiện tượng “vỡ bông” khi vào bể lắng hoặc DAF.

Lỗi thứ ba là đưa ngay dòng ra kỵ khí sang Aerotank mà thiếu lớp đệm. Sự thay đổi đột ngột về điều kiện oxy hóa có thể làm hiệu suất không đạt như mong muốn, nhất là khi COD khó phân hủy còn cao. Bố trí MBBR ở giữa là một giải pháp thực dụng đã được áp dụng, có tiềm năng xử lý COD tới khoảng 80% trong một số trường hợp, đồng thời làm mềm sự chuyển tiếp giữa hai hệ vi sinh. Cùng với đó, duy trì nền nhiệt ổn định cho bể kỵ khí là yêu cầu quan trọng để tránh trồi sụt hiệu quả.

Cuối cùng, kiểm soát rút bùn kém tại lắng sơ cấp/DAF dẫn đến phân hủy yếm khí, gây mùi và tái phát thải hữu cơ. Thói quen dừng máy lâu mà không giảm tải hoặc không “xả bùn” sẽ khiến bùn mục, bông yếu và chất lượng nước đầu vào sinh học xấu đi đột ngột khi khởi động lại. Thiết lập lịch rút bùn theo ca và theo dõi độ đục/độ màu đầu ra công đoạn tách rắn sẽ giúp phát hiện sớm các sai lệch, từ đó điều chỉnh liều hóa chất hoặc tăng cường tuần hoàn bão hòa khí cho DAF khi cần.

8. Kịch bản cải tạo hệ thống hiện hữu: lược đồ triển khai theo mô-đun

Bước đầu tiên là đánh giá thực địa về đặc tính nước theo công đoạn: nước thải xeo – ép, nước rửa sàn, dòng dịch đen (nếu có) và nước tẩy. Việc đo nhanh COD, pH, độ màu, TSS và tỷ lệ nước tuần hoàn nội bộ theo ca giúp dựng được bức tranh tải theo thời gian. Với dữ liệu này, tiến hành jar-test để xác định cửa sổ pH tối ưu cho phèn nhôm/phèn sắt/vôi và lựa chọn polymer trợ keo hiệu quả. Ở giai đoạn này, doanh nghiệp có thể mô phỏng thử DAF quy mô nhỏ để quyết định giữa lắng sơ cấp cải tiến và DAF, dựa trên hiệu quả tách màu – sợi mịn và hạn chế mặt bằng.

Tiếp theo, cấu hình lại điều hòa – trung hòa để “cắt đỉnh” nồng độ và đưa pH về vùng phản ứng tối ưu của keo tụ. Lắp đặt (hoặc nâng cấp) cụm châm hóa chất có điều khiển theo pH/độ đục để hạn chế liều dư thừa khi tải xuống thấp, và tăng kịp khi tải tăng. Nếu chọn DAF, bảo đảm bơm bão hòa và đường hồi tuần hoàn có điều khiển lưu lượng tin cậy; nếu chọn lắng, hạ tải trọng bề mặt về vùng khuyến nghị khi mục tiêu là thu hồi bột và tách rắn tối ưu. Tại điểm giao sang sinh học, dự liệu một lớp trung gian như MBBR nếu tải COD khó còn cao, đồng thời kiểm soát nền nhiệt cho kỵ khí.

Song song với cải tạo công nghệ, chuẩn hóa quy trình rút bùn và bảo dưỡng định kỳ. DAF và lắng đều nhạy với tích tụ bùn; kế hoạch hút bùn theo ca và giám sát độ đục/màu ở đầu ra công đoạn sẽ giúp duy trì chất lượng ổn định. Cuối cùng, nếu doanh nghiệp có mục tiêu tái sử dụng nước, nên đưa các bước lọc cát/than hoạt tính sau khi đã chứng minh được sự ổn định của cả hóa lý và sinh học. Nguồn nước tái sử dụng có thể ưu tiên lấy ở sau lọc thô theo khuyến nghị thực tế, nhằm giảm tải cho các vị trí cần nước rửa và vệ sinh thiết bị.

9. Khả năng tái sử dụng và xử lý cấp cao: khi mục tiêu vượt hơn xả thải

Khi yêu cầu vận hành hướng tới tái sử dụng một phần nước cho sản xuất, ngoài việc đạt chuẩn xả thải, cần xem xét thêm các bước lọc cát, than hoạt tính để giảm sâu độ màu và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy còn lại. Trong một số trường hợp, các hợp chất hữu cơ hấp phụ (AOX) có thể cần được giảm thêm bằng than hoạt tính. Tuy nhiên, bổ sung xử lý cấp cao sẽ làm tăng chi phí đầu tư và vận hành đáng kể, vì vậy chỉ nên thực hiện sau khi khối hóa lý và sinh học đã hoạt động bền vững, tránh tình trạng “xử lý bù” ở hạ nguồn với chi phí cao.

Về vị trí lấy nước tái sử dụng, thực tiễn cho thấy có thể ưu tiên lấy sau bể lọc thô khi mục tiêu là các ứng dụng ít nhạy cảm như rửa sàn, vệ sinh công nghiệp. Phương án này giúp giảm lượng nước cấp mới mà không tạo thêm áp lực cho cụm xử lý cấp cao. Tuy nhiên, khi mục tiêu tái sử dụng đòi hỏi chất lượng cao hơn (ví dụ cấp nước cho một số công đoạn sản xuất), cần cân nhắc kỹ chuỗi công trình hậu xử lý và ràng buộc với mặt bằng, chi phí cũng như chế độ bảo trì thiết bị lọc.

Sự thành công của tái sử dụng phụ thuộc lớn vào sự ổn định của khối hóa lý trong việc kéo lignin và cellulose ngay từ đầu chu trình. Một dòng nước thải sau hóa lý “sạch” và ít biến động sẽ giúp kéo dài chu kỳ rửa ngược các thiết bị lọc và giảm hóa chất tiêu hao. Do đó, công tác tối ưu hóa hóa lý vẫn là nền tảng, ngay cả khi doanh nghiệp hướng tới mục tiêu cao hơn là quay vòng nước nội bộ.

10. Kết luận: trọng tâm là hóa lý vững, sinh học mới bền

Nước thải giấy chứa lignin và cellulose đòi hỏi một mô hình hóa lý chủ động, có năng lực kéo bớt màu và COD “khó” trước khi giao việc cho sinh học. Dữ liệu thực tế của ngành cho thấy COD có thể lên tới hàng chục nghìn mg/l, với BOD chiếm tỷ lệ đáng kể nhưng không phải toàn bộ, và cân bằng nước theo dây chuyền tạo ra lượng thải lớn theo mỗi tấn sản phẩm. Trong bối cảnh đó, việc lựa chọn giữa lắng sơ cấp hay DAF, tối ưu pH theo phèn và polymer, và duy trì rút bùn kỷ luật sẽ quyết định hiệu suất chung của cả hệ thống.

Ở tầng sinh học, cấu hình kỵ khí – MBBR – hiếu khí tỏ ra hữu dụng khi đầu vào khó và biến động, với điều kiện khối hóa lý đã giảm thiểu tác nhân gây sốc như lignin bám sợi, pH lệch và cặn mịn. Khi cần tái sử dụng, bổ sung lọc cát/than hoạt tính có thể được cân nhắc sau khi đã đạt được tính ổn định dài hạn. Tất cả những điều này cần được đặt dưới khung tuân thủ QCVN 12-MT:2015/BTNMT, với ưu tiên không chỉ là “đạt” mà là “đạt ổn định,” giảm rủi ro và tối ưu chi phí theo thời gian.

FAQ – Câu hỏi thường gặp

1) Nước thải giấy có COD rất cao, hóa lý có thật sự giúp được nhiều không?
Có. Keo tụ – tạo bông kèm DAF hoặc lắng giúp kéo phần lignin bám sợi và một phần hữu cơ khó phân hủy, qua đó giảm COD và độ màu đáng kể trước sinh học. Điều này cắt tải cho kỵ khí/hiếu khí và giảm rủi ro bọt, giúp toàn hệ vận hành ổn định hơn.

2) Chọn phèn nhôm, phèn sắt hay vôi thế nào cho phù hợp?
Hãy dựa trên cửa sổ pH hoạt động: phèn nhôm pH 5 – 7, phèn sắt pH 5 – 11, vôi pH trên 11. Với nước thải giàu lignin/dịch đen, phèn sắt kết hợp polymer cationic thường cho bông “nặng màu” hơn, nhưng cần jar-test để chốt liều theo từng mẻ.

3) DAF hay lắng sơ cấp phù hợp hơn với mặt bằng hạn chế?
DAF có ưu thế về diện tích nhờ tải trọng bề mặt khoảng 5 – 10 m3/m2.h và áp lực khí 4 – 6 bar tạo vi bọt hiệu quả. Nếu mục tiêu thu hồi sợi thô và mặt bằng cho phép, lắng vẫn hiệu quả, với tải trọng bề mặt có thể hạ về 1 – 2 m3/m2.h khi cần tăng hiệu suất tách.

4) Vì sao cần MBBR giữa kỵ khí và hiếu khí trong một số hệ?
Do sự khác biệt điều kiện oxy hóa, đưa thẳng dòng ra kỵ khí vào Aerotank có thể làm hiệu quả không như mong đợi. Lớp trung gian MBBR có thể giúp xử lý thêm COD (tới khoảng 80% trong một số cấu hình) và làm mềm sự chuyển tiếp, ổn định sinh học hiếu khí.

5) Làm sao kiểm soát bọt bền ở sinh học?
Giải pháp gốc là tối ưu hóa lý: điều chỉnh pH đúng cửa sổ phèn, keo tụ – tạo bông hiệu quả để kéo bớt lignin và chất tạo bọt. Có thể dùng chất chống tạo bọt hoặc bổ sung xút trước sinh học như biện pháp ứng cứu, nhưng không nên phụ thuộc lâu dài.

6) Hệ thống sau cải tạo cần đáp ứng quy định nào?
Nước thải ngành giấy và bột giấy cần đáp ứng QCVN 12-MT:2015/BTNMT trước khi xả ra môi trường. Cải tạo nên tập trung vào tính ổn định chất lượng nước sau xử lý, không chỉ đạt chỉ tiêu trung bình mà còn kiểm soát tốt các biến động theo ca kíp.

Nanoen

CÔNG TY TNHH MÔI TRƯỜNG NANO THĂNG LONG

VP. Hà Nội: Số 15 TT18 Khu đô thị Văn Phú, Hà Đông, Hà Nội

VP. Cần Thơ: 661E/29, đường Võ Văn Kiệt, KV Bình Yên A, P. Long Hòa, Q. Bình Thủy, TP. Cần Thơ

VP. TP HCM: 533/12/7, đường Phạm Văn Bạch, P.15, Q. Tân Bình, TP. Hồ Chí Minh

Hotline: 0986.689.781 - 0969.054.226

Email: thanglongnanoen@gmail.com

Facebook: www.facebook.com/thanglongnanoen