Trong những năm gần đây, quy trình màng sinh học xử lý nước thải công nghiệp đã và đang được quan tâm nghiên cứu, số công trình công bố, ứng dụng ngày càng tăng để đáp ứng kỳ vọng trên. Các bể phản ứng màng sinh học trong đó có Giá thể sinh học tự do (Moving Bed Biofilm Reactor - MBBR) được ưu chuộng hơn bởi khả năng làm việc ở nồng độ sinh khối cao, cho phép bể phản ứng hoạt động với tải lượng cao hơn, có hiệu quả loại bỏ đối với các hợp chất hữu cơ, có độ ổn định tốt hơn so với bể bùn hoạt tính, việc tách bùn cũng dễ dàng hơn.

Hiện nay, hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất giấy bao bì thông thường đều có 3 bước: 1) xử lý sơ bộ; 2) xử lý sinh học với bể kị khí (có một số ít các nhà máy) và hiếu khí (phần lớn) và 3) Xử lý khử trùng. Các công trình nghiên cứu về hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất giấy bao bì rất hạn chế, chủ yếu là đề tài luận văn sinh viên, các kết quả chủ yếu dừng lại ở mức đánh giá, thiết kế quy mô nhỏ.

Tại Việt Nam, với những ưu điểm vượt trội, công nghệ MBBR đã chứng minh được rằng hiệu quả xử lý của nó có thể xử lý được nhiều loại nước thải, trong đó có nước thải sản xuất mía đường, nước thải sản xuất bia, nước thải sinh hoạt, nước rỉ rác... Nhưng tính đến nay, chưa có nghiên cứu, thử nghiệm hay ứng dụng công nghệ MBBR trong xử lý nước thải sản xuất giấy và đặc biệt là nhà máy sản xuất giấy bao bì.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Thị Thu Hiền thực hiện “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor - Giá thể sinh học tự do) nâng cao hiệu quả xử lý sinh học hiếu khí tại nhà máy giấy bao bì” với mục tiêu: Xây dựng quy trình công nghệ và mô hình thiết bị xử lý sinh học hiếu khí ứng dụng công nghệ MBBR nâng cao hiệu quả xử lý hiếu khí nước thải tại các nhà máy sản xuất giấy bao bì đạt tiêu chuẩn xả thải (QCVN 12:2015/BTNMT, cột A).

Ở Việt Nam, sản xuất giấy bao bì chiếm khoảng 82-83% trong cơ cấu phát triển ngành giấy giai đoạn 2016 - 2019 và đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển ngành giấy ở Việt Nam. Nguồn nguyên liệu cho sản xuất giấy bao bì chủ yếu là sử dụng giấy tái chế chiếm tỷ lệ 98%.

Công nghệ sản xuất giấy bao bì ở Việt Nam từ nguồn nguyên liệu giấy tái chế bao gồm các khâu sản xuất chính là: Đánh tơi => Nghiền bột => Xeo giấy => Sấy => Thành phẩm.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBBR trong bể sinh học xử lý nước thải nhà máy sản xuất giấy bao bì chưa có nghiên cứu được công bố tại Việt Nam. Từ mục tiêu đặt ra, nghiên cứu ở quy mô thí nghiệm sẽ là cơ sở để tiến hành nghiên cứu ứng dụng thực tế tại nhà máy và phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

Các kết quả đã đạt được trong nghiên cứu này là:

Đã xác định được loại giá thể phù hợp với bể phản ứng MBBR xử lý nước thải sản xuất giấy bao bì là:

- Giá thể 3: Giá thể màu trắng, hình trụ tròn, đưởng kính D =8mm; chiều cao H = 6mm; diện tích bề mặt riêng 950 m2 /m3 , khối lượng riêng 60 kg/m3 , bằng nhựa HDPE, có xuất xứ Nhật Bản.

- Giá thể 5: Giá thể màu trắng, hình trụ tròn, đưởng kính D =25mm; chiều cao H = 10mm; diện tích bề mặt riêng 895 m2 /m3 , khối lượng riêng 60 kg/m3 , bằng nhựa HDPE, có xuất xứ Nhật Bản.

Đã xác định các điều kiện công nghệ vận hành hiệu quả: Thể tích giá thể trong bể phản ứng là: 20%; Nồng độ oxy hòa tan DO là 3mg/l; Tỷ lệ dinh dưỡng C:N:P là 100:5:1; vi sinh hiếu khí từ chế phẩm sinh học và vi sinh từ bể hiếu khí được sử dụng để khởi động và bổ sung trong quá trình vận hành.

Đã xây dựng quy trình công nghệ xử lý hiếu khí nước thải giấy bao bì ứng dụng công nghệ MBBR đạt tiêu chuẩn xả thải (QCVN 12:2015/BTNMT, cột A) và hiệu suất tăng > 10% so với công nghệ bùn hoạt tính

Đã vận hành thử nghiệm hệ thống Pilot ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải nhà máy giấy bao bì công suất 5 lít/giờ. Chất lượng nước sau xử lý của hệ thống chất lượng nước đã đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 12:2015/BTNMT (cột A). Đã thiết kế chế tạo được mô hình thiết bị hệ thống pilot ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải nhà máy giấy bao bì công suất 5 lít/giờ (sau cải tạo hệ thống).

Đã đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bể sinh học hiếu khí và hiệu quả kinh tế khi ứng dụng công nghệ MBBR

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18410/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)