1. Tổng quan
Nước là một thành phần trực tiếp của quá trình sản xuất giấy, không chỉ là dòng tiện ích phục vụ rửa thiết bị hoặc làm mát. Trong phần lớn dây chuyền, xơ cellulose được phân tán, vận chuyển, pha loãng và tạo tờ trong môi trường nước. Vì vậy, cấu trúc sử dụng nước của nhà máy giấy có quan hệ chặt chẽ với công nghệ sản xuất, hệ thống nước trắng, mức độ thu hồi xơ và mức độ tuần hoàn nội bộ.
Điểm quan trọng khi đánh giá một nhà máy giấy là phải phân biệt giữa *lượng nước lưu chuyển trong công nghệ, lượng nước cấp mới và lượng nước thải thực tế*. Ba đại lượng này không đồng nhất. Một dây chuyền có thể có lưu lượng tuần hoàn nội bộ rất lớn nhưng chỉ cần bổ sung một phần nước cấp mới; ngược lại, việc đóng vòng nước không hợp lý có thể làm tích lũy chất hòa tan, chất keo, muối và các hợp chất hữu cơ, ảnh hưởng đến chất lượng giấy và ổn định vận hành.
Đặc tính nước thải cũng không thể đại diện bằng một bộ \(\mathrm{COD}\), \(\mathrm{BOD}\)₅ và TSS duy nhất cho toàn ngành. Nước thải từ máy xeo, dây chuyền sử dụng giấy thu hồi, công đoạn khử mực và nhà máy sản xuất bột hóa học có bản chất rất khác nhau. Vì vậy, đánh giá đúng cần đi theo trình tự:
*quy trình sản xuất → nhu cầu nước → dòng tuần hoàn → dòng xả → thành phần ô nhiễm → tải lượng → công nghệ xử lý.*
2. Nước được sử dụng ở đâu trong nhà máy giấy
Nước tham gia vào hầu hết các công đoạn từ chuẩn bị bột đến tạo tờ. Tuy nhiên, không phải toàn bộ lượng nước này đều là nước cấp mới.
2.1. Chuẩn bị và phân tán bột
Bột giấy thương phẩm hoặc giấy thu hồi phải được đưa về dạng huyền phù trước khi xử lý tiếp theo.
Nước được sử dụng để:
- Đánh tơi bột.
- Nghiền thủy lực giấy thu hồi.
- Pha loãng.
- Vận chuyển xơ.
- Sàng và làm sạch.
- Điều chỉnh nồng độ bột.
- Phối trộn các dòng bột.
Ở nhiều vị trí, yêu cầu chất lượng nước không nhất thiết phải tương đương nước cấp mới. Nước trắng hoặc nước đã qua thu hồi xơ có thể được tái sử dụng nếu chất lượng phù hợp.
2.2. Nghiền bột và phối liệu
Nồng độ huyền phù được điều chỉnh phù hợp với thiết bị nghiền và yêu cầu công nghệ. Sau đó bột được phối trộn với chất độn và phụ gia.
Nước tại khu vực này đóng vai trò:
- Môi trường vận chuyển xơ.
- Điều chỉnh nồng độ.
- Pha hóa chất.
- Pha chất độn.
- Cân bằng dòng công nghệ.
Nếu sử dụng nước tuần hoàn, chất lượng của dòng nước phải được kiểm soát để tránh tích lũy chất hòa tan hoặc các thành phần ảnh hưởng đến hóa chất trợ giữ, thoát nước và tạo tờ.
2.3. Máy xeo giấy
Máy xeo là khu vực có lưu lượng nước nội bộ rất lớn.
Huyền phù bột được đưa lên lưới xeo ở nồng độ thấp. Nước thoát qua lưới trong quá trình hình thành tờ tạo thành dòng *nước trắng (white water)* chứa xơ mịn, chất độn, chất keo, phụ gia và các thành phần hòa tan.
Nước trắng thường được thu gom và đưa trở lại:
- Khu chuẩn bị bột.
- Điểm pha loãng.
- Bể chứa nước công nghệ.
- Hệ thống thu hồi xơ trước khi tuần hoàn.
Do đó, lưu lượng nước thoát qua lưới xeo không thể được xem là lưu lượng nước thải.
2.4. Nước rửa và vệ sinh
Nước còn được sử dụng cho:
- Rửa lưới xeo.
- Rửa chăn.
- Vệ sinh bể và đường ống.
- Rửa sàn.
- Rửa thiết bị chuẩn bị bột.
- Vệ sinh trong các đợt thay loại sản phẩm.
Các dòng này có thể gây ra biến động tải đáng kể nếu được xả tập trung trong thời gian ngắn.
Ví dụ, việc xả một bể chứa bột hoặc vệ sinh hệ thống có thể làm lưu lượng trung bình ngày thay đổi không nhiều nhưng gây tải TSS và \(\mathrm{COD}\) tức thời cao tại bể điều hòa.
2.5. Nước làm kín, làm mát và các hệ phụ trợ
Các thiết bị chân không, bơm, hệ thống làm kín và hệ thống làm mát cũng sử dụng nước.
Tùy cấu hình nhà máy, các dòng này có thể:
- Tuần hoàn kín.
- Tái sử dụng sau làm mát.
- Xả riêng.
- Trộn với nước thải sản xuất.
Việc đưa nước làm mát tương đối sạch vào hệ thống nước thải có thể làm tăng đáng kể lưu lượng thủy lực mà không làm giảm tải lượng ô nhiễm thực tế. Vì vậy, phân dòng nước sạch và nước bẩn là một bước quan trọng khi khảo sát nhà máy.
3. Phân biệt nước cấp mới, nước tuần hoàn và nước thải
Trong đánh giá môi trường ngành giấy, ba khái niệm cần được tách biệt.
*Nước cấp mới* là lượng nước được đưa từ bên ngoài vào ranh giới công nghệ để bù cho lượng nước bị mất hoặc đưa ra khỏi hệ thống.
*Nước tuần hoàn* là nước đã tham gia công nghệ nhưng được thu hồi và sử dụng trở lại.
*Nước thải* là phần nước phải được loại khỏi vòng công nghệ và đưa đến hệ thống xử lý hoặc điểm tiếp nhận tương ứng.
Do đó:
có thể xảy ra ở nhà máy có mức tuần hoàn cao.
Đồng thời:
trong phần lớn trường hợp.
Chênh lệch liên quan đến nước trong nguyên liệu, nước còn lại trong sản phẩm, bay hơi, các dòng xả phụ trợ và tổn thất khác.
Tài liệu BREF của Liên minh châu Âu mô tả các hệ thống nhà máy giấy với nhiều vòng nước nội bộ và chỉ một phần nước được bổ sung từ nguồn cấp mới. Một ví dụ cân bằng nước trong BREF ghi nhận nhu cầu nước cấp mới khoảng 10,5 m³/t sản phẩm, trong khi nhiều dòng nội bộ lớn hơn được tuần hoàn giữa các công đoạn. Đây là ví dụ minh họa cho cấu trúc dòng nước, không phải hệ số áp dụng chung cho mọi nhà máy.
4. Cân bằng nước trong nhà máy giấy
Ở ranh giới toàn nhà máy, có thể biểu diễn cân bằng tổng quát:
Các đại lượng phải được quy đổi về cùng đơn vị, chẳng hạn m³/ngày.
Dòng tuần hoàn nội bộ không xuất hiện trong phương trình cân bằng toàn nhà máy vì không đi qua ranh giới hệ thống. Tuy nhiên, khi lập cân bằng cho từng công đoạn, các dòng tuần hoàn phải được xác định đầy đủ.
Đây là điểm quan trọng trong thiết kế. Nếu cộng toàn bộ dòng nước trắng, nước pha loãng và nước tuần hoàn như nước cấp, kết quả có thể lớn hơn nhiều lần lượng nước thực tế mà nhà máy lấy từ bên ngoài.
Một chỉ tiêu hữu ích là lượng nước cấp riêng:
trong đó:
- \(q_w\): lượng nước cấp riêng, m³/t sản phẩm.
- \(Q_{\text{cấp mới}}\): lượng nước cấp mới, m³/ngày.
- \(P\): sản lượng giấy hoặc bột giấy, t/ngày.
Tương tự, lượng nước thải riêng có thể xác định:
Chỉ tiêu m³/t thuận lợi cho benchmark, nhưng chỉ có ý nghĩa khi loại sản phẩm và ranh giới tính toán tương đồng.
5. Mức sử dụng nước thay đổi rất lớn giữa các nhà máy
Không nên sử dụng một hệ số m³ nước/tấn giấy cho toàn ngành.
Các yếu tố ảnh hưởng gồm:
- Sản xuất bột tại chỗ hay mua bột thương phẩm.
- Bột nguyên sinh hay giấy thu hồi.
- Có hay không công đoạn khử mực.
- Loại giấy sản xuất.
- Cấu hình máy xeo.
- Mức độ thu hồi xơ.
- Mức độ đóng vòng nước trắng.
- Công nghệ rửa.
- Hệ thống làm kín và làm mát.
- Chất lượng nước tuần hoàn yêu cầu.
- Tuổi và mức độ hiện đại hóa của nhà máy.
BREF của EU cho thấy ngay cả *lưu lượng nước thải sau xử lý* cũng có khoảng biến động lớn giữa các nhóm công nghệ. Giá trị BAT liên quan đến lưu lượng nước thải trung bình năm được công bố khoảng 1,5–10 m³/t đối với cơ sở sử dụng giấy thu hồi không khử mực; 8–15 m³/t đối với cơ sở có khử mực; 10–25 m³/t đối với tissue từ giấy thu hồi có khử mực; và 3,5–20 m³/t đối với nhà máy giấy không tích hợp sản xuất bột.
Các giá trị này là *lưu lượng nước thải tại điểm xả sau xử lý của cơ sở áp dụng kỹ thuật tốt*, không phải lưu lượng nước cấp hay hệ số thiết kế nước thải thô cho dự án tại Việt Nam.
Một ví dụ công nghiệp hiện đại khác là nhóm nhà máy giấy của UPM: báo cáo môi trường năm 2024 ghi nhận mức sử dụng nước bình quân 28 m³/t giấy và lượng nước thải 13,6 m³/t giấy. Số liệu này chỉ phản ánh hệ thống nhà máy cụ thể của doanh nghiệp và cho thấy rõ nước sử dụng và nước thải không phải cùng một đại lượng.
5.1. Một số khoảng lưu lượng nước thải theo nhóm công nghệ
| Loại hình | Lưu lượng nước thải tham khảo theo BAT | Cơ sở tính |
|---|---|---|
| Giấy từ giấy thu hồi, không khử mực | 1,5–10 m³/t | Sản phẩm |
| Giấy từ giấy thu hồi, có khử mực | 8–15 m³/t | Sản phẩm |
| Tissue từ giấy thu hồi có khử mực | 10–25 m³/t | Sản phẩm |
| Nhà máy giấy không tích hợp sản xuất bột | 3,5–20 m³/t | Sản phẩm |
| Bột kraft không tẩy trắng | 15–40 m³/ADt | Bột khô gió |
| Bột kraft tẩy trắng | 25–50 m³/ADt | Bột khô gió |
| Bột cơ học | 9–16 m³/t | Sản phẩm/bột theo phạm vi BAT |
| CTMP/CMP | 9–16 m³/ADt | Bột khô gió |
Nguồn: BAT Conclusions for the Production of Pulp, Paper and Board.
Bảng trên có giá trị benchmark và nhận diện mức độ khác biệt giữa các công nghệ. Không nên sử dụng trực tiếp các giá trị này để xác định công suất trạm xử lý khi chưa có cân bằng nước của dự án.
6. Nguồn phát sinh nước thải theo công đoạn
Nước thải ngành giấy nên được xem như tập hợp của nhiều dòng có đặc tính khác nhau.
6.1. Chuẩn bị bột từ giấy thu hồi
Giấy thu hồi có thể mang theo:
- Xơ ngắn và chất mịn.
- Cát.
- Mực in.
- Keo và chất dính.
- Nhựa.
- Chất độn.
- Hóa chất từ sản phẩm giấy ban đầu.
- Vật liệu ngoại lai.
Quá trình nghiền thủy lực, sàng và làm sạch tách một phần các thành phần này ra khỏi dòng xơ.
Do đó, nước thải từ khu vực sử dụng giấy thu hồi thường có tải TSS, chất keo và \(\mathrm{COD}\) đáng kể; thành phần biến động theo chất lượng nguyên liệu đầu vào.
6.2. Dòng nước trắng
Nước trắng chủ yếu chứa:
- Xơ mịn.
- Chất độn.
- Chất trợ giữ.
- Tinh bột và các chất hữu cơ.
- Chất keo.
- Thành phần hòa tan tích lũy trong vòng nước.
Vì chứa vật liệu có giá trị, ưu tiên kỹ thuật là *thu hồi xơ trước khi xả*.
Trong nhiều nhà máy, DAF hoặc các hệ thống thu hồi tương đương được bố trí trên vòng nước trắng để tăng tỷ lệ tái sử dụng.
6.3. Khử mực
Khi giấy thu hồi được sử dụng để sản xuất các loại giấy yêu cầu loại bỏ mực, dây chuyền có thể bổ sung các quá trình tuyển nổi khử mực, rửa hoặc phân tách.
Dòng thải có thể chứa:
- Hạt mực.
- Chất hoạt động bề mặt.
- Chất độn.
- Xơ mịn.
- Chất dính.
- Hóa chất sử dụng trong quá trình khử mực.
Nước thải từ giấy tái chế có thành phần phức tạp hơn và có thể có khả năng phân hủy sinh học thấp hơn khi chứa nhiều chất dính, mực và các hợp chất khó phân hủy. Một tổng quan gần đây báo cáo tỷ lệ \(\mathrm{BOD}\)/\(\mathrm{COD}\) khoảng 0,2–0,4 đối với một số dòng nước thải sản xuất giấy tái chế; khoảng này chỉ nên được sử dụng như chỉ báo tham khảo, không phải giá trị mặc định.
6.4. Sản xuất bột giấy
Nếu nhà máy tự sản xuất bột, bản chất nước thải thay đổi đáng kể.
Các dòng có thể chứa:
- Chất hữu cơ hòa tan từ nguyên liệu.
- Lignin và dẫn xuất.
- Hemicellulose và sản phẩm phân hủy.
- Chất chiết xuất từ gỗ.
- Hóa chất công nghệ.
- Chất màu.
Đặc biệt đối với quá trình sản xuất bột hóa học, tải \(\mathrm{COD}\) không thể giải thích chỉ bằng xơ và TSS. Một phần đáng kể có thể ở dạng hòa tan, do đó thu hồi xơ hoặc DAF không thể thay thế quá trình xử lý sinh học và các công đoạn xử lý tiếp theo khi cần.
7. Đặc tính nước thải ngành giấy
Các thông số quan trọng nhất thường gồm pH, nhiệt độ, TSS, \(\mathrm{COD}\), \(\mathrm{BOD}\)₅, màu, N, P, chất rắn hòa tan và độ dẫn điện. Tuy nhiên, ý nghĩa của từng thông số phụ thuộc vào nguồn phát sinh.
| Thông số | Thành phần hoặc nguồn chính | Ý nghĩa đối với xử lý |
|---|---|---|
| pH | Hóa chất sản xuất, vệ sinh, quá trình sản xuất bột | Ảnh hưởng keo tụ, hoạt tính vi sinh, ăn mòn và kiểm soát vận hành |
| TSS | Xơ, chất mịn, chất độn, cặn khoáng, mực | Quyết định tải tách rắn, DAF/lắng và lượng bùn |
| COD tổng | Chất hữu cơ dạng hạt, keo và hòa tan | Đại diện tải hữu cơ tổng cần kiểm soát |
| COD hòa tan | Tinh bột, chất hữu cơ hòa tan, lignin và dẫn xuất, hóa chất | Phần không thể loại bỏ đơn thuần bằng tách TSS |
| BOD₅ | Phần hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học | Liên quan trực tiếp đến tải xử lý sinh học |
| BOD₅/COD | Quan hệ giữa phần dễ phân hủy và tổng COD | Chỉ báo sơ bộ khả năng xử lý sinh học |
| Màu | Mực, chất màu, lignin và sản phẩm phân hủy | Có thể tồn lưu sau sinh học và cần xử lý bậc cao |
| Tổng N | Nguyên liệu, hóa chất và các dòng phụ trợ | Liên quan cân bằng dinh dưỡng và yêu cầu đầu ra |
| Tổng P | Nguyên liệu, hóa chất và phụ gia | Có thể cần bổ sung hoặc loại bỏ tùy hệ thống |
| TDS/độ dẫn điện | Muối và các chất hòa tan tích lũy | Quan trọng khi tăng mức độ tuần hoàn nước |
| Nhiệt độ | Nước công nghệ, sản xuất bột, máy xeo | Ảnh hưởng vi sinh, oxy hòa tan và truyền khối |
7.1. COD không phải một thành phần đồng nhất
Trong thiết kế, chỉ biết \(\mathrm{COD}\) tổng là chưa đủ.
Có thể hình dung:
Phần \(\mathrm{COD}\) gắn với xơ, chất độn hữu cơ hoặc chất rắn có thể được loại bỏ đáng kể bằng sàng, lắng hoặc DAF.
Ngược lại, \(\mathrm{COD}\) hòa tan đi qua các công đoạn tách rắn và trở thành tải cho quá trình sinh học hoặc xử lý bậc cao.
Điều này giải thích vì sao hai nhà máy có cùng \(\mathrm{COD}\) đầu vào nhưng hiệu quả của DAF có thể hoàn toàn khác nhau.
7.2. Quan hệ BOD₅/COD
Tỷ lệ:
thường được sử dụng để đánh giá sơ bộ khả năng phân hủy sinh học.
Tuy nhiên, không nên lựa chọn công nghệ chỉ từ tỷ lệ này. \(\mathrm{BOD}\)₅ là phép thử trong thời gian xác định, còn \(\mathrm{COD}\) bao gồm nhiều dạng chất hữu cơ có động học phân hủy khác nhau.
Đối với thiết kế sinh học chuyên sâu, cần quan tâm thêm đến phân đoạn \(\mathrm{COD}\) dễ phân hủy, \(\mathrm{COD}\) chậm phân hủy và \(\mathrm{COD}\) trơ.
8. Bảng số liệu đặc tính nước thải tham khảo
Một trong những rủi ro khi sử dụng tài liệu ngành giấy là lấy một bảng nồng độ từ một nhà máy rồi áp dụng cho mọi dự án.
Ví dụ, một nghiên cứu công bố năm 2022 về hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy tại Việt Nam ghi nhận nước thải đầu vào có \(\mathrm{COD}\) tổng 6.500–9.800 mg/L, \(\mathrm{COD}\) hòa tan 3.000–4.520 mg/L, \(\mathrm{BOD}\)₅ 900–1.340 mg/L và TSS 2.600–2.800 mg/L. Đây là dữ liệu của *một hệ thống cụ thể*, không phải đặc tính mặc định cho toàn bộ ngành giấy Việt Nam.
| Thông số | Đơn vị | Khoảng ghi nhận tại nghiên cứu nhà máy giấy ở Việt Nam |
|---|---|---|
| pH | - | 5,9–7,2 |
| COD tổng | mg/L | 6.500–9.800 |
| COD hòa tan | mg/L | 3.000–4.520 |
| BOD₅ | mg/L | 900–1.340 |
| TSS | mg/L | 2.600–2.800 |
| Tổng N | mg/L | 20,3–23,7 |
| Tổng P | mg/L | 5,6–6,4 |
Nguồn số liệu: nghiên cứu trường hợp hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy tại Việt Nam.
Một tổng quan khác tổng hợp các nghiên cứu về nước thải bột giấy và giấy ghi nhận khoảng pH 3,9–8,2; \(\mathrm{COD}\) 1.314–4.100 mg/L; \(\mathrm{BOD}\) 480–1.353 mg/L và TSS 83–605 mg/L. Sự khác biệt rất lớn so với trường hợp tại Việt Nam ở trên cho thấy việc sử dụng một “bảng nước thải ngành giấy điển hình” mà không xác định nguồn và loại hình nhà máy có thể dẫn đến sai số thiết kế đáng kể.
8.1. Cách sử dụng bảng số liệu tham khảo
Các khoảng nồng độ trong tài liệu nên được dùng cho:
- Kiểm tra tính hợp lý của dữ liệu khảo sát.
- Lập phương án sơ bộ khi chưa đủ dữ liệu.
- Phát hiện giá trị bất thường cần kiểm tra.
- Xây dựng khoảng kịch bản cho bước tiền khả thi.
Không nên dùng trực tiếp để:
- Chốt công suất sinh học.
- Tính chính xác lượng bùn.
- Chọn liều hóa chất.
- Thiết kế DAF.
- Xác định nhu cầu oxy.
- Cam kết chất lượng nước đầu ra.
Khi thiết kế chính thức, dữ liệu đo tại dự án vẫn là cơ sở ưu tiên.
9. Đặc tính nước thải thay đổi theo loại hình sản xuất
| Loại hình | Thành phần nổi bật | Vấn đề cần chú ý |
|---|---|---|
| Giấy từ bột thương phẩm | Xơ mịn, chất độn, tinh bột, phụ gia | Thu hồi xơ, TSS và COD từ hóa chất/phụ gia |
| Giấy bao bì từ OCC | Xơ ngắn, chất mịn, chất dính, cặn và chất độn | TSS cao, biến động nguyên liệu, nhiều reject |
| Giấy tái chế có khử mực | Mực, chất hoạt động bề mặt, chất độn, xơ mịn | Bùn lớn hơn, COD và màu phức tạp |
| Tissue | Phụ thuộc mạnh vào bột nguyên sinh hay tái chế | Yêu cầu chất lượng nước công nghệ và cấu hình vòng nước khác nhau |
| Bột cơ học | Chất hữu cơ từ gỗ, chất chiết xuất | COD hòa tan có thể đáng kể |
| Bột hóa học | Lignin, sản phẩm phân hủy hữu cơ, hóa chất | COD hòa tan, màu và các dòng công nghệ đặc thù |
| Nhà máy tích hợp bột – giấy | Tổng hợp nhiều dòng với bản chất khác nhau | Không nên đánh giá từ một mẫu nước thải tổng duy nhất |
Bảng này có ý nghĩa lớn khi khảo sát sơ bộ. Chỉ cần biết “nhà máy sản xuất giấy 100 tấn/ngày” là chưa đủ. Cần biết 100 tấn đó được sản xuất từ bột thương phẩm, OCC, giấy hỗn hợp hay từ bột sản xuất tại chỗ.
10. Từ nồng độ đến tải lượng ô nhiễm
Thiết kế hệ thống xử lý không thể chỉ dựa vào nồng độ.
Tải lượng được xác định:
trong đó:
- \(L\): tải lượng, kg/ngày.
- \(Q\): lưu lượng, m³/ngày.
- \(C\): nồng độ, mg/L.
Ví dụ, với:
và:
tải lượng \(\mathrm{COD}\) là:
Nếu dòng này bị pha loãng thành 2.000 m³/ngày với \(\mathrm{COD}\) 1.000 mg/L:
Tải hữu cơ không thay đổi nhưng lưu lượng thủy lực đã tăng gấp đôi.
Đây là lý do phân dòng và hạn chế đưa nước sạch vào hệ thống nước thải có ý nghĩa lớn đối với kích thước bể, máy bơm và các công đoạn xử lý.
11. Tải lượng riêng theo sản lượng
Đối với ngành giấy, tải lượng riêng trên một tấn sản phẩm thường có giá trị so sánh cao hơn nồng độ:
trong đó:
- \(l_i\): tải lượng riêng của thông số \(i\), kg/t sản phẩm.
- \(L_i\): tải lượng, kg/ngày.
- \(P\): sản lượng, t/ngày.
Hai nhà máy có \(\mathrm{COD}\) đầu vào giống nhau nhưng lượng nước sử dụng khác nhau có thể có tải lượng \(\mathrm{COD}\)/tấn sản phẩm hoàn toàn khác nhau.
Ngược lại, một nhà máy tiết kiệm nước có thể có \(\mathrm{COD}\) tính bằng mg/L cao hơn do nước thải ít bị pha loãng, trong khi tải lượng kg \(\mathrm{COD}\)/tấn sản phẩm thực tế lại thấp hơn.
Vì vậy, khi đánh giá hiệu quả sản xuất sạch hơn, nên xem đồng thời:
- m³ nước cấp/tấn sản phẩm.
- m³ nước thải/tấn sản phẩm.
- kg \(\mathrm{COD}\)/tấn sản phẩm.
- kg TSS/tấn sản phẩm.
- lượng xơ thất thoát/tấn sản phẩm.
12. Ảnh hưởng của tuần hoàn nước đến đặc tính nước thải
Giảm lượng nước cấp mới thường làm giảm lưu lượng xả. Tuy nhiên, nếu lượng chất phát sinh không giảm tương ứng thì nồng độ trong vòng nước sẽ tăng.
Có thể mô tả đơn giản:
Khi \(Q\) giảm nhưng \(L\) gần như không đổi, \(C\) tăng.
Do đó, việc đóng vòng nước có thể làm tăng:
- \(\mathrm{COD}\) hòa tan.
- Độ dẫn điện.
- Muối hòa tan.
- Chất keo.
- Vi sinh vật.
- Chất hoạt động bề mặt.
- Các chất gây mùi.
- Nồng độ hóa chất còn dư.
Các tác động có thể xuất hiện trong chính dây chuyền sản xuất trước khi trở thành vấn đề của trạm xử lý.
Ví dụ:
- Giảm hiệu quả hóa chất trợ giữ.
- Tăng tạo cặn.
- Tăng chất dính trên lưới và chăn.
- Tăng nguy cơ mùi.
- Giảm khả năng thoát nước.
- Ảnh hưởng chất lượng giấy.
Do đó, mục tiêu không phải *đóng vòng nước tối đa*, mà là xác định mức tuần hoàn phù hợp với chất lượng nước yêu cầu tại từng điểm sử dụng.
13. Phân dòng và thu hồi tại nguồn
Trước khi tính hệ thống xử lý nước thải, nên phân loại các dòng theo chức năng.
Một cách tiếp cận thực tế là chia thành:
- Dòng có thể tái sử dụng trực tiếp.
- Dòng cần thu hồi xơ trước khi tuần hoàn.
- Dòng nước thải sản xuất cần xử lý.
- Dòng có tải ô nhiễm cao cần xem xét tách riêng.
- Nước làm mát hoặc nước tương đối sạch.
- Nước mưa.
- Nước thải sinh hoạt.
Nguyên tắc này phù hợp với hướng dẫn môi trường chung của IFC, trong đó nhấn mạnh việc nhận diện nguồn, lưu lượng và đặc tính từng dòng, phân tách các loại nước thải và ưu tiên giảm phát sinh, tái sử dụng hoặc điều chỉnh quá trình trước khi tăng xử lý cuối đường ống.
14. Dữ liệu cần thu thập khi khảo sát nhà máy
Đối với nhà máy đang vận hành, dữ liệu nên được thu thập theo từng công đoạn thay vì chỉ lấy một mẫu tại đầu vào trạm xử lý.
Tối thiểu cần xác định:
- Sản lượng theo ngày và theo ca.
- Loại giấy.
- Loại nguyên liệu xơ.
- Tỷ lệ bột nguyên sinh và giấy thu hồi.
- Có sản xuất bột tại chỗ hay không.
- Có khử mực hay không.
- Nước cấp mới theo ngày.
- Lưu lượng nước tuần hoàn chính.
- Lưu lượng nước trắng.
- Nước rửa.
- Nước làm mát.
- Các dòng xả định kỳ.
- Lưu lượng về trạm xử lý theo giờ.
- pH.
- Nhiệt độ.
- \(\mathrm{COD}\) tổng.
- \(\mathrm{COD}\) hòa tan khi cần.
- \(\mathrm{BOD}\)₅.
- TSS.
- N và P.
- Màu khi có ý nghĩa.
- Độ dẫn điện khi xem xét tuần hoàn.
- Lượng xơ thu hồi.
- Lượng reject.
- Lượng bùn phát sinh.
Đặc biệt, dữ liệu lưu lượng theo giờ có giá trị lớn đối với thiết kế bể điều hòa. Lưu lượng trung bình ngày không phản ánh được các đỉnh do vệ sinh, xả bể hoặc thay đổi chế độ sản xuất.
15. Ý nghĩa đối với lựa chọn công nghệ xử lý
Sau khi đã xác định dòng nước và đặc tính ô nhiễm, có thể hình thành logic lựa chọn công nghệ.
Nếu tải TSS và xơ lớn, ưu tiên đầu tiên thường là thu hồi vật liệu bằng:
- Sàng.
- Lắng.
- Tuyển nổi.
- DAF kết hợp keo tụ – tạo bông khi cần.
Nếu \(\mathrm{COD}\) giảm mạnh cùng với TSS thì phần \(\mathrm{COD}\) dạng hạt chiếm tỷ lệ đáng kể.
Nếu sau tách TSS, \(\mathrm{COD}\) vẫn cao thì tải \(\mathrm{COD}\) hòa tan cần được xử lý bằng sinh học hoặc công nghệ phù hợp khác.
Khi \(\mathrm{BOD}\)₅ cao và khả năng phân hủy tốt, xử lý sinh học thường giữ vai trò chính.
Khi phần \(\mathrm{COD}\) khó phân hủy và màu còn cao sau sinh học, có thể cần xem xét các công đoạn bậc cao như:
- Keo tụ bổ sung.
- Hấp phụ.
- Oxy hóa nâng cao.
- Ozone.
- Fenton hoặc các quá trình oxy hóa thích hợp.
- Màng trong các trường hợp yêu cầu tái sử dụng cao.
Không nên lựa chọn chuỗi xử lý chỉ bằng cách lấy một sơ đồ “điển hình ngành giấy”. Công nghệ phải được xây dựng từ *phân đoạn chất ô nhiễm thực tế*.
16. Kết luận
Nhu cầu sử dụng nước và đặc tính nước thải ngành giấy phụ thuộc trực tiếp vào nguyên liệu, loại sản phẩm, cấu hình dây chuyền và mức độ tuần hoàn nội bộ. Vì vậy, không tồn tại một hệ số nước cấp, một hệ số nước thải hoặc một bộ \(\mathrm{COD}\)–\(\mathrm{BOD}\)₅–TSS có thể áp dụng cho toàn bộ ngành.
Ba đại lượng cần được phân biệt rõ là:
*nước lưu chuyển trong công nghệ → nước cấp mới → nước thải.*
Trong đánh giá và thiết kế, cần ưu tiên:
- Lập cân bằng nước theo từng khu vực.
- Xác định các vòng nước trắng và dòng tuần hoàn.
- Phân dòng trước khi tập trung nước thải.
- Thu hồi xơ và chất rắn có giá trị tại nguồn.
- Đánh giá tải lượng thay vì chỉ dựa vào nồng độ.
- Phân biệt \(\mathrm{COD}\) dạng hạt, \(\mathrm{COD}\) hòa tan và khả năng phân hủy sinh học.
- Sử dụng số liệu tài liệu như benchmark, không thay thế dữ liệu khảo sát dự án.
Sau khi cấu trúc dòng nước và tải lượng đã rõ, việc lựa chọn DAF, xử lý sinh học, xử lý màu, xử lý bậc cao và tái sử dụng nước mới có cơ sở kỹ thuật đáng tin cậy.