CNXLNT_ Xử lý nước thải trong công nghiệp sản xuất giấy

BÁO CÁO CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY.Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất giấy Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc. Theo Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam, trong 2 tháng đầu năm 2020 sản xuất giấy đạt 687.570 tấn, tăng 11,8% so với cùng kỳ năm 2019; tổng tiêu dùng giấy các loại đạt 837.855 tấn, tăng 9,8%, nhập khẩu đạt 327.474 tấn, tăng 11,9%; xuất khẩu giấy các loại đạt 167.684 tấn, tăng 26,3%. Mặc dù đây không phải là ngành công nghiệp trọng yếu nắm giữ những lĩnh vực then chốt của nền kinh tế. Nhưng trên thực tế, giấy là một sản phẩm thiết yếu đóng góp đáng kể cho sự phát triển kinh tế Việt Nam, phụ trợ cho nhiều ngành nghề sản xuất. Hiện nay, Việt Nam có hơn 300 doanh nghiệp sản xuất giấy: bao gồm khoảng 20 doanh nghiệp quy mô sản xuất lớn, từ 100 nghìn tấnnăm, còn lại là các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Nhiều dự án đầu tư công suất lớn đang hoạt động (khoảng 400.000 – 500.000 tấnnăm). Ngành giấy Việt Nam hiện đang có nhiều cơ hội phát triển. Phong trào bảo vệ môi trường đang phát triển mạnh, những sản phẩm thân thiện môi trường từ giấy được ưa chuộng hơn, hứa hẹn những tiềm năng phát triển không hề nhỏ cho ngành, đặc biệt là lĩnh vực giấy bao bì thực phẩm, thay thế cho các sản phẩm nhựa dùng một lần…

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ********************** BÁO CÁO CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI (Mã học phần: EE4271) XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY Giảng viên hướng dẫn: ThS Đinh Thị Lan Anh Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm STT Họ tên MSSV Hà Nội, tháng 03 năm 2023 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY 1.1 Sự phát triển ngành sản xuất giấy 1.2 Ngành giấy ô nhiễm môi trường CHƯƠNG NƯỚC THẢI VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI 2.1 Đánh giá nước thải 2.1.1 Đặc tính lý học 2.1.2 Đặc tính hóa học 2.1.3 Đặc tính vi sinh 2.2 Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp 2.3 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt CHƯƠNG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 11 3.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật sản xuất giấy 11 3.2 Quy trình sản xuất 12 3.2.1 Gia công nguyên liệu thô 13 3.2.2 Nấu rửa nguyên liệu 14 3.2.3 Tẩy trắng bột giấy 15 3.2.4 Nghiền bột giấy 16 3.2.5 Xeo giấy 16 3.2.6 Nước thải khác 17 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 18 4.1 Các biện pháp giảm chất ô nhiễm nước thải 18 4.2 Các biện pháp giảm thiểu nước thải 18 4.3 Các phương pháp xử lý nước thải 19 4.3.1 Phương pháp lắng 19 4.3.2 Phương pháp đông keo tụ hóa học 20 4.3.3 Phương pháp sinh học 20 4.4 Ví dụ hệ thống xử lý nước thải 20 4.4.1 Tổng quan 20 4.4.2 Các công đoạn 22 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY 1.1 Sự phát triển ngành sản xuất giấy [1] Trong năm gần đây, ngành cơng nghiệp sản xuất giấy Việt Nam có bước tiến vượt bậc Theo Hiệp hội Giấy Bột giấy Việt Nam, tháng đầu năm 2020 sản xuất giấy đạt 687.570 tấn, tăng 11,8% so với kỳ năm 2019; tổng tiêu dùng giấy loại đạt 837.855 tấn, tăng 9,8%, nhập đạt 327.474 tấn, tăng 11,9%; xuất giấy loại đạt 167.684 tấn, tăng 26,3% Hình 1.1 Mặc dù khơng phải ngành công nghiệp trọng yếu nắm giữ lĩnh vực then chốt kinh tế Nhưng thực tế, giấy sản phẩm thiết yếu đóng góp đáng kể cho phát triển kinh tế Việt Nam, phụ trợ cho nhiều ngành nghề sản xuất Hiện nay, Việt Nam có 300 doanh nghiệp sản xuất giấy: bao gồm khoảng 20 doanh nghiệp quy mô sản xuất lớn, từ 100 nghìn tấn/năm, cịn lại doanh nghiệp vừa nhỏ Nhiều dự án đầu tư công suất lớn hoạt động (khoảng 400.000 – 500.000 tấn/năm) Ngành giấy Việt Nam có nhiều hội phát triển Phong trào bảo vệ môi trường phát triển mạnh, sản phẩm thân thiện môi trường từ giấy ưa chuộng hơn, hứa hẹn tiềm phát triển không nhỏ cho ngành, đặc biệt lĩnh vực giấy bao bì thực phẩm, thay cho sản phẩm nhựa dùng lần… Ngành giấy ô nhiễm mơi trường [2] Nhìn chung trình độ cơng nghệ ngành giấy Việt Nam lạc hậu Điều gây ô nhiễm môi trường trầm trọng làm giảm lực cạnh tranh ngành giấy 1.2 Hiện Việt Nam có phương pháp sản xuất bột giấy phương pháp sử dụng hóa chất, phương pháp cơ-lý, phương pháp tái chế giấy loại, phương pháp sử dụng nhiều hóa chất, lượng tạo sản phẩm sản xuất giấy in báo, sản phẩm khơng địi hỏi chất lượng cao v.v Công nghệ sản xuất bột giấy bao gồm công nghệ bột sulfat tẩy trắng, công nghệ sản xuất bột theo phương pháp hóa nhiệt cơ, phương pháp xút khơng thu hồi hóa chất, cơng nghệ sản xuất theo phương pháp kiềm lạnh – công nghệ lạc hậu dẫn tới vấn đề môi trường Theo số liệu thống kê nước có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn mơi trường cho phép, cịn hầu hết nhà máy khơng có hệ thống xử lý nước thải có chưa đạt yêu cầu nên gây vấn nạn môi trường trầm trọng Theo thống kê nước thải sở công nghiệp giấy bột giấy Việt Nam có độ pH trung bình 9-11, số nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD) cao, lên đến 700mg/l 2.500 mg/l Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép Đặc biệt nước thải có chứa kim loại nặng, phẩm màu, xút Lượng nước thải gây ô nhiễm trầm trọng môi trường xung quanh Về công nghệ sản xuất giấy, từ năm 1998, hầu hết doanh nghiệp sản xuất giấy in viết Việt Nam chuyển sang công nghệ xeo giấy môi trường kiềm tính, nhờ chất lượng sản phẩm nâng lên, tiết kiệm nguyên vật liệu sản xuất giấy bao bì sử dụng cơng nghệ xeo giấy mơi trường axít phương pháp đơn giản lạc hậu Bên cạnh quy mơ sản xuất doanh nghiệp giấy nhỏ 46% doanh nghiệp công suất 1.000 tấn/năm, 42% công suất từ 1.000-10.000 tấn/năm, có doanh nghiệp cơng suất 50.000 tấn/năm Cơng suất trung bình Việt Nam 5.800 giấy 13.000 bột/năm thấp nhiều so với cơng suất trung bình nước có cơng nghiệp giấy phát triển Đức, Phần Lan thấp so với nước có trình độ phát triển tương đương Thái Lan Indonesia Bên cạnh cơng nghệ lạc hậu gây lãng phí nguyên vật liệu, tăng cao chi phí sản xuất làm giảm lực cạnh tranh ngành giấy Theo ngiên cứu chuyên gia ngành, hiệu qui mơ trung bình doanh nghiệp sản xuất bột giấy loại giấy khác, giấy in viết, giấy vàng mã bìa tương ứng 57%, 77%, 81%, 70,2% 91% CHƯƠNG NƯỚC THẢI VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI Đánh giá nước thải 2.1.1 Đặc tính lý học Đặc tính lý học nước thải bao gồm: Nhiệt độ, hàm lượng chất rắn, màu mùi 2.1 a) Nhiệt độ Nhiệt độ nước thay đổi theo mùa năm Nước bề mặt Việt Nam dao động từ 14,3 - 33,5o C Nhiệt độ nước thải thường cao so với nguồn nước ban đầu, có gia nhiệt vào nước từ đồ dùng gia đình máy móc sản xuất Sự thay đổi nhiệt độ nước thải ảnh hưởng đến số yếu tố khác tốc độ lắng hạt rắn lơ lửng, độ oxy hòa tan hoạt động sinh hóa khác nước thải b) Hàm lượng chất rắn Nước chiếm 99,9% nước thải, 0,1% thành phần rắn khiến nước thải không suốt Một số tiêu thể hàm lượng rắn dòng thải lỏng Độ đục, tổng rắn lơ lửng (TSS), tổng rắn hòa tan (TDS) c) Màu Nước khơng có màu, nước có màu biểu nước bị ô nhiễm Nếu bề dày nước lớn, ta có cảm giác nước có màu xanh nhẹ nước hấp thụ chọn lọc số bước sóng định ánh sáng mặt trời Nước có màu xanh đậm chứng tỏ nước có chất phú dưỡng thực vật phát triển mức sản phẩm phân hủy thực vật chết Quá trình phân hủy chất hữu làm xuất axit humic (mùn) hịa tan làm nước có màu vàng Nước thải nhà máy, cơng xưởng, lị mổ… có nhiều màu sắc khác Nước có màu tác động đến khả xuyên qua ánh sáng mặt trời qua nước, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái Màu hóa chất gây nên độc hại với sinh vật nước Cường độ màu thường xác định phương pháp đo quang sau lọc chất vẩn đục Tiêu chuẩn nước ăn uống < 15 TCU (TCU đơn vị tính độ màu - True color unit) d) Mùi vị Nước không mùi, không vị Nước có mùi lạ triệu chứng nước bị nhiễm Mùi vị nước gây hai nguyên nhân chủ yếu: - Do sản phẩm phân hủy chất hữu nước - Do nước thải có chứa chất khác nhau, màu mùi vị nước đặc trưng cho loại Mùi vị nước xác định theo cường độ tương đối quy ước Tiêu chuẩn nước uống phải khơng có mùi, vị lạ 2.1.2 Đặc tính hóa học Đặc tính hóa học nước thải gồm có: độ pH, Oxy hịa tan, nhu cầu oxy hóa sinh học, nhu cầu oxy hóa hóa học, hàm lượng Nitơ, hàm lượng photpho, hàm lượng kim loại nặng chất hoạt động bề mặt a) Độ pH Hàm lượng ion H+ tiêu quan trọng nước nước thải Đây yếu tố quan trọng trình xử lý nước thải phương pháp hóa học phương pháp sinh học Giống nước, nước thải chia thành nước trung tính, nước mang tính axit kiềm phụ thuộc vào độ pH dòng thải: - pH = 7: dịng thải trung tính pH > 7: dịng thải mang tính kiềm pH < 7: dịng thải mang tính axit Trong dịng thải cơng nghiệp thường có pH > pH < 10 b) Oxy hòa tan (DO) Oxy hòa tan (DO) nước cần thiết cho q trình hơ hấp sinh vật thủy sinh trình tự làm nước Oxy hịa tan tạo nhờ q trình hịa tan oxy khí vào nước nhờ trình quang hợp tảo lồi thực vật thủy sinh Nồng độ DO phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhiệt độ, áp suất khí quyển, tốc độ dịng chảy đặc biệt có mặt chất hữu vi sinh vật Khi DO thấp, loài thủy sinh giảm hoạt động chết Do vậy, DO số quan trọng để đánh giá độ ô nhiễm nước Thực tế, độ oxy hịa tan có ảnh hưởng nhiều đến đặc tính nước thải Nếu dịng nước thải có DO q thấp thường có mùi thối, sẫm mầu (thường có màu đen) c) Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD) Nhu cầu oxy hóa sinh học nhu cầu oxy sinh học thường viết tắt BOD, lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu có nước vi sinh vật hiếu khí Như BOD tiêu để đánh giá hàm lượng chất hữu dễ phân hủy sinh học tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước thải BOD5 số BOD ngày d) Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD) Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD) lượng oxy cần thiết cho q trình oxy hóa tồn chất hữu có nước thành CO2 nước Chỉ số COD sử dụng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu nước thải ô nhiễm nước tự nhiên COD BOD số định lượng chất hữu nước có khả bị oxy hóa BOD cho biết lượng chất hữu dễ bị phân hủy vi sinh vật nước, COD cho biết tổng lượng chất hữu có nước bị oxy hóa tác nhân hóa học Do tỷ số COD:BOD ln lớn e) Hàm lượng Nitơ Nito có nước thải thường hợp chất protein sản phẩm phân hủy amoni, nitrit, nitrat Chúng có vai trị quan trọng hệ sinh thái nước, Trong nước cần thiết có lượng nito thích hợp, đặc biệt nước thải, mối quan hệ BOD với N P có ảnh hưởng lớn đến hình thành khả oxy hóa bùn hoạt tính Vì vậy, nước thải, số tổng nitơ, amoni, nitrit nitrat số quan trọng cần xác định trước đưa lựa chọn công nghệ xử lý f) Hàm lượng Photpho 3− 2− Photpho tồn nước dạng H2 PO− , HPO4 , PO4 polyphosphate Na3 (PO3 )6 photpho hữu Đây nguồn dinh dưỡng cho thực vật thủy sinh, gây ô nhiễm góp phần thúc đẩy tượng phú dưỡng thủy vực Hàm lượng P thừa nước thải làm cho loại tảo thực vật lớn phát triển nhanh chóng, làm che lấp bề mặt thủy vực, hạn chế lượng oxy khơng khí hịa tan vào nước Sau tảo thực vật thủy sinh tự chết phân hủy gây thiếu oxy hòa tan làm cho sinh vật thủy sinh bị tiêu diệt Trong nước thải, số tổng photpho phosphate xác định để đánh giá chất lượng nước thải đưa lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thích hợp g) Hàm lượng kim loại nặng Hầu hết kim loại nặng có độc tính cao người động vật Nước thải có chứa kim loại nặng thường dịng thải cơng nghiệp với số kim loại asen (As), chì (Pb), cadimi (Cd), crom (Cr), v.v h) Chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt chất hữu gồm hai phần: kỵ nước ưa nước, tạo nên hịa tan chất có dầu nước Nguồn tạo chất hoạt động bề mặt việc sử dụng chất tẩy rửa sinh hoạt cơng nghiệp Sự có mặt chất hoạt động bề mặt nước thải có ảnh hưởng đến tất giai đoạn xử lý Các chất làm cản trở trình lắng hạt lơ lửng, tạo nên tượng sủi bọt cơng trình xử lý, kìm hãm q trình xử lý sinh học 2.1.3 Đặc tính vi sinh Trong nước thải phát sinh từ bệnh viện, nước thải chăn ni, nước thải sinh hoạt,…thì lượng vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt vi khuẩn gây bệnh đường ruột, lây lan qua đường tiêu hóa E-coli loại vi khuẩn phổ biến loại nước thải Nó tồn mơi trường điều kiện khắc nghiệt nhất, E-coli chọn làm tiêu chí để đánh giá chất lượng nước thải Trong nước thải, đặc biệt nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi sinh vật có sẵn phân người phân động vật Trong có nhiều vi sinh vật gây bệnh đường tiêu hóa tả, lỵ, thương hàn,…Vi khuẩn thường chia làm nhóm: Coliform, Streptococcus Clostridium Đối với loại trên, người ta thường chọn E.coli làm sinh vật thị cho tiêu vệ sinh với lý do: E.coli đại diện cho nhóm vi khuẩn quan trọng việc đánh giá mức độ vệ sinh có đủ tiêu chuẩn lý tưởng cho nhóm sinh vật thị Nó xác định theo phương pháp phân tích vi sinh vật học bình thường phịng thí nghiệm điều kiện thực địa CHƯƠNG Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp QCVN 40 : 2011 / BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp : - Nước thải công nghiệp nước thải phát sinh từ q trình cơng nghệ sở sản xuất, dịch vụ công nghiệp (sau gọi chung sở công nghiệp), từ nhà máy xử lý nước thải tập trung có đấu nối nước thải sở công nghiệp - Nguồn tiếp nhận nước thải là: hệ thống nước thị, khu dân cư; sông, suối, khe, rạch; kênh, mương; hồ, ao, đầm; vùng nước biển ven bờ có mục đích sử dụng xác định - Giá trị 𝐶𝑚𝑎𝑥 giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nước thải không vượt giá trị Cmax tính tốn sau : Cmax = C x Kq x Kf Trong : PT 3.1 Kq hệ số nguồn tiếp nhận nước thải Kf hệ số lưu lượng nguồn thải Các giá trị C , Kq , Kf quy định theo bảng dưới: Bảng 3.1 Bảng xác định C TT Thông số Giá trị C Đơn vị Nhiệt độ o Màu C A B 40 40 Pt/Co 50 150 pH - đến 5,5 đến BOD5 (20oC) mg/l 30 50 COD mg/l 75 150 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 Asen mg/l 0,05 0,1 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 Chì mg/l 0,1 0,5 10 Cadimi mg/l 0,05 0,1 11 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 12 Crom (III) mg/l 0,2 13 Đồng mg/l 2 14 Kẽm mg/l 3 15 Niken mg/l 0,2 0,5 16 Mangan mg/l 0,5 17 Sắt mg/l 18 Tổng xianua mg/l 0,07 0,1 19 Tổng phenol mg/l 0,1 0,5 20 Tổng dầu mỡ khoán g mg/l 10 21 Sunfua mg/l 0,2 0,5 22 Florua mg/l 10 23 Amoni (tính theo N) mg/l 10 24 Tổng nitơ mg/l 20 40 25 Tổng photpho (tính theo P) mg/l Clorua 26 (không áp dụng xả vào nguồn nước mặn, nước lợ) mg/l 500 1000 27 Clo dư mg/l 28 Tổng hóa chất bảo vệ thực vật clo hữu mg/l 0,05 0,1 29 Tổng hóa chất bảo vệ thực vật phốt hữu mg/l 0,3 30 Tổng PCB mg/l 0,003 0,01 31 Coliform vi khuẩn /100 ml 3000 5000 32 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 33 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1.0 - Cột A : Xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt - Cột B : Xả vào nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt - Một số tiêu chí khơng sử dụng hệ số: nhiệt độ, pH, màu, coliform, tổng hoạt độ phóng xạ α, tổng hoạt độ phóng xạ β Bảng 3.2 Hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy nguồn tiếp nhận nước thải Lưu lượng dòng chảy nguồn tiếp nhận nước thải (Q) Đơn vị tính: 𝒎𝟑 /𝒔 𝑄 ≤ 50 50 < 𝑄 ≤ 200 200 < 𝑄 ≤ 500 Hệ số Kq 0,9 1,1 8 10 11 Tổng chất rắn hịa tan mg/l mg/l Sunfua (tính theo H2 S) Amoni (tính theo N) mg/l mg/l Nitrat (NO3 ) (tính theo N) Dầu mỡ động, thực vật mg/l Tổng chất hoạt động bề mặt mg/l 3− mg/l Phosphat (PO4 ) (tính theo P) Tổng Coliforms MPN/100 ml 500 1.0 30 10 3000 1000 4.0 10 50 20 10 10 5000 Bảng 3.6 Giá trị hế số K ứng với loại hình sở dịch vụ, sở cơng cộng chung cư Loại hình sở Quy mơ, diện tích sử dụng sở Khách sạn, nhà nghỉ Từ 50 phòng khách sạn xếp hạn trở lên Dưới 50 phòng Trụ sở quan, văn Lớn 10.000 phòng, trường học, m2 sở nghiên cứu Dưới 10.000 m2 Cửa hàng bách hóa, Lớn 5.000 m2 siêu thị Dưới 5.000 m2 Chợ Lớn 1.500 m2 Dưới 1.500 m2 Nhà hàng ăn uống, Lớn 500 m2 cửa hàng thực phẩm Dưới 500 m2 Cơ sở sản xuất, doanh Từ 500 người trở lên trại lực lượng vũ Dưới 500 người trang Khu chung cư, khu Từ 50 hộ trở lên dân cư Dưới 50 hộ Giá trị hệ số K 1.0 1.2 1.0 1.2 1.0 1.2 1.0 1.2 1.0 1.2 1.0 1.2 1.0 1.2 10 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 4.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật sản xuất giấy Đối với sản phẩm sản xuất có tiêu chuẩn kỹ thuật riêng, ngành sản xuất giấy vây Dưới vài tiêu chuẩn giấy sản xuất: Hình 4.1 Tiêu chuẩn quốc gia giấy in [3] 11 Hình 4.2 Tiêu chuẩn quốc gia giấy viết [4] 4.2 Quy trình sản xuất Các cơng đoạn quy trình sản xuất giấy thể hình sau: 12 Hình 4.3 Quá trình sản xuất giấy [5] - 4.2.1 Gia cơng ngun liệu thơ Nguồn ngun liệu đầu vào bao gồm: + Gỗ: Có nguồn gốc từ rừng quản lý trì bền vững, vận chuyển nhà máy, tách vỏ (làm nguyên liệu, chất đốt cho khâu sau), lõi cắt nghiền nhỏ thành dăm bào, tẩy rửa vệ sinh, trộn với nước phụ chất đủ tạo thành hỗn hợp nguyên liệu + Giấy tái chế: Có nguồn gốc từ loại giấy qua sử dụng, tập trung nhà máy, nghiền nhỏ thành bột, loại bỏ mực in chất kết dính, tẩy rửa vệ sinh, trộn với nước phụ chất đủ tạo thành hỗn hợp nguyên liệu - Dịng thải q trình gia cơng ngun liệu thơ bao gồm: chất hữu hồ tan, đất, đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây… 13 Hình 4.4 Gia công nguyên liệu thô (xay gỗ thành dăm bào) - - 4.2.2 Nấu rửa nguyên liệu Sau gia công nguyên liệu xong, bột gỗ tiến hành tách thành phần Cenllulose khỏi nguyên liệu ban đầu Thời gian nấu trung bình khoảng từ 12 – 15 tiếng, lúc sợi tách khỏi thành phần cứng tách Cellulose Sau nấu xong, thực rửa bột để tách Cenllulose khỏi dung dịch nấu Dịng nước thải cơng đoạn chứa phần lớn chất hữu hịa tan, hóa chất nấu phần xơ sợi gọi dịch đen Dịch đen bao gồm 70% thành phần hữu 30% thành phần vô Ở nhà máy lớn, dịch đen thu hồi tái sử dụng phương pháp đặc, đốt Dịng thải sau tái sử dụng gọi nước ngưng, mức độ ô nhiễm nước ngưng phụ thuộc vào khả xử lý dịch đen nhà máy 14 Hình 4.5 Nồi nấu đẳng nhiệt - - 4.2.3 Tẩy trắng bột giấy Sau nấu tách bột, bột giấy tiếp tục đem tẩy trắng Tẩy trắng giúp bột giấy loại bỏ thành phần lignin (Lignin hợp chất cao phân tử có cấu trúc vơ định hình Nó thành phần cấu tạo hầu hết thành tế bào thực vật cạn, liên kết tế bào, sợi mạch Lignin polymer tự nhiên phong phú thứ hai giới, sau cellulose) chất khơng phải Cenllulose cịn sót lại Dịng thải từ công đoạn tẩy trắng chất tẩy dạng độc hại, có khả tích tụ sinh học thể sống khó phân hủy sinh học Dịng thải có số BOD, COD cao 15 Hình 4.6 Hệ thống tẩy trắng bột giấy - - 4.2.4 Nghiền bột giấy Quá trình làm tăng bề mặt, tăng độ mềm mại hình thành nên độ bền tờ giấy Sau công đoạn nghiền bột, bột giấy trộn với chất độn chất phụ gia để đưa đến phận xeo giấy Dòng thải chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy dạng lơ lửng chất phụ gia nhựa thông, phẩm màu, cao lanh Dịng thải q trình có số SS, BOD5, COD cao (SS: nồng độ chất rắn lơ lửng nguồn nước) Hình 4.7 Cơng đoạn nghiền bột giấy - - 4.2.5 Xeo giấy Đây cơng đoạn cuối để hồn thiện bột giấy Cơng đoạn cần sử dụng lưới seo, nước lọt qua mắt lưới giữ lại bột mịn phía bề mặt lưới Cuối cùng, tạo thành tờ giấy có kích thước theo u cầu Trong q trình sản xuất xeo giấy, chất thải dư lượng chất đưa vào nhằm phối trộn kết dính bột giấy (xenlulozo) q trình xeo để tạo loại sản phẩm giấy 16 Hình 4.8 Cơng đoạn xeo giấy - 4.2.6 Nước thải khác Trong q trình sản xuất giấy cịn phát sinh thêm nguồn nước thải khác là: + Nước thải từ trình rửa thiết bị, rửa sàn, nước chảy tràn: Nước thải từ q trình có thêm hàm lượng chất lơ lửng chất rơi vãi loại bỏ qua lọc rác lắng + Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt thường không quan tâm xả thẳng vào hệ thống thoát nước sau bể tự hoại 17 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 5.1 - - Các biện pháp giảm chất ô nhiễm nước thải [5] Bảo quản làm nguyên liệu đầu vào phương pháp khơ (Nhóm phương pháp làm khơ: sàng, chà, khí động, đánh bóng, làm từ trường,… ) giảm lượng nước rửa Dùng súng phun tia để rửa máy móc, thiết bị, sàn,… giảm lượng nước đáng kể so với rửa vịi Hình 5.1 Súng phun tia - Thay đổi công nghệ tách dịch đen khỏi bột thiết bị hình trống thơng thường ép vít tải, ép hai dây lọc chân không để giảm thể tích dịng thải - Bảo tồn nước, tránh thất thoát hơi, chảy tràn nước 5.2 - Các biện pháp giảm thiểu nước thải [5] Xử lý dịch đen để giảm nhiễm chất hữu khó phân hủy sinh học lignin (Lignin hợp chất cao phân tử có cấu trúc vơ định hình Nó thành phần cấu tạo hầu hết thành tế bào thực vật cạn, liên kết tế bào, sợi mạch Lignin polymer tự nhiên phong phú thứ hai giới, sau cellulose), giảm độ màu nước thải, giảm hóa chất cho công đoạn nấu giảm ô nhiễm chất hữu cơ, vơ dịng thải Các phương pháp xử lý dịch đen bao gồm: + Tách dịch đen đậm đặc ban đầu từ lưới gạn bột giấy tuần hồn chúng lại nồi nấu giảm tải lượng kiềm dịng thải + Thu hồi hóa chất từ dịch đen công nghệ cô đặc – đốt – xút hóa giảm tải lượng nhiễm COD tới 85% + Xử lý dịch đen phương pháp yếm khí (Phương pháp yếm khí dùng để lên men bùn cặn sinh trình xử lý phương pháp sinh học, nước thải công nghiệp chứa hàm lượng chất hữu cao Đây phương pháp cổ điển dùng để ổn định bùn cặn, 18 vi khuẩn yếm khí phân hủy chất hữu cơ) làm giảm tải lượng ô nhiễm hữu từ 30 đến 40% - Thay hóa chất tẩy thơng thường clo hợp chất clo 𝐻2 𝑂2 (hay gọi nước oxy già chất oxy hóa dạng lỏng suốt, đặc tính nhớt, có thuộc tính oxy hóa mạnh, chất tẩy trắng mạnh sử dụng chất tẩy uế, làm chất oxy hóa) hay 𝑂3 (Ozon sử dụng để tẩy trắng đồ vật tiêu diệt vi khuẩn Ozon không tạo thành hợp chất hữu chứa clo, chúng không tồn nước sau xử lý, số hệ thống cho thêm chút ozon vào để ngăn cản phát triển vi khuẩn đường ống) để hạn chế clo tự tạo AOX (AOX - Absorable Organic Halides: Hợp chất Halogen hữu dễ hấp thụ sinh trình tẩy trắng bột Clo & hợp chất Clo AOX có khả tích tụ thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn hệ sinh thái nguồn nước, gây số bệnh mãn tính hay ung thư người động vật) dòng thải - Thu hồi bột giấy xơ từ dòng nước thải để sử dụng lại nguồn nguyên liệu đầu, đặc biệt dịng thải từ cơng đoạn nghiền xeo giấy - Tránh rơi vãi, tổn thất hóa chất pha trộn sử dụng Các phương pháp xử lý nước thải [6] 5.3.1 Phương pháp lắng Lắng khâu quan trọng dây chuyền công nghệ xử lý nước thải Các loại bể lắng thiết kế để loại trừ khỏi nước hạt cặn lơ lửng có khả lắng xuống đáy bể lắng trọng lực Có loại lắng xử lý nước thải sau: 5.3 - Lắng loại I ( Lắng hạt riêng lẻ ): Là trình lắng hạt hỗn hợp huyền phù (huyền phù hỗn hợp gồm chất rắn lơ lửng chất lỏng, sau thời gian lắng xuống đáy) nồng độ thấp Các hạt lắng hồn tồn riêng biệt khơng có tác động qua lại với - Lắng loại II ( Lắng keo tụ ): Là trình lắng hạt kết tụ hỗn hợp huyền phù loãng, hạt rắn kêt hợp lại với làm tăng khối lượng hạt lắng lắng nhanh - Lắng loại III ( Lắng vùng ): gồm lắng tập thể lắng chen Trong công nghiệp giấy, phương pháp lắng dùng để tách chất rắn dạng bột hay xơ sợi, trước hết dịng thải từ cơng đoạn nghiền xeo giấy Với mục đích thu hồi lại xơ sợi, bột giấy thường dùng thiết bị lắng hình phễu Trong q trình lắng cần phải tính tốn thời gian lưu thích hợp với thời gian lưu dài dễ có tượng phân hủy yếm khí, bùn lắng không lấy thường xuyên 19 5.3.2 Phương pháp đơng keo tụ hóa học Q trình lắng tách hạt rắn huyền phù tách chất dạng keo hịa tan chúng hạt rắn có kích thước nhỏ Việc khử hạt keo rắn để lắng địi hỏi trước hết cần trung hịa điện tích chúng, thứ đến liên kết chúng với Q trình trung hịa điện tích thường gọi q trình đơng tụ (coagulation) cịn q trình tạo thành bơng lớn từ hạt nhỏ gọi trình keo tụ (flocculation) Dùng phương pháp công nghiệp giấy để xử lý hạt rắn dạng lơ lửng, phần chất hữu hòa tan, hợp chất photpho, số chất độc khử màu Phương pháp đơng keo tụ xử lý trước sau xử lý sinh học Các chất keo tụ thông thường phèn sắt, phèn nhôm vôi Đối với loại phèn cần điều chỉnh pH nước thải giá trị thích hợp, chẳng hạn phèn nhôm pH từ đến 7, phèn sắt từ đến 11 dùng vơi pH >11 5.3.3 Phương pháp sinh học Phương pháp sinh học quy trình xử lý nước thải lợi dụng hoạt động, sống sinh trưởng vi sinh để đồng hóa chất hữu có nước thải, biến chất hữu thành khí vỏ tế bào vi sinh để loại khỏi nước, chia làm hai loại quy trình xử lý: Xử lý hiếu khí xử lý yếm khí Trong xử lý nước thải từ công nghiệp giấy, người ta dùng phương pháp để xử lý hợp chất hữu dạng tan Nước thải công nghiệp giấy bột giấy có tải lượng nhiễm chất hữu cao, đặc biệt có chứa hàm lượng hợp chất lignin cao dịng thải xí nghiệp Các hợp chất lignin chất khơng có khả phân hủy hiếu khí phân hủy yếm khí chậm Do trước đưa nước thải vào xử lý sinh học dịch đen trình sản xuất bột giấy cần xử lý cục để tách lignin 5.4 Ví dụ hệ thống xử lý nước thải 5.4.1 Tổng quan Hình 5.2 Cơng nghệ xử lý nước thải sản xuất giấy [7] 20 Công ty TNHH Cơng nghệ Mơi trường Hịa Bình Xanh thành lập với sứ mệnh “Vì mơi trường phát triển bền vững” hoạt động kinh doanh chủ yếu lĩnh vực môi trường Cung cấp Dịch vụ tư vấn hồ sơ môi trường; Tư vấn, thiết kế thi công chuyển giao cơng nghệ: Xử lý nước thải, Xử lý khí thải, Xử lý nước sạch; Cung cấp, gia công thiết bị, vật liệu xử lý môi trường Nước thải sản xuất giấy bột giấy theo mương dẫn qua song chắn rác đến hố thu Tại nước thải bơm trực tiếp qua bể điều hòa bơm chìm hoạt động ln phiên Bể điều hịa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước, ổn định thành phần chất dòng thải hệ thống xử lý Trong bể điều hịa, hệ thống phân phối khí sử dụng để cấp khí nhằm ổn định chất lượng nước thải, tránh trường hợp xảy kỵ khí lắng bùn cặn Nước thải sản xuất giấy bột giấy tiếp tục chảy qua bể phản ứng Tại nước thải pha trộn với hóa chất keo tụ có mặt hóa chất PAC, polymer hạt cặn lơ lửng có kích thước nhỏ liên kết với tạo thành bơng cặn có kích thước lớn có khả lên dễ dàng lực đẩy hệ thống bọt khí bể tuyển Nước thải chảy vào bể tuyển DAF với hệ thống cấp khí hịa tan giúp cặn lên thu ống trung tâm nhờ hệ thống gàu vớt bùn bề mặt Bùn đưa qua bể chứa bùn, sau đưa qua sân phơi bùn Nước sau bể tuyển bơm vào bể Oxic Tại đây, trình xử lý sinh học hiếu khí dựa vào sống hoạt động vi sinh vật để oxi hóa chất hữu dạng hịa tan dạng keo có nước thải, biến chất có khả phân hủy sinh học thành chất ổn định nhờ vào lượng oxi hòa tan nước Sản phẩm cuối CO2, nước, chất vô khác tế bào sinh vật Hầu hết chất ô nhiễm hữu sử dụng để trì sống vi khuẩn Từ bể Oxic, nước thải bơm vào bể lắng, diễn trình tách bùn hoạt tính nước thải xử lý Bùn sau bể lắng, phần bùn hoạt tính bơm bùn tuần hoàn bơm trở bể Oxic để trì chức sinh học giữ nồng độ bùn bể mức ổn định, phần lại đưa bể chứa bùn Từ bể lắng, nước thải bơm lên bồn lọc áp lực để loại bỏ chất rắn lơ lững cịn sót lại trình xử lý Sau qua lọc áp lực, nước đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN12:2015/BTNMT 21 5.4.2 Các cơng đoạn Hình 5.3 Các cơng đoạn xử lý nước thải [8] Nước thải từ quy trình sản xuất bột giấy nước thải từ quy trình xeo giấy đưa qua song chắn rác nhằm mục đích giữ lại tạp chất thơ (chủ yếu rác) có nước thải Sau nước đưa qua bể lắng cát, để lắng tạp chất vô đảm bảo cho qúa trình xử lý sau, cát từ bể lắng dẫn đến sân phơi cát để làm nước đem chôn lắp trải đường Tiếp theo nước thải đưa vào hố thu nhằm mục đích điều chỉnh pH mức thích hợp Nước tiếp tục đưa sang bể điều hịa nhằm mục đích ổn định lưu lượng nồng độ Tại bể điều hịa, chúng tơi xếp đĩa phân phối khí thơ nhằm mục đích mục tiêu hịa trộn đồng nước thải tồn diện tích s quy hoạnh bể, ngăn ngừa tượng kỳ lạ lắng cặn bể, sinh mùi khó chịu Điều hịa lưu lượng phương pháp áp dụng để khắc phục vấn đề sinh xấp xỉ lưu lượng, cải tổ hiệu hoạt động sinh hoạt giải trí trình xử lý Bơm lắp đặt bể điều hòa để đưa nước lên khu cơng trình xây dựng phía sau 22 Từ bể điều hòa nước bơm trực tiếp sang bể keo tụ tạo bơng, nhằm mục đích keo tụ giảm lượng chất rắn lơ lửng Nước tiếp tục chảy sang bể lắng I để vô hiệu cặn sinh q trình keo tụ tạo bơng Ở ta thu hồi bột phần bùn đưa sang bể chứa bùn Nước thải đưa sang bể sinh học kỵ khí, tương hỗ update phần dinh dưỡng cho nước thải nhằm mục đích xử lý BOD, COD nước Đặc trưng q trình yếm khí thời gian lưu nước lớn, kích thước khu cơng trình xây dựng xử lý tăng lên, đồng thời nên phải đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt độ nước thải Sau nước từ bể kỵ khí đưa sang bể sinh học hiếu khí Bể Aerotank có trách nhiệm xử lý chất hữu cịn sót lại nước thải Tại bể Aerotank mắt q trình oxi hóa chất hữu hòa tan dạng keo nước thải tham gia vi sinh vật hiếu khí Trong bể Aerotank có khối mạng lưới hệ thống sục khí khắp diện tích s quy hoạnh bể nhằm mục đích đáp ứng oxi, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển phân giải chất nhiễm Vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ chất hữu dạng keo hòa tan có nước để sinh trưởng Vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng bùn dễ lắng gọi bùn hoạt tính Khi vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính Hàm lượng bùn hoạt tính nên trì nồng độ khoảng chừng 2500 – 4000 mg/l Do đó, phần bùn lắng bể lắng bơm tuần hoàn trở lại vào bể Aerotank để đảm bảo nồng độ bùn định bể Nước thải sau xử lý sinh học có mang theo bùn hoạt tính nên phải vô hiệu trước vào bể tiếp theo, bể lắng có trách nhiệm lắng tách bùn hoạt tính khỏi nước thải Nước thu mặt phẳng bể lắng thông qua máng tràn cưa Nước thải sau bể lắng tự chảy sang bể khử trùng Clorine nhằm mục đích đáp ứng tiêu Coliform nước thải xả mơi trường tự nhiên thiên nhiên bên phía ngồi 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] DATTIN, "tuilocbui.com," CƠNG TY TNHH LỌC CƠNG NGHIỆP ĐẠT TÍN, [Online] Available: https://tuilocbui.com/nganh-giay-va-bao-ve-moitruong/ [2] PHỊNG PHÂN TÍCH - CTCK HABUBANK, "Báo cáo tóm tắt ngành giấy Việt Nam," Chi hội II, HIệp hội giấy - bột giấy Việt Nam, 2014 [3] "TCVN 6886:2017, Tiêu chuẩn quốc gia giấy in" [4] "TCVN 5899:2017, Tiêu chuẩn quôc gia giấy viết" [5] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, Hà Nội: Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2006 [6] Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, Hà Nội: Nhà xuất xây dựng, 2004 [7] HBX, "hoabinhxanh.vn," [Online] Available: https://hoabinhxanh.vn/congnghe-xu-ly-nuoc-thai-san-xuat-giay-va-bot-giay/ [Accessed 28 12 2016] [8] Thiên Kiều, "Sốt.VN," [Online] Available: https://www.xn stj9s.vn/2022/09/huong-dan-so-o-xu-ly-nuoc-thai-nha-may.html [Accessed 08 09 2022] 24