DUY TRÌ TUÂN THỦ GIỚI HẠN XẢ THẢI NGHIỆM NGẶT BẰNG CÁCH TỰ ĐỘNG HÓA QUY TRÌNH CHÂM HÓA CHẤT DINH DƯỠNG DỰA TRÊN THÔNG SỐ TOC/TN/TP Ở NHÀ MÁY GIẤY
Nghiên cứu ứng dụng: Nhà máy giấy Navigator Company
Vấn đề
Nhà máy sản xuất Giấy nằm gần nguồn nước dễ gây ô nhiễm môi trường cần đầu tư trang thiết bị để đảm bảo tối ưu quy trình xử lý và tuân thủ giới hạn xả thải. Hệ thống xử lý nước thải thường xuyên đối mặt với sự thay đổi liên tục nồng độ hữu cơ và dinh dưỡng (Ni tơ, Phốt pho) trong nước thải, tùy thuộc vào nguyên liệu thô được sử dụng cho sản xuất. Yếu tố quan trọng để cải thiện quy trình xử lý là duy trì tỷ lệ Carbon: Nitơ: Phốt pho (C:N:P) tối ưu.
Giải pháp
HACH cung cấp thiết bị phân tích BioTector TOC/TN/TP giúp phân tích đồng thời cả 3 giá trị cơ bản của chất hữu cơ và dinh dưỡng, thời gian thực. Các thông số này được sử dụng để điều chỉnh tự động liên tục hệ thống châm hóa chất tự động nhằm điều chỉnh tỷ lệ C:N:P ở trạng thái tối ưu cho quy trình xử lý sinh học. Giá trị nước thải sau đó liên tục được chuyển giao cho cơ quan môi trường có liên quan.
Những lợi ích
Việc triển khai máy phân tích Hach BioTector TOC/TN/TP cung cấp liên tục giá trị đo TOC/TN/TP cho phép nhà máy duy trì hiệu quả hơn tỷ lệ C:N:P mong muốn, dẫn đến bùn lành mạnh hơn và quy trình xử lý được cải thiện đáng kể. Việc áp dụng định lượng hóa chất tự động giúp tiết kiệm chi phí sử dụng hóa chất và giảm khối lượng công việc của người vận hành lên tới 7,5 giờ mỗi tuần.
Giới thiệu
Công ty Navigator là một công ty sản xuất khăn giấy có trụ sở tại Bồ Đào Nha, hoạt động trên toàn cầu, với năng lực sản xuất 1,5 triệu tấn bột giấy, 1,6 triệu tấn giấy và 130.000 tấn khăn giấy mỗi năm. Công ty sử dụng gỗ bạch đàn làm nguyên liệu chính để sản xuất bột giấy, giấy in và giấy viết loại tốt và giấy lụa. Đây là một trong năm nhà sản xuất giấy không tráng phủ, không chứa gỗ lớn nhất châu Âu.
Siết chặt giá trị giới hạn phát thải
Công ty Navigator điều hành bốn địa điểm sản xuất trên khắp Bồ Đào Nha, trong đó có một địa điểm xả nước thải vào thượng nguồn một khu vực bảo tồn tự nhiên. Để bảo vệ khu vực nguyên sơ này, Navigator tuân thủ các giá trị giới hạn phát thải rất nghiêm ngặt đối với nhiều thông số. Hơn nữa, giá trị phát thải của một số thông số đó, chẳng hạn như tổng lượng carbon hữu cơ (TOC), nhiệt độ, độ pH, độ dẫn điện và lưu lượng nước thải được báo cáo cho cơ quan môi trường Bồ Đào Nha (APA) với tần suất mỗi 15 phút.
Hàm lượng dinh dưỡng của nước thải thay đổi
Đảm bảo chất lượng nước thải tuân thủ giới hạn xả thải yêu cầu từ cơ quan sở tại là một phần trong mục tiêu theo đuổi cải tiến liên tục, hệ xử lý nước thải của nhà máy đã được hiện đại hóa và tối ưu quy trình trình tự động hóa. Trước đây, việc định lượng hóa chất, dinh dưỡng tự động được tiến hành bằng một bộ đếm thời gian cố định.
Các vi sinh vật phát triển trong quy trình xử lý nước thải sinh học đòi hỏi cần tỷ lệ dinh dưỡng cân bằng để hoạt động với hiệu suất tối đa. Các chất dinh dưỡng quan trọng nhất là nitơ và phốt pho. Tỷ lệ Cacbon:Nito:Phospho tối ưu trong trường hợp này là C:N:P = 100:5:1.
Mặc dù hàm lượng carbon của các địa điểm sản xuất giấy thường rất cao và hàm lượng nitơ và phốt pho thường không đáng kể, nhưng giới hạn xả thải rất chặt chẽ đối với các thông số dinh dưỡng trong nước thải khiến việc định lượng đủ chất dinh dưỡng để giữ bùn ở điều kiện tối ưu đồng thời tránh châm quá liều dinh dưỡng là một thách thức khó khăn. Việc châm quá liều có thể dẫn đến vượt quá giới hạn xả Nitơ và Phốt pho.
Cân bằng hàm lượng phốt pho đặc biệt khó khăn trong trường hợp này, bởi vì Công ty Navigator sử dụng bột giấy làm từ bạch đàn làm nguyên liệu thô, một loại gỗ có xu hướng giàu phốt pho và phát triển nhanh chóng trong điều kiện khí hậu của Bồ Đào Nha. Sự thay đổi đáng kể về hàm lượng phốt pho (0,0 đến 2 mg/L) của nước thải đầu vào yêu cầu nhà máy thỉnh thoảng loại bỏ phốt phát bằng FeCl3 để giữ giá trị giới hạn thấp là 0,82 ppm (giới hạn này có thể giảm xuống 0,5 ppm trong các giai đoạn đặc biệt trong năm). Việc châm thêm Nitơ đôi khi cũng cần thiết và liều lượng châm phụ thuộc vào hàm lượng TOC của nước thải để đảm bảo xử lý tối ưu TOC.
Sơ đồ giải pháp tư Hach đã lắp đặt tại một địa điểm của Công ty The Navigator:
Hach BioTector B7000 TOC/TN/TP kết hợp quy trình tự động hóa để kiểm soát việc bổ sung các chất dinh dưỡng, urê (nguồn N) và axit photphoric (nguồn P) hoặc chất kết tủa FeCl3, tùy thuộc vào đặc tính tại nhà máy xử lý nước thải.
Giải pháp và cải tiến
Năm 2019, Nhà máy đã lắp đặt giải pháp điều khiển tự động của Hach, bao gồm một thiết bị phân tích online Hach BioTector B7000 TOC/TN/TP theo dõi hàm lượng cacbon và chất dinh dưỡng ở đầu vào của quy trình xử lý nước thải sinh học từ sản xuất. Máy phân tích online Hach BioTector B7000 TOC/TN/TP thứ hai được đặt tại đầu ra của nhà máy xử lý, báo cáo trực tiếp các giá trị TOC đo được cho cơ quan quản lý. Thiết bị Hach RTC (mô-đun CNP- và P-) sử dụng kết quả phân tích để điều chỉnh bơm định lượng hàm lượng amoni và phốt phát theo tỷ lệ C:N:P tối ưu. Nồng độ amoni, thường quá thấp, được điều chỉnh tương ứng với hàm lượng TOC bằng cách bổ sung urê. Nồng độ phốt phát thường dao động, axit phosphoric có thể được thêm vào bể sục khí khi thiếu hoặc nồng độ phospho có thể được loại bỏ khi dư thừa bằng cách thêm chất kết tủa FeCl3
Hach BioTector B7000 TOC/TN/TP được lắp đặt bên trong container tại công trường.
Bộ cấp mẫu đầu vào và đầu ra của nhà máy xử lý nước thải.
Bộ điều khiển thời gian thực
Bộ điều khiển thời gian thực được tích hợp để điều chỉnh và duy trì tỷ lệ C:N:P. Giá trị phân tích TOC,TN, TP được sử dụng để tính toán tỷ lệ định lượng cho urê và axit photphoric dựa trên tỷ lệ mong muốn cho N:C = kgN/kgTOC và P:C = kgP/kgTOC, nhờ đó lượng châm hóa chất có thể được điều chỉnh liên tục cho phù hợp với tính chất chất thải cụ thể trong quá trình xử lý.
Biểu đồ tải lượng phốt pho tổng (TP) tại đầu vào (đường màu lục) và đầu ra (đường màu tím) của Nhà máy XLNT tại Công ty The Navigator. Bơm axit photphoric (đường cong màu xanh) sẽ bật khi mức phốt pho quá thấp và tắt khi mức phốt pho của nước đầu vào đủ cao. Tốc độ bơm được điều chỉnh dựa trên tải đến.
Kết luận
Giải pháp đo lường và điều khiển hoàn toàn tự động được lắp đặt tại The Navigator Companies là một giải pháp lý tưởng cho các địa điểm sản xuất giấy có giới hạn nước thải nghiêm ngặt. Dòng máy phân tích Hach BioTector B7000 được thiết kế để có thể xử lý nước thải công nghiệp có hàm lượng hạt rắn cao điển hình trong ngành giấy và bột giấy. Các ống lấy mẫu có đường kính trong là 3,2 mm, cho phép thiết bị xử lý các hạt mềm có kích thước lớn tới 2 mm và lấy một lượng mẫu đại diện lớn đến vài mL. Tính năng tự làm sạch tích hợp trong máy phân tích giúp máy phân tích online yêu cầu bảo trì rất thấp. Cùng với việc sử dụng tính năng tự động hóa kiểm soát liều lượng châm hóa chất tự động, giải pháp này đã giảm thiểu khối lượng công việc của người vận hành. Do tỷ lệ C:N:P tối ưu 100:5:1 được duy trì liên tục, bùn vi sinh được duy trì ở trạng thái tối ưu giúp xử lý tối đa nồng độ hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải, từ đó đảm bảo tuân thủ quy chuẩn xả thải hết sức nghiêm ngặt và bảo vệ môi trường nước tại nhà máy.
Thông tin khách hàng
Công ty Navigator là nhà sản xuất giấy viết và in không tráng phủ hàng đầu châu Âu, khăn giấy và bột giấy bạch đàn tẩy trắng. Có trụ sở tại Bồ Đào Nha, công ty hoạt động trên toàn cầu và có năng lực sản xuất 1,5 triệu tấn bột giấy, 1,6 triệu tấn giấy và 130.000 tấn khăn giấy mỗi năm.
Tác giả:
Tiến sĩ Isabel Hünig
Sabine Warnemünde
Robert Stevens
Filipe Pacheco
Jon Torbett