Các tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng nước mặt và nước thải ngành công nghiệp giấy

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU Phần I: TỔNG QUAN .5 I NƯỚC THẢI Định nghĩa Phân loại nước thải II NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY VÀ NƯỚC THẢI BỀ MẶT .5 Nước thải ngành giấy 1.1 Ngành công nghiệp giấy 1.2 Các nguồn phát sinh nước thải đặc tính nước thải ngành giấy Nước thải bề mặt III MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC THẢI .8 Các tiêu vật lý .8 1.1 Độ đục 1.2 Độ màu 1.3 Độ cứng nước 1.4 Hàm lượng chất rắn nước .9 1.5 Mùi, vị nước 1.6 Độ phóng xạ nước 10 Các tiêu hóa học 10 2.1 Hàm lượng Oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen) .10 2.2 Nhu cầu Oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand) 10 2.3 Nhu cầu Oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand) 11 2.4 Độ pH nước 12 Các tiêu vi sinh 12 Các tiêu chuẩn quốc gia chất lượng nước mặt nước thải ngành công nghiệp giấy 13 III CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 13 Các phương pháp học 13 1.1 Lọc qua song chắn lưới chắn .13 1.2 Lưới lọc 14 1.3 Lắng .14 1.4 Lọc .14 1.5 Tách hạt rắn lơ lửng tác dụng lực ly tâm lực nén 15 1.5.1 Xyclon thủy lực 15 1.5.2 Máy ly tâm 15 Các phương pháp hóa lý 15 2.1 Đông tụ keo tụ 15 2.2 Tuyển .17 2.3 Hấp phụ 19 2.3.1 Than hoạt tính 19 2.3.2 Khoáng Bentonit .20 2.3.3 Khoáng Diatomit .20 2.4 Trao đổi ion 20 2.5 Các phương pháp điện hóa 22 2.5.1 Điện phân dung dịch 22 2.5.2 Đông tụ điện 23 2.5.3 Tuyển điện 23 Các phương pháp hóa học .24 3.1 Phương pháp trung hòa 24 Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp 3.2 Oxy hóa khử 25 Các phương pháp sinh học 26 4.1 Phương pháp hiếu khí 27 4.2 Phương pháp yếm khí 27 Phần II: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 29 I Các phương pháp kiểm tra chất lượng nước 29 Phương pháp đo độ màu nước 29 1.1 Dụng cụ hóa chất .29 1.2 Cơ sở phương pháp 29 1.3.Các bước tiến hành 29 1.3.1 Chuẩn bị dung dịch 29 1.3.2 Cách đo mật độ quang kết .30 Phương pháp đo độ đục 32 2.1 Cơ sở phương pháp 32 2.2 Dụng cụ hóa chất .32 2.3 Cách tiến hành 33 Xác định nhu cầu oxy hóa học – COD 34 3.1 Dụng cụ hóa chất .34 3.2 Cơ sở phương pháp 34 3.3 Cách tiến hành 35 3.4 Tính kết 35 4.Xác định độ pH 35 II Các phương pháp thực nghiệm xử lý nước thải 36 Phương pháp xử lý nước thải sử dụng phèn nhôm 36 Phương pháp xử lý nước thải sử dụng phèn sắt .37 Phương pháp xử lý nước thải sử dụng hỗn hợp phèn nhôm phèn sắt 38 Phần III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 I.KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ GIẤY .40 1.Xử lý AlCl3.6H2O 40 1.1.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ AlCl3.6H2O .40 1.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 42 1.3.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất trợ keo PA đến khả keo tụ 43 2.Xử lý Fe2(SO4)3.xH2O .44 2.1.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ Fe2(SO4)3.xH2O 45 2.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 46 2.3.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất trợ keo PA đến khả keo tụ 47 3.Xử lý kết hợp phèn nhôm & phèn sắt 49 3.1.Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ phèn sắt/phèn nhôm đến khả keo tụ 49 3.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 51 3.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất trợ keo PA đến khả keo tụ 52 II.KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC HỒ BA MẪU 54 1.Xử lý AlCl3.6H2O 54 1.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ AlCl3.6H2O 54 1.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 55 1.3.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất trợ keo PA đến khả keo tụ 57 2.Xử lý Fe2(SO4)3.xH2O .58 2.1.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ Fe2(SO4)3.xH2O 58 2.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 60 2.3.Khảo sát ảnh hưởng lượng chất trợ keo đến khả keo tụ 61 3.Xử lý kết hợp phèn nhôm & phèn sắt 62 Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp 3.1.Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ phèn sắt/phèn nhôm đến khả keo tụ 62 3.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 63 3.3.Khảo sát ảnh hưởng lượng chất trợ keo đến khả keo tụ 64 III.KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH 66 1.Xử lý AlCl3.6H2O 66 1.1.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ AlCl3.6H2O .66 1.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 67 1.3.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất trợ keo PA đến khả keo tụ 69 2.Xử lý Fe2(SO4)3.xH2O .70 2.1.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ Fe2(SO4)3.xH2O 70 2.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 71 2.3.Khảo sát ảnh hưởng lượng chất trợ keo đến khả keo tụ 73 3.Xử lý kết hợp phèn nhôm & phèn sắt 74 3.1.Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ phèn sắt/phèn nhôm đến khả keo tụ 74 3.2.Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả keo tụ 75 3.3.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất trợ keo PA đến khả keo tụ .76 KẾT LUẬN .77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 80 Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Đất nước ta thời kì Cơng nghiệp hóa –Hiện đại hóa, hoạt động sản xuất q trình thị hóa diễn mạnh mẽ Nước ta nước đông dân, nhiên trình độ nhận thức ý thức bảo vệ mơi trường chưa cao Cùng với sở vật chất thiếu thốn, lạc hậu nên dẫn đến tình trạng nhiễm mơi trường trầm trọng, ảnh hưởng sâu sắc đến phát triển đất nước sức khỏe người dân Đây không vấn đề riêng Việt Nam mà vấn đề nóng giới, thách thức lớn quốc gia Điển hình tình trạng nguồn nước có nguy bị cạn kiệt Do yêu cầu cấp thiết đặt cần phải nghiên cứu, tìm kiếm biện pháp hiệu để xử lý nước thải làm nước Chính nên em định chọn đề tài: “Sử dụng phèn nhôm phèn sắt để xử lý nước thải nhà máy giấy số nguồn nước bề mặt” Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp Phần I TỔNG QUAN I NƯỚC THẢI Định nghĩa Nước thải loại nước thải sau trình sinh hoạt & sản xuất người bị thay đổi tính chất ban đầu chúng Phân loại nước thải Thông thường nước thải phân loại theo nguồn gốc phát sinh.Đó sở cho việc lựa chọn biện pháp công nghệ xử lý Theo có loại nước thải sau [6]:  Nước thải sinh hoạt: nước thải từ khu dân cư, công sở, trường học, trung tâm thương mại…  Nước thải công nghiệp: nước thải từ nhà máy, xí nghiệp hoạt động Trong có nước thải sinh hoạt song nước thải công nghiệp chủ yếu  Nước thấm qua: nước mưa thấm vào hệ thống cống nhiều cách khác qua khớp nối, ống có khuyết tật thành hố ga  Nước thải tự nhiên: nước mưa xem nước thải tự nhiên  Nước thải đô thị: chất lỏng hệ thống cống thoát thành phố, hỗn hợp loại nước thải II NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY VÀ NƯỚC THẢI BỀ MẶT Nước thải ngành giấy 1.1 Ngành công nghiệp giấy Giấy nhu cầu cần thiết sống người, phục vụ cho nhiều mục đích khác như: giấy viết, giấy gói, giấy in, giấy sinh hoạt… Giấy sản xuất chủ yếu từ nguồn thực vật, đặc biệt từ gỗ, nhiều phương pháp khác Đồng thời ngành công nghiệp giấy ngành gây nhiều tác động mặt môi trường Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp 1.2 Các nguồn phát sinh nước thải đặc tính nước thải ngành giấy a) Các nguồn phát sinh nước thải nhà máy sản xuất giấy [6]  Dòng thải rửa nguyên liệu: gồm chất hữu hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây…  Dòng thải trình nấu rửa sau nấu: chứa phần lớn chất hữu hịa tan, hóa chất nấu phần xơ sợi Dịng thải có màu tối nên thường gọi dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khơ vào khoảng 25÷35%, tỉ lệ chất hữu vô 70:30  Dịng thải từ cơng đoạn tẩy phương pháp hóa học bán hóa: chứa hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan hợp chất tạo thành chất với chất tẩy dạng độc hại Dịng thải có độ màu, giá trị BOD COD cao  Dịng thải từ q trình nghiền bột xeo giấy: chứa chủ yếu xơ sợi mịn, bột giấy dạng lơ lửng chất phụ gia nhựa thơng, phẩm màu, cao lanh  Dịng thải từ khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn: có hàm lượng chất lơ lửng hóa chất rơi vãi  Nước ngưng trình đặc hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen Mức độ nhiễm nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất b) Đặc tính nước thải ngành giấy Những chất ô nhiễm chủ yếu có nước thải nhà máy giấy:  Vật huyền phù: hạt chất rắn khơng chìm nước, bao gồm chất vơ cơ, cát, bụi, quặng… chất hữu dầu, cặn hữu Nhiều vật huyền phù xả xuống nguồn nước hình thành bãi sợi, tạo q trình lên men, từ tiêu hao oxy hòa tan nước, tác động tới sống vi sinh vật nước Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp  Vật hóa hợp dễ sinh hóa phân giải: thành phần nguyên liệu với số lượng tương đương tan q trình tạo bột xeo giấy dễ sinh hóa phân giải, bao gồm vật có lượng phân tử thấp (chất bán sợi, metanol, axit caperic…) Những chất bị oxy hóa, tiêu hao oxy hòa tan nước, gây hại cho vi sinh vật  Vật hóa hợp khó sinh hóa phân giải: bắt nguồn chủ yếu từ chất đường phân tử lớn lignin nguyên liệu sợi Những chất thường có màu, ảnh hưởng đến chiếu rọi ánh sáng vào nguồn nước Những vật chất gây biến dị thể sinh vật bị hấp thu  Các vật chất có độc: loại có nhiều nước thải công nghiệp giấy colophan axit béo không bão hòa dịch đen, dịch thải đoạn tẩy trắng, dịch thải đoạn rút xút Bên cạnh vật chất độc hại trên, nước thải ngành công nghiệp giấy làm ảnh hưởng nhiều đến trị số pH nguồn nước, làm ngăn cản ánh sáng, tác động đến q trình quang hợp, từ gây cân sinh thái môi trường nước Nước thải bề mặt [11] Nước mặt bao gồm nguồn nước ao, đầm, hồ chứa, sông suối… Do kết hợp từ dòng chảy bề mặt thường xun tiếp xúc với khơng khí nên đặc trưng nước mặt là:  Chứa khí hòa tan, đặc biệt oxy  Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa ao đầm, hồ xảy trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng cịn lại nước có nồng độ tương đối thấp chủ yếu dạng keo  Có hàm lượng chất hữu cao  Có chứa nhiều loại tảo  Chứa nhiều vi sinh vật Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp III MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC THẢI Các tiêu vật lý [11] 1.1 Độ đục Nước ngun chất mơi trường suốt, có khả truyền sáng tốt Nhưng nước có tạp chất huyền phù, cặn rắn lơ lửng, vi sinh vật, hóa chất hịa tan khả truyền ánh sáng nước giảm Dựa vào người ta xác định độ đục nước Nước có độ đục cao nước chứa nhiều tạp chất, khả truyền ánh sáng qua nước giảm Có nhiều phương pháp xác định độ đục nước:  Đo ống đo độ đục Jackson: đơn vị JTU  Đo máy đo độ đục Nephel: đơn vị FTU Theo TCVN, độ đục dặc trưng chiều sâu lớp nước thấy được, gọi độ trong, độ sâu người ta đọc hang chữ tiêu chuẩn Đối với nước sinh hoạt, độ đục phải > 30cm 1.2 Độ màu Nước nguyên chất khơng màu Nước có màu chất bẩn hòa tan nước tạo nên Các chất hữu gây màu nước thường có nguồn gốc từ thực vật sống nước phân hủy nước, chất bào mòn từ đất đá, nước thải sinh hoạt công nghiệp Các phương pháp xác định độ màu so sánh với dung dịch chuẩn ống Nessler, thường dùng dd K2PtCl6 + CaCl2, mg/l K2PtCl6 đơn vị chuẩn màu 1.3 Độ cứng nước Là đại lượng biểu thị hàm lượng ion canxi, magie có nước Nước có độ cứng cao có tác hại ion Ca 2+, Mg2+ phản ứng với axit béo tạo hợp chất khó hịa tan, sinh hoạt gây lãng phí xà phòng, sản xuất muối canxi, magie kết tủa gây trở ngại cho trình sản xuất Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp Khi tính theo hàm lượng CaCO3 nước, người ta chia làm loại:  Nước mềm: chứa < 50mg CaCO3/l  Nước thường: chứa đến 150mg CaCO3/l  Nước cứng: chứa > 300mg CaCO3/l 1.4 Hàm lượng chất rắn nước Chất rắn nước gồm có chất rắn vơ (các muối hịa tan, chất rắn không tan huyền phù, đất cát…) chất rắn hữu (gồm có vi sinh vật, vi khuẩn, động vật, tảo chất rắn hữu vô sinh, phân rác, chất thải công nghiệp…) Các khái niệm:  Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TTS: trọng lượng khơ tính miligam phần cịn lại sau bay lit mẫu nước nồi cách thủy sấy khô 103 oC tới trọng lượng không đổi, đơn vị (mg/l)  Cặn lơ lửng SS: phần trọng lượng khơ tính miligam phần lại giấy lọc lọc lit mẫu nước qua phễu sấy khô 103 oC - 105 oC tới trọng lượng không đổi (mg/l)  Chất rắn hòa tan DS: hiệu tổng lượng cặn lơ lửng TSS cặn lơ lửng SS: DS = TSS - SS  Chất rắn bay VS: phần nung 550 oC thời gian định Phần phần chất rắn bay hơi, phần lại chất rắn không bay 1.5 Mùi, vị nước Các chất khí chất hịa tan nước làm cho nước có mùi vị Các chất gây mùi vị chia thành nhóm:  Các chất gây mùi vị có nguồn gốc vơ cơ: NaCl, MgSO 4, Cl2, ClO2, H2S… Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50 Đồ án tốt nghiệp  Các chất có nguồn gốc hữu chất thải công nghiệp: dầu mỡ, phenol…  Các chất gây mùi từ q trình sinh hóa, hoạt động vi khuẩn, rong tảo như: CH3-S-CH3, C12H22O, C12H18O2… 1.6 Độ phóng xạ nước Nước nhiễm phóng xạ phân hủy phóng xạ nước thường có nguồn gốc từ nguồn nước thải Phóng xạ gây nguy hại cho sống nên độ phóng xạ nước xem tiêu quan trọng chất lượng nước Các tiêu hóa học [6] 2.1 Hàm lượng Oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen) Oxy hòa tan nước phụ thuộc vào yếu tố áp suất, nhiệt độ, đặc tính nguồn nước bao gồm thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh DO lượng Oxy (tính mg) có lit mẫu nước điều kiện nhiệt độ, áp suất định Để xác định DO nước người ta dùng phương pháp iot hay gọi phương pháp Winkler Phương pháp dựa vào q trình oxy hóa: Mn 2+ Mn4+ mơi trường kiềm Mn4+ có khả oxy hóa: I- I2 mơi trường axit Do lượng I2 giải phóng tương đương với lượng oxy hịa tan có nước Lượng I2 xác định phương pháp chuẩn độ với dd Na2S2O3 2.2 Nhu cầu Oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand) BOD lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy chất hữu điều kiện hiếu khí Trong mơi trường nước q trình oxy hóa sinh học xảy vi khuẩn sử dụng oxy hịa tan Vì xác định tổng lượng oxy hịa tan cần thiết cho q trình phân hủy sinh học công việc quan trọng để đánh giá ảnh hưởng dòng thải nguồn nước Phương trình tổng quát: Nguyễn Minh Thái CN Hóa lý-K50