nghiên cứu cải tạo hệ thống xử lý nước thải sản xuất giấy tại công ty cổ phần giấy vĩnh huê

Các đặc trưng tổng quát về các nhà máy giấy và bột giấy châu Á Các nhà máy lớn và hiện nghiền bột hoá học, có thu hồi hiệu quả hoá chất bột cơ học - Xeo và nghiền bột theo thiết kế đương

CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGÀNH GIẤY CHÂU Á

I.1 Các đặc trưng của công nghiệp giấy và bột giấy Châu Á :

Sản xuất giấy và bột giấy ở Châu Á tăng nhanh, tương xứng với toàn bộmức tăng trưởng kinh tế cao trong khu vực (Biểu đồ 1) Các nhà máy mới “xanh”có quy mô thế giới đã đi vào hoạt động Các nhà máy đã không ngừng đầu tư đểnâng cấp nhà máy, cải tiến trang thiết bị nhằm đáp ứng được nhu cầu tăng vọt vềgiấy và các sản phẩm giấy Nhu cầu về các loại giấy gói đặc biệt tăng lên rấtnhanh Mặc dù hoạt động đã được phát triễn gần đây trong khu vực nhưng mứctiêu thụ giấy và giấy bìa trên đầu người vẫn còn thấp ở hầu hết các nước đangphát triễn trong khu vực (Bảng 1)

Biểu đồ 1 Hiệu suất giấy và bìa khu vực châu Á - Thái Bình Dương

01000020000300004000050000600007000080000

Bảng 1 Số liệu thống kê và giấy bìa của một số nước Châu Á

Tiêu thụ trên đầu người (kg)

-(Nguồn : Asia Pacific Papermaker, Vol.6, No.7, July 1996 & Niên giám thống kê Việt Nam, 1994)

Trong số 7 nước tham gia chương trình NIEM (Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia,Malaysia, Philippines, Thái Lan, Việt Nam ), mức hiệu suất của Trung Quốc lớnhơn rất nhiều so với 6 nước còn lại (Biểu đổ 2) Sự chênh lệch này là do TrungQuốc có một số lượng lớn các nhà máy (mặc dù nhiều nhà máy có quy mô cònnhỏ so với tiêu chuẩn thế giới) Indonesia đã trải qua quá trình mở rộng nhanhngành công nghiệp giấy - bột giấy và đã vượt qua Ấn Độ về hiệu suất giấy vàgiấy bìa Malaysia và Thái Lan cũng có các kế hoạch nhằm mở rộng ngành côngnghiệp giấy và bột giấy Gần đây, 2 nước này đã hoàn thành thi công hoặc quyhoạch một số nhà máy mới Theo dự báo trong những năm tới, Indonesia sẽ lànước phát triễn lớn nhất ngành công nghiệp này

Biểu đồ 2 Hiệu suất giấy và giấy bìa ở các nước tham gia dự án NIEM

5000 10000 15000 20000

25000

Phân loại nhà máy :

Công nghiệp giấy và bột giấy ở Châu Á được đặc trưng bởi 3 nhóm loạinhà máy Một là nhóm tương đối ít nhà máy có quy mô thế giới, mới được xâydựng trong vài năm gần đây Các nhà máy này có tính cạnh tranh toàn cầu vànhìn chung đều sử dụng công nghệ tốt nhất hiện có Tiếp đến là nhóm các nhàmáy có quy mô trung bình (có từ 10 – 20 năm tuổi), được xây dựng theo tiêuchuẩn kỹ thuật của những năm cuối thập niên 70 và đầu thập niên 80 Công suấtvà chất lượng sản phẩn của những nhà máy này còn rất thấp, khó có thể cạnhtranh đầy đủ trên phạm vi toàn cầu, nhưng lại phục vụ được cho thị trường trongnước và khu vực Một trong những lý do chính khiến các nhà máy này không theokịp các tiến bộ công nghệ là cho tới gần đây các chính phủ vẫn áp dụng các hàng

rào thuế quan nhập khẩu dể bảo hộ các nhà máy trong nước trước sự cạnh tranhquốc tế Trong một môi trường được bảo hộ, các nhà máy này đã không cải tiếnđể duy trì sức cạnh tranh Cuối cùng là nhóm các nhà máy quy mô nhỏ ở TrungQuốc, Ấn Độ và các nước khác sử dụng các nguyên liệu ngoài gỗ.

Bảng 2 Các đặc trưng tổng quát về các nhà máy giấy và bột giấy châu Á

Các nhà máy lớn và hiện

nghiền bột hoá học, có

thu hồi hiệu quả hoá

chất

bột cơ học

- Xeo và nghiền bột

theo thiết kế đương đại

khoảng 1250 – 2500 tấn/

ngày với mục tiêu sản

xuất cho thị trường thế

giới

- Mức độ kiểm soát

quy trình công nghệ cao

thiểu ô nhiễm tiên tiến

trong và ngoài dây

- Chủ yếu cung cấp từ sợi thảivà/hoặc từ rừng

- Chủ yếu là công nghệ giấykraf nghiền bột hoá học, có hệthống thu hồi hoá chất tương đốihiệu quả

- Sợi tái chế cho các mức yêucầu về văn hoá và công nghiệp

- Các công nghệ và thiết bịtương đối hiện đại

tấn/ngày, có nhiều loại thànhphẩm

- Mức kiểm soát công nghệ vàcác trang thiết bị đo lường trungbình

- Chủ yếu sản xuất cho thịtrường nội địa

- Thường có hệ thống xử lýnước thải

từ sợi thải và/hoặc từsợi ngoài gỗ

- Chủ yếu là côngnghệ xút trong nghiềnbột hoá học

- Chủ yếu là cáccông nghệ/thiết bị lỗithời

- Công suất dưới

100 tấn/ngày, cho thịtrường nội địa đượcbảo hộ

- Đội ngũ sản xuất và

quản lý có kỹ năng

- Cạnh tranh trên các

thị trường thế giới

- Thường thiếu kỹ năng sảnxuất nhưng có thể chấp nhận

- Cạnh tranh trên thị trườngkhu vực

- Có khả năng chủ yếu với tớinguồn vốn trong nước

thị trường vốn tiêu chuẩn

I.2 Tổng quan về sản xuất giấy và bột giấy :

Khái niệm cơ bản trong sản xuất bột giấy là xử lý một nguyên liệu theocách tạo ra được các sợi có các đặc điểm cần sử dụng trong xeo giấy Nguyênliệu sợi có thể là gỗ cứng hay gỗ mềm, các thực vật ngoài gỗ và các phụ phẩmnông nghiệp như tre nứa, rơm, bã mía, vải hoặc các sợi tái sinh Có một số quytrình công nghệ làm bột giấy khác nhau Mỗi quy trình thích ứng với các nguyênliệu sợi khác nhau và các yêu cầu xeo giấy khác nhau Trong các quy trình côngnghệ nghiền bột và xeo giấy, nước được sử dụng chủ yếu làm môi trường vậnchuyển sợi và đôi khi tạo ra các môi trường thích hợp cho các phản ứng hoá họcdiễn ra

Trong hầu hết các quy trình công nghệ nghiền bột, các hoá chất được sửdụng để tạo ra các sợi tự do, để tẩy trắng các sợi tới độ sáng mong muốn hoặc đểphục vụ cho các mục đích cụ thể khác (kiểm soát mức độ lắng đọng, tăng độnhớt, …) Trong tất cả các dạng quy trình công nghệ nghiền bột, điện năng đượcdùng để chạy máy bơm, thiết bị lọc, các băng chuyền và các thiết bị khác, trongkhi nhiệt được sử dụng để tạo ra các mức nhiệt độ cần thiết cho các phản ứng hoáhọc diễn ra

Đầu ra chính của quá trình nghiền bột là bột giấy nhưng cũng kèm theo cácphế liệu và năng lượng dư thừa thải vào không khí và nước Bản thân nước cũng

bị phát tán nhiều vào không khí, bốc hơi từ các dạng lỏng của quy trình côngnghệ, từ các thiết bị và nồi hơi Một lượng nhỏ các hợp chất vô cơ dạng khí như

Sulphur dioxide, Hydro Sulfide và bụi (Natri Sulphate, Natri carbonate) thoát ratừ các hoá chất trong quy trình công nghệ, từ các quá trình nghiền bột hoá họccùng với các chất hữu cơ bay hơi ở mức thấp, từ nguyên liệu sợi (như các chấtchiết xuất), các sản phẩm phản ứng (các sulfide hữu cơ) của các hoá chất vàthành phần gỗ.

Hầu hết nước của các dây chuyền công nghệ cũng được xả ra thành dòngthải mang theo các hoá chất dư thừa từ dây chuyền công nghệ và các sợi hoà tan.Trong quá trình nghiền bột giấy bằng phương pháp hoá học, ở nhà máy nào có hệthống thu hồi hiệu quả thì có thể thu hồi 100% hoá chất đã dùng để nghiền bột.Lượng còn lại và một số hoá chất từ khâu tẩy được thải ra ngoài Đối với các quytrình công nghệ làm bột giấy cơ học và quy trình công nghệ sợi tái chế thì mọihoá chất đã dùng đều bị thải ra Những phế liệu từ nguyên liệu sợi, có thể là cácchất rắn (các đoạn sợi, mảnh vỏ cây) hoặc ở dạng dung dịch như trong trường hợphoà tan với carbon hydrat và ion kim loại vô cơ Nhiệt dư thừa ko được tận dụng

Những đặc điểm cơ bản này của quy trình công nghệ nghiền bột cũng có

cơ sở áp dụng trong xeo giấy mặc dù các mức sử dụng nước, hoá chất và nănglượng trong xeo giấy ít hơn rất nhiều so với nghiền bột Do vậy, tải lượng dòngthải của quá trình xeo giấy thấp hơn tải lượng dòng thải từ nghiền bột

Trong cả quy trình nghiền bột lẫn xeo giấy, các hoá chất dư thừa từ quytrình công nghệ và sản phẩm phản ứng từ các thành phần nguyên liệu sợi với cáchoá chất trong quy trình công nghệ đều được thải ra không khí hoặc xả vào nướcnhư là các dòng chất thải rắn Các sợi và đoạn sợi trong dòng thải nước có tácđộng đến độ trong và câu trúc đáy của các thuỷ vực do làm thay đổi màu sắc,giảm độ xuyên sâu của ánh sáng dẫn đến làm giảm khả năng hoạt động của đờisống thuỷ sinh Các thành phần hoà tan khác gây ra các thuộc tính độc hại đối vớihệ động vật dưới nước

Sợi lấy từ gỗ, các thực vật ngoài gỗ (tre nứa, bã mía, rơm rạ), vải, hoặcgiấy dùng rồi (các sợi tái sinh) hình thành cơ sở cho tất cả các loại giấy và giấybìa Trong tất cả các nguyên liệu sợi này, các sợi được gắn kết với độ chắc chắnnhiều/ít khác nhau Để sản xuất giấy, trước hết cần phải phân loại các sợi riêngtheo từng loại Sau đó xử lý sợi để có được các thuộc tính mong muốn (như độsáng) và phải được làm sạch để loại bỏ các tạp chất và các chất dư thừa.

Sơ đồ1 Sơ đồ dòng đơn giản về các bước chủ yếu trong quy trình nghiền và tẩy giấy hoá học.

X u û l y ù s ơ ïi n g u y e ân l i e äu

được loại bỏ trong quá trình sàng lọc Trong nghiền bột hoá học, dung dịch nướccó chất hoà tan cần phải tiếp tục được cô sau khi rửa sạch và sau đó đem đốttrong lò đốt hoặc nồi hơi để thu hồi nhiệt năng và các hoá chất bột giấy.

Sau khi vận hành nghiền bột, bột giấy thường có màu tối là do màu nguyênliệu hoặc do bột giấy đổi màu trong quá trình nghiền bột Đối với nhiều ứng dụngtrong sản xuất, cần thiết phải khử màu bằng cách tẩy trắng Tuỳ theo loại bộtgiấy, có thể tẩy trắng bằng cách phân huỷ hoặc hoà tan chất có màu (chủ yếu làcác lignin tồn lưu) hoặc bằng cách biến cải chất liệu Cách tẩy thứ nhất có thểdùng Chlorine, Hypochlorine, Chlorine Dioxide và oxygen Cách tẩy thứ hai chủyếu dùng cho bột giấy cơ học hoặc bột tái chế và có thể dùng peroxides hoặcgiảm bớt các tác nhân tẩy như dithionites

Bảng 3 Các hoá chất được sử dụng để tẩy bột giấy

Các oxy hoá Dạng Chức năng Ưu điểm Nhược điểm

Nếu sử dụng không hợp lý có thể làm mất độ dai của bột

Tạo ra clo hữu cơ Hypochlorite

(H)

Dung dịch NaOCl

Oxy hoá, làm sáng màu và hoà tan lignin

Dễ làm và dễ sử dụng

Nếu sử dụng không hợp lý có thể làm mất độ dai của bột

Tạo ra clorofom.

Chlorine

Dioxide (D)

Hoà tan trong nước

- Oxy hoá, làm sáng màu và hoà tan lignin

- Một lượng nhỏ có

Cl 2 bảo vệ bột giấy không bị phân huỷ

Đạt độ trắng cao

Không phân huỷ bột Khử các bụi hạt có hiệu quả

Phải tiến hành ở hiện trường

Tốn kém Tạo ra một số clo hữu cơ

Oxygen (O) Khí sử

dụng với dung dịch NaOH

Oxy hoá và hoà tan lignin

Chi phí hoá chất thấp.

Tạo ra dòng thải không có clo để thu hồi

Sử dụng với lượng lớn phải có thiết bị chuyên dụng

Có thể làm mất độ dai của bột

Hydrogen

pepoxide (P)

Dung dịch 2- 5%

Oxy hoá và làm sáng màu lignin trong bột giấy hoá học, năng suất cao

Dễ sử dụng Chi phí vốn thấp

Tẩy bụi hạt tốn kém và không hiệu quả.

(Nguồn : Nghiên cứu kinh tế & kỹ thuật về giảm thiểu phát tán công nghiệp trong ngành công nghiệp bột giấy, EC contract, Haskoning, Holland 1993)

Các dòng thải của các công đoạn nghiền bột và tẩy trắng có thành phần rấtphức tạp (các hợp chất hữu cơ, vô cơ hoà tan cũng như các chất rắn vô cơ và hữucơ) Các hợp chất hữu cơ hoà tan chủ yếu là các chất gỗ phân huỷ cùng với cácsản phẩm phản ứng liên quan và các hoá chất trong nghiền bột giấy hoặc tẩy

trắng Các chất rắn trong dòng thải chủ yếu gồm có sợi, các mảnh vỏ cây và chấtvô cơ.

Các dòng thải còn chứa nhiều các chất dinh dưỡng dưới dạng các muối vô

cơ gốc nitrogen và phosphorite từ các nguyên liệu sợi và các hoá chất trong quytrình công nghệ Ngoài ra còn có các nồng độ ion kim loại thấp (gốc từ nguyênliệu sợi, các hoá chất sử dụng và thiết bị) và các chất tồn lưu của các chất hữu cơđược sử dụng trong quy trình công nghệ (như các tác nhân chống bọt, Slimicidesvà các tác nhân kiểm soát hắc ín)

Số lượng chất thải rắn lớn nhất do một nhà máy bột giấy tạo ra có thểthường là vỏ cây và/hoặc các phế liệu từ nguyên liệu Sợi, bùn hoá chất và sinhhọc ở khâu xử lý dòng thải cuối đường ống cũng góp phần đáng kể vào tải lượngchất thải rắn cũng như bùn chứa sợi và mực của các khâu hoạt động sợi tái chế.Hầu hết các chất thải rắn trong khâu nghiền bột giấy thường được chôn lấp ngaybên trong địa điểm nhà máy Lượng chất thải nguy hiểm do ngành công nghiệpbột giấy tạo ra thường rất thấp

Nghiền bột giấy hoá học và bán hoá học :

Trong nghiền bột hoá học và bán hoá học, nguyên liệu sợi được xử lýhoá chất ở nhiệt độ và áp lực cao (nấu) nhằm hoà tan hoặc làm mềm thànhphần chính của chất lignin (chất liên kết các sợi trong nguyên liệu vớinhau) và đồng thời gây ra sự phá huỷ càng ít càng tôt đối với thành phầnxenluloze (cho độ dai) của sợi Việc xử lý này có thể tiến hành liên tục haytheo từng mẻ

Có hai quy trình công nghệ nghiền bột giấy hoá học chính, các quy trìnhkiểm hoá (quy trình sulphate hoặc quy trình giấy kraft và quy trình xút) vàquy trình sulphite

Bảng 4 Sơ lược một vài đặc tính quan trọng của quy trình nghiền bột giấy Sulphate –Xút – Sulphite

Quy trình nghiền bột

- Đòi hỏi nhiều năng

lượng tinh chế hoặc

năng lượng đập nát để

làm tăng các thuộc tính

của giấy

- Bột giấy sulphate có

độ sáng không tẩy thấp

nhất

- Cần nhiều hoá nhất

để tẩy màu

- Hình thành các hợp

chất sulphur hữu cơ dễ

bay hơi có ngưỡng mùi

hôi rất thấp  đôi khi

tạo ra mùi hôi nồng nặc

- Thích hợp với cácnguyên liệu chứa ligninthấp như các loại câymột năm, tre nứa và gỗcứng

- Tạo ra sợi yếu hơn

so với quy trìnhsulphate

- Đòi hỏi nhiều nănglượng tinh chế hoặcnăng lượng đập nát đểlàm tăng các thuộc tínhcủa giấy

- Bột giấy xút có độsáng không tẩy trungbình

- Cần nhiều hoá nhấtđể tẩy màu

- Rất nhạy với cácnguyên liệu sợi có hàmlượng một số loại chấtchiết xuất cao

- Tạo ra sợi yếu hơn

so với quy trìnhsulphate

- Đòi hỏi ít năng lượngtinh chế hoặc nănglượng đập nát để làmtăng các thuộc tính củagiấy

- Bột giấy sulphite cóđộ sáng không tẩy caonhất

- Cần ít hoá chất đểtẩy màu

- Chủ yếu hình thànhkhí Sulphur Dioxide

Dịch nấu đã dùng từ nồi nấu trong hệ thống này chứa một lượng rấtlớn chất hữu cơ hoà tan của tất cả các dịch trong quy trình công nghệ.Thành phần chi tiết và tác động môi trường của dịch này tuỳ thuộc vào

nguyên liệu sợi, hiệu suất nghiền bột và các điều kiện quy trình côngnghệ Một phần chất hoà tan có thể bay hơi được giải phóng từ dịch vàtrở thành chất ngưng tụ khi áp suất nồi nấu giảm thấp.

Trong quy trình nghiền bột giấy sulphite nguyên thuỷ (sử dụng vôilàm chất bazơ) chỉ có thể thu hồi được nhiệt và sulphur dioxide Có thểtận dụng dịch đã sử dụng để tạo ra các hoá chất và các sản phẩm nhưethanol, vanillin, men,… Sử dụng một chất gọi là “bazơ hoà tan” nhưmagne, natri, … có thể thu hồi hiệu quả khí sulphur dioxide và do đólàm giảm bớt việc phát tán khí này trong quy trinh công nghệ

Tẩy bột giấy hoá học :

Mục đích tẩy bột giấy hoá học là khử và/hoặc làm sáng màu lignin,màu tồn dư trong bột giấy sau nấu và để tẩy mà không gây tổn hao quámức độ dai hay hiệu suất của bột giấy

Để khử lignin, người ta dùng Chlorine, hypochlorite, chlorinedioxide, oxy hoặc ozone Sử dụng oxy và đặc biệt là peroxide dưới cácđiều kiện vừa phải sẽ làm trắng bột giấy mà không hoà tan nhiều lignin

Các dòng thải từ quy trình tẩy có chứa các chất Clo hoá hoà tan nếusử dụng chlorine, hypochlorite, hoặc chlorine dioxide làm tác nhân tẩy(quy trình tẩy truyền thống) Các dòng thải từ công đoạn tẩy cũng làm tănglượng BOD, COD, độc tính và màu vào tổng dòng thải

Quy trình tẩy truyền thông được thực hiện qua một số bước trong đócó sử dụng các hợp chất Clo để phân huỷ lượng lignin còn lại Các giaiđoạn chiết xuất kiềm trung gian được sử dụng song song để hoà tan lignin.Tải lượng môi trường các dòng thải của công đoạn tẩy sẽ tăng nếu hàm

sau nấu đưa vào phân xương tẩy cũng tăng do lượng hoá chất tẩy và nhiệtđộ tẩy.

I.3 Các hệ thống của nhà máy giấy :

Hầu hết các nhà máy giấy đều sử dụng một hệ thống cơ bản giống nhau dựa theonguyên tắc cơ bản là tạo ra những tấm giấy từ những sợi lơ lửng trong nước vàkhử nước theo các phương pháp cơ học và bay hơi Các nguồn cung cấp sợi gồmcó bột giấy hoá học, bột giấy bán hoá học, bột giấy cơ học, sợi tái chế, bột vụn vabột nghiền lại Các chất phụ gia được sử dụng như nhựa thông (keo Newsize),màu, … và rất nhiều chất khác

Khối lượng dòng thải của nhà máy giấy và hàm lượng chất rắn lơ lửng của dòngthải này chủ yếu liên quan đến sự vận hành của máy xeo giấy

Bảng 5 dưới đây trình bày :

- Các lưu lượng thực và điển hình của lượng nước trội từ quy trình xeo giấy tính bằng m 3 /tấn (không kể nước từ các nguồn khác)

- Các số liệu về chất rắn lơ lửng SS, BOD, COD tính bằng kg/tấn được xác định trước bất kỳ khâu xử lý nào (do đó các số đo này sẽ đại diện mức dòng thải thực sự của 1 nhà máy giấy) Các mức thải này còn bao gồm cả các lượng nước thải không liên quan trực tiếp tới sản xuất giấy như dòng tràn, rơi vãi, rò rỉ, xúc rửa các khoang và các đầu cuối của dây chuyền ướt, làm sạch và rửa các máy ép kích cỡ và các đầu bộ ép láng

- Trong bảng có hai nhóm máy xeo được so sánh là nhóm có tình trạng môi trường kém và nhóm có tình trạng môi trường trung binh/ tốt.

Bảng 5 Tổng phát tán từ quá trình xeo giấy

Thông số thải Tình trạng môi trường thấp Tình trạng môi trường trung

(Nguồn : AF-IPK AB file data)

 Các khâu của quá trình xeo giấy :

1 Khâu cuối ướt :

Để hình thành một tấm giấy đồng nhất, việc cấp nguyên liệu được thựchiện cho khâu cuối ướt phải rất loãng, thường độ đậm đặc dao động trongkhoảng 0.2 – 1% Nhiệm vụ chính của bộ phận định hình giấy là khử nướctrong các tấm giấy và được kiểm soát chặt chẽ để định hình và giữ cho nguyênliệu cấp cho các tấm giấy càng nhiều càng tốt Nước tháo từ bộ phận xeo cóchứa các chất mịn và BOD/COD Sau đó bị pha loãng do nước phun trên cáctấm giấy trong các máy phun của bộ phân xeo, máy phun trên trục cuốn và ởtrục dẫn khác

2 Khâu ép :

Nước thải ra của các máy ép từ ba nguồn chính :

- Các trục ép mút, hút nước từ tấm giấy qua máy ép, chuyển vào các máybơm chân không và các lỗ van

- Các máy ép khía rãnh và máy ép có khía rãnh dài hút nước từ các tấmgiấy, thấm vào các tấm nỉ Nước trong các tấm nỉ được khử bằng các buồngchân không và tải qua các bơm chân không chạy vào các lỗ van

- Các máy phun làm sạch nỉ thấm nước của máy ép, cũng dùng các hộp chânkhông để khử nước

Tấm giấy được đưa vào bộ phận ép với khoảng 20% chất rắn và ra khỏi đóvới 50% chất rắn Tổng lượng nước thải ra từ bộ phận ép có thể lên đến 3

m3/tấn giấy tạo thành bao gồm nước khử từ tấm giấy xấp xỉ 1,9m3/tấn giấyđược sản xuất, nước phun làm sạch nỉ thấm và nước bịt kín bơm chân không.Nước từ bộ phận ép thường bị nhiễm bẩn các lông nỉ thấm rất khó loại bỏ

3 Khâu sấy khô :

Tấm giấy với 50% hơi nước được sấy đến còn khoảng 7 – 8% lượng hơinước bằng cách cho các tấm giấy chạy qua các trống sấy bằng nhiệt hơi nước.Các lưới sấy hoặc sàn sấy giữ tấm giấy tiếp xúc khít với các trống để tăngcường truyền nhiệt Hơi nước từ tấm giấy được thổi vào không khí bằng cácquạt lớn

4 Khâu láng :

Láng giấy được áp dụng cho nhiều loại giấy, bao gồm các chất nhuộm màukhoáng vật thường là sét, canxi cacbonat được trộn làm lớp hồ (mũ latex).Láng giấy thường áp dụng một lưới dao nạo theo khía hoặc dao khía hoặc kếthợp cả 2 loại Máy láng có thể gắn trong máy xeo hoặc tách rời Láng ướtđược sấy khô bằng trống sấy thường có một máy tiền sấy bằng tia hồng ngoại

I.4 Các hậu quả môi trường của sản xuất giấy và bột giấy

Công nghiệp giấy và bột giấy là ngành công nghiệp phức hợp, tăng cườngtiêu thụ năng lượng và nước cao Các vấn đề môi trường chính của ngành côngnghiệp này là các dòng thải nhiễm bẩn và các khí có mùi hôi Trong khuôn khổ

của đồ án tốt nghiệp này chỉ xin tập nói đến hậu quả môi trường do nước thải sảnxuất giấy.

Các nhà máy giấy và bột giấy đặc biệt là các nhà máy cũ có thể tạo ra mộtlượng nước thải lớn Các chất trong nước thải nhà máy giấy có thể ảnh hưởng xấuđến chất lượng nước của các thuỷ vực tiếp nhận nếu không được xử lý thoả đángnhư các chất rắn lơ lửng có thể tạo ra lớp phủ đáy sông và giết hại các hệ độngthực vật tự nhiên Nhu cầu oxy của dòng thải (BOD, COD) cũng có thể làm cạnkiệt mức ôxy hoà tan trong nước sông, làm cho đời sống các loài thuỷ sinh bị tổnthương

Bảng 6 Các nguồn nước thải từ các công đoạn và thiết bị khác nhau của một nhà máy tổng hợp

Công đoạn/thiết bị Nguồn điển hình

Chuẩn bị nguyên liệu thô - Bã vỏ ướt

- Bóc vỏ ướt

- Nước vận chuyển gỗ

- Làm sạch rơm và cỏ ướt

- Nước rửa vụn nguyên liệu

- Ngưng tụ từ các bình nhựa thông

- Rò rỉ và rơi vãi các dịch đen

- Nước làm lạnh đệm từ các máy tinh chế

- Tuyển bột không tẩy

- Các vật thải chứa nồng độ sợi, sạn hay cát cao

- Nước lọc từ quá trình làm đặc bột

Chuẩn bị nguyên liệu đầu vào và

máy xeo

- Rò rỉ và rơi vãi hoá chất và chất phụ gia

- Sàn và nước rửa sàn

- Rơi vãi bột giấy

- Các chất thải chứa sợi, sạn hoặc cát

- Dòng tràn nước trắng Các khâu hỗ trợ - Xả nồi hơi

- Các mức thải tái tạo từ máy làm mềm sợi Thu hồi hoá chất - Nước ngưng tụ

- Dịch loãng từ các cặn máy tuyển

- Dịch loãng từ máy tuyển bùn

- Nước làm mát đệm và hơi nước ngưng tụ

- Nước ngưng tụ có chất bẩnTrong các nhà máy bột giấy tẩy có các hệ thống thu hồi hoá chất, dòngthải của phân xưởng tẩy làm tăng đáng kể tải lượng ô nhiễm Cùng với lượngnước trội thải ra từ hoạt động bóc vỏ, các hoạt động tẩy là những nguồn có mứcđộc hại đáng chú ý nhất trong nhà máy giấy

Biểu đồ 3 Mối quan hệ giữa sản lượng và hàm lượng BOD 5 trong dịch đen tổng hợp.

90 80 70

400

200 300 500

Sản lượng, phần trăm

50 40Sản xuất giấy cơ bản là quá trình vật lý (thuỷ – cơ) nhưng các chất phụ giatrong quy trình làm giấy như là các hợp chất định cỡ hay lắng phủ làm tăng quátrình tạo ra BOD So với quá trình nghiền bột, mức xả thải cụ thể vào dòng thảicủa quá trình xeo giấy thường cao hơn về chất rắn lơ lửng (SS) và thấp hơn vềlượng chất hữu cơ hoà tan (BOD) Các chất gây ô nhiễm dạng lơ lửng hầu hết làsợi, hay thành phần sợi (dạng mịn) , thành phần chất độn và phụ gia, chất bẩn và

cát Các chất gây ô nhiễm hoà tan chứa các chất gỗ keo, thuốc nhuộm, chất địnhcỡ (hồ) và các chất phụ gia khác

Bảng 7 Các thông số nước thải trước khi được xử lý bên ngoài của các nhà máy giấy (tổng lượng nước thải và tải lượng ô nhiễm cụ thể)

Thông số Các nhà máy lớnhiện đại

Các nhà máy bột giấy DÙNG NGUYÊN LIỆU

RỪNG Các nhà máy quy mô trung

Thông số Thu hồi 85%

Các nhà máy bột giấy DÙNG PHẾ LIỆU NÔNG

NGHIỆP Thu hồi 60%

Không thu hồi

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY VĨNH HUÊ.

II.1 Sơ lược quá trình hình thành và phát triển :

Địa chỉ: 66/5 Quốc lộ 1, Phường Linh Xuân, Quận Thủ Đức, TP.Hồ Chí Minh.

Nhà máy Giấy Vĩnh Huê ra đời từ năm 1965

- Vốn điều lệ : 8.000.000.000 (tám tỉ đồng chẵn)

- Diện tích khuôn viên Công ty: 40.000m2

- Vị trí: cách trung tâm Tp.HCM 25km về hướng Đông Bắc, nằm trên trụclộ giao thông chính (quốc lộ 1A) từ Tp.Hồ Chí Minh đi các tỉnh miền ĐôngNam Bộ

- Công suất xeo giấy trước 1975 (với.2 máy xeo) là 2000 tấn/năm Từ năm

1975 – 1988 nhà máy không hoạt động hết công suất, sản lượng hàng nămchỉ đạt 50 – 70% công suất thiết kế (1000 – 1400 tấn/năm) Cơ sở hạ tầngkhông có điều kiện phát triển, sản phẩm đơn điệu với.mặt giấy làm thùng,giấy bao gói và giấy in các loại.cung cấp cho thị trường trong nước theo chỉtiêu kế hoạch nhà nước giao

- Cùng với chính sách đổi.mới.về kinh tế, xoá bao cấp, công ty Vĩnh Huêcó thời.cơ từng bước phát triển quy mô cơ sở hạ tầng, quy mô thiết bị sảnxuất của nhà máy, đa dạng hàng hoá sản phẩm cho phù hợp kinh tế thịtrường của chính phủ

o Năm 1978 được quốc hữu hóa và đổi thành XN Quốc doanh giấyVĩnh Huê trực thuộc Sở Văn hóa Thông tin TP và đến năm 1984trực thuộc Sở Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh

o Tháng 04/2002, chuyển thành Công ty Cổ phần Giấy Vĩnh Huê hoạtđộng theo luật doanh nghiệp

- Quá trình phát triễn của công ty Vĩnh Huê :

o 1990 : cải.tiến 2 máy xeo lắp đặt trước 1975  thay đổi.từ một đơn

vị sản xuất mặt hàng bao bì chất lượng không cao thành một đơn vịsản xuất giấy có doanh thu xuất khẩu

o 1991 – 1992 : từ lợi.nhuận tích luỹ của mặt hàng xuất khẩu, công tymua lại.một máy xeo của nhà máy giấy trực thuộc trung ương đểđưa vào sản xuất giấy làm thùng và giấy vệ sinh với.sản lượng 1000tấn/năm

o 1993 – 1995 : công ty mở rộng sản xuất đầu tư 2 tunel sản xuấtchủng loại.giấy xốp xuất khẩu có định lượng cao  làm đa dạnghoá mặt hàng với.sản lượng 2000 tấn/năm

o 1998 – 2001 : trọng tâm của công ty là phát triển mặt hàng nội địacó thị trường triển vọng :

 Dây chuyền sản xuất giấy vệ sinh thành phẩm: 4 máy

 Dây chuyền sản xuất nòng giấy CN : 4 máy

 Thiết bị sản xuất giấy khăn thành phẩm : 2 máy

o Sản lượng thực hiện của công ty năm 2004 : giấy vệ sinh các loại.10.908, 403 tấn – trong đó :

 Giấy vệ sinh : 904, 493 tấn

 Giấy khăn : 144, 701 tấn

- Ngành nghề kinh doanh hiện nay :

o Sản xuất và bán các sản phẩm giấy, bột giấy, đũa tre, giấy vệ sinhcác loại, giấy tã lót, giấy khăn, nguyên liệu sản xuất các loại,giấy công nghiệp bao bì duplex, giấy vụn nhập ( với điều kiệnkhông gây ô nhiễm môi trường ), hóa chất ( trừ hóa chất có tính độchại mạnh )

o Sản xuất và in các loại giấy vàng mã - giấy cứng - giấy bao bì công

o Dịch vụ hướng dẫn kỹ thuật công nghệ xử lý giấy vụn nhập bằnghóa chất để sản xuất bột giấy tái sinh và các loại giấy dùng chongành sản xuất giấy công nghiệp

II.2 Sơ đồ tổ chức của công ty

Sơ đồ 2 Sơ đồ tổ chức công ty

P.GĐ

Giám Đốc HĐQT

Bảng 8 Bảng ma trận trách nhiệm và quyền hạn :

Phòng ban

Đo lường nhà cung cấp

Cung cấp vật tư, nguyên

liệu, nhiên liệu, hoá

II.3 Các vấn đề về phòng cháy chữa cháy (PCCC) :

II.3.1 Đặc điểm chung :

a Vị trí : phía đông bắc đội PCCC quận 9 Các hướng tiếp giáp :

- Phía Đông giáp : suối.Nhung Bên kia suối.là đất trồng trọt của dân xãĐông Hoá - Huyện Dĩ An – Bình Dương

- Phía Tây giáp : khu nghĩa địa và đất trồng trọt của địa phương và có 15 –

16 hộ dân cư

- Phía Nam giáp : ruộng Linh Xuân

- Phía Bắc giáp : Quốc lộ 1 - Phường Linh Xuân - Thủ Đức

b Diện tích :

- Tổng diện tích : 41.368 m2

- Diện tích xây dựng : 13.490 m2

II.3.2 Đặc điểm xây dựng :

a Xây dựng bên trong công ty :

Văn phòng làm việc, hội trường và các phân xưởng làm việc, kho vật tư,kho chứa giấy

Tất cả các nhà xưởng đều được xây dựng bằng tường gạch, cột bêtông, mái tole…

b Xây dựng bên ngoài cơ sở :

- 15 – 16 hộ dân cư, 3 cơ sở tư nhân là cơ sở Hiệp Thành, Đồng Lực vàThành Phong

II.3.3 Đặc điểm nguồn nước chữa cháy :

a Nguồn nước chữa cháy trong công ty: Công ty có 3 hồ nước cung cấp cho

sản xuất và chữa cháy

- Khu vực A, cạnh xưởng H có 1 hồ chứa nước trữ lượng 180 m3

- Khu vực B có 2 hồ : một hồ ở cuối.xưởng B trữ lượng 50 m3, một hồ ở cạnhxưởng T1 trữ lượng 170 m3

- Cả 3 hồ đều có máy bơm chữa cháy hút và lấy nước thuận tiện

b Nguồn nước bên ngoài công ty :

- Cách công ty 500m về phía Tây có hồ chứa nước của xí nghiệp thực phẩmcông nghiệp Linh Xuân trữ lượng 500m3

- Cách công ty 300m về phía Bắc có hồ chứa nước của công ty giấy LinhXuân trữ lượng 200 m3

- Xe chữa cháy có thể lấy nước thuận tiện ở 2 hồ chứa này

II.3.4 Các biện pháp PCCC :

- Trang bị đầy đủ các phương tiện chữa cháy theo yêu cầu của cơ quanPCCC

- Tuyên truyền, giáo dục ý thức trách nhiệm về công tác PCCC cho côngnhân viên chức nhà máy

- Thường xuyên kiểm tra độ an toàn của motor, hệ thống điện, cầu dao điệntrước khi cho hoạt động, vận hành đúng kỹ thuật các máy móc và thiết bịđiện để có thể ngăn chặn việc phát sinh tia lửa điện

- Tạo những khoảng cách an toàn cho các khu vực nhà xưởng, kho tàng…đối.với.những khu vực dễ cháy, bảo quản và sắp xếp nguyên - nhiên liệucũng như các thành phẩm gọn gàng đúng nơi quy định để tạo sự thôngthoáng và tránh hiện tượng cháy lan

II.4 Các điều kiện tự nhiên và môi trường :

II.4.1 Điều kiện khí hậu

Công ty Cổ phần Giấy Vĩnh Huê nằm trong vùng chịu ảnh hưởng khí hậuchung của Thành Phố Hồ Chí Minh và của khu vực Đồng Nai, Sông Bé gồm haimùa nắng mưa rõ rệt Mùa nắng ( mùa khô ) kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 nămsau, mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10

Nhiệt độ không khí là một trong những yếu tố tự nhiên ảnh hưởng trực tiếpđến các quá trình chuyển hóa và phát tán các chất ô nhiễm trong khí quyển.Nhiệt độ không khí càng cao thì tốc độ các phản ứng hóa học xẩy ra càng nhanhvà thời gian lưu tồn các chất ô nhiễm càng nhỏ Sự biến thiên giá trị nhiệt độ sẽảnh hưởng đến quá trình bay hơi của các dung môi hữu cơ, ảnh hưởng đến quátrình trao đổi nhiệt của cơ thể và sức khỏe con người Kết quả khảo sát và thamkhảo tại địa phương cho thấy :

 Nhiệt độ cao nhất (năm 1912 ) : 40oC

 Nhiệt độ thấp nhất (năm 1937 ) :13,8oC

 Nhiệt độ của tháng cao nhất

(vào tháng 4 hằng năm ) : 24 - 35oC

 Nhiệt độ của tháng thấp nhất

(vào tháng 12 hằng năm ) : 20 - 30oC

 Nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất : 28,8oC

 Nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất : 25,7oC

Biên độ dao động nhiệt độ giữa các tháng trong năm không lớn(khoảng 3oC) nhưng sự chênh lệch nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm lạitương đối lớn (khoảng 10 – 13oC vào mùa khô và 7 – 9oC vào mùa mưa )

Bức xạ mặt trời gồm hai loại cơ bản : bức xạ trực tiếp và bức xạ tánxạ Cường độ bức xạ trực tiếp lớn nhất vào tháng 2 – 3 và có thể đạt tới0,72 – 0,79 cal/cm2.phút, từ tháng 6 đến tháng 12 có thể đạt tới 0,42 – 0,46cal/cm2.phút vào những giờ trưa

Cường độ bức xạ trực tiếp đi đến thẳng góc với tia mặt trời có thểđạt 0,77 – 0,88 cal/cm2.phút vào những giờ trưa của tháng 2 – 3 và đạt0,42 – 0,56 cal/ cm2 phút trong những giờ trưa của tháng 6 đến tháng 12

Bức xạ tán xạ còn gọi là bức xạ khuyếch tán là năng lượng đi từ bầutrời xuống trái đất Cường độ bức xạ tán xạ lớn nhất vào các tháng mùamưa và nhỏ nhất vào các tháng mùa khô.

II.4.2 Các tài nguyên sinh vật và hệ sinh thái

Xung quanh vị trí của cơ sở sản xuất hiện tại là đường giao thông và cáccụm dân cư Hệ thực vật chủ yếu là các loại cây trồng, hoa màu, cỏ dại ; còn cácđộng vật trong vùng đa số là các động vật nuôi Hệ sinh thái nguồn nước bao gồmcá loại điển hình trên lưu vực kênh rạch thành phố , đặt biệt là các loài tôm , cácó khả năng bị kích thích do nước thải sản xuất giấy và bột giấy của cơ sở

II.4.3 Chất lượng nguồn nước của khu vực :

Trong khu vực xung quanh công ty là các con kênh rạch từ nhiều năm qua,các con kênh rạch là nguồn tiếp nhận nước thải của hàng loạt các cơ sở sản xuấtdịch vụ, công ty và cộng đồng dân cư sinh sống trong vùng Việc duy trì và pháttriển các hoạt động sản xuất của công ty giấy có thể sẽ phần nào gây ảnh hưởngxấu đến môi trường, cảnh quan xung quanh Thực tế cho thấy các con kênh rạchđang ở trong tình trạng ô nhiễm khá nặng và hằng ngày, hằng giờ vẫn phải tiếpnhận rất nhiều loại nước thải, rác thải chưa được xử lý hoặc còn xử lý rất hạn chế.Vấn đề ô nhiễm các con kênh rạch đã được biểu hiện rất rõ bằng những cáchnhìn nhận rất khách quan : nước kênh rạch có màu nâu sẫm xen lẫn các màuvàng và rất nhiều những cặn lơ lửng Chúng không chỉ dừng lại ở chỗ gây ảnhhưởng xấu đến sức khỏe cộng đồng dân cư sinh sống ở khu vực mà còn có khảnăng hủy diệt các loài thủy sinh khu vực, làm mất vẻ mỹ quan đô thị

II.5 Tình hình hoạt động của Công ty Cổ phần Giấy Vĩnh Huê.

Công nghệ sản xuất giấy bao gồm 2 quá trình cơ bản: sản xuất bột giấy từnguyên liệu thô và sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy).

Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy là xơ, sợi thực vật, chủ yếu từ gỗ, cáccây ngoài gỗ như đay, gai, tre, nứa, lồ ô và các phụ phẩm nông nghiệp như rơm,bã mía, hoặc các loại sợi tái sinh

Tiêu chuẩn kỹ thuật và thành phần hóa học của nguyên liệu để sản xuất bột giấybao gồm :

- Hàm lượng cellulose phải lớn hơn 35% khối lượng trong nguyên liệu khôtuyệt đối để đạt được hiệu thu hồi bột cao và hạ giá thành sản phẩm

- Hàm lượng lignin, hemicellulose và các tạp chất khác để giảm hoá chấtnấu tẩy, giảm thời gian nấu và qua đó tránh được ảnh hưởng xấu tới chấtlượng của cellulose

Ngoài nguyên liệu xơ sợi, công nghiệp giấy còn sử dụng một lượng lớn các hóachất ở các công đoạn nấu, tẩy, xeo giấy như đá vôi, xút, cao lanh, nhựa thông, cácchất kết dính tự nhiên và tổng hợp, các chất oxi hóa để khử lignin như clo,hypocloriv , peroxit, …

Sơ đồ 3 Quy trình công nghệ sản xuất giấy và bột giấy được áp dụng tại công ty Vĩnh Huê

Nguyên liệu thô (tre, nứa, lồ ô…)

Gia công nguyên liệu thô

tạp chấtNgâm

Rửa Nghiền bột

Xeo giấy

PhènDầu Nước

Nước thải có

Chất độn, phụ gia

Nước rửa có

NướcNaOH

Dịch đen

- Gia công nguyên liệu thô bao gồm rửa sạch nguyên liệu, loại bỏ tạp chấtvà cắt mảnh theo kích cỡ thích hợp đáp ứng yêu cầu của phương pháp sảnxuất bột giấy.

- Rửa bột: mục đích tách bột cellulose ra khỏi dịch ngâm (còn gọi là dịchđen) Dịch đen bao gồm các hợp chất chứa Na, chủ yếu là natri sunphat(Na2SO4) ngoài ra còn chứa NaOH, Na2S, Na2CO3 và lignin cùng các sảnphẩm phân hủy hydratcacbon acid hữu cơ Quá trình rửa bột thường sửdụng nước sạch, lượng nước sử dụng cần hạn chế tới mức tối thiểu nhưngvẫn đảm bảo sao cho tách bột cellulose đạt hiệu quả cao và nồng độ kiềmtrong dung dịch đen là cao nhất, được pha loãng là nhỏ nhất để giảm chiphí cho quá trình xử lý tái sinh thu hồi kiềm

- Tẩy trắng : với yêu cầu sản xuất các loại giấy cao cấp , có độ trắng cao,

lignin còn lại và một số thành phần khác không phải là cellulose nhưhemicellulose Các tác nhân tẩy trắng thường dùng để tẩy trắng bột giấy làclo, hypoclorit natri NaOCl, hypoclorit canxi Ca(Ocl)2, dioxitclo ClO2,hypropeoxit H2O2 và ozon O3.

- Nghiền bột giấy : mục đích là làm cho các xơ sợi được hydrat hóa, dẻo,dai, tăng bề mặt hoạt tính, giải phóng gốc hydroxyl làm tăng diện tích bềmặt, tăng độ mềm mại, hình thành độ bền của tờ giấy Sau công đoạnnghiền bột, bột giấy được trộn với chất độn và các chất phụ gia để đưa đếnbộ phận xeo giấy

- Xeo giấy: là quá trình tạo hình sản phẩm trên lưới và thoát nước để giảmđộ ẩm của giấy Sau đó giấy được qua sấy để có sản phẩm khô

- Riêng đối với sản xuất giấy hàng mã còn có thể có thêm công đoạn xônghơi lưu huỳnh để chống sự xâm nhập của mối, mọt cũng như không cầncông đoạn tẩy trắng

Tính chất của bột giấy ngoài phụ thuộc vào đặc tính nguyên liệu ban đầu còn phụthuộc vào công nghệ nấu ngâm và xử lý bột Với công nghệ khác nhau, tính chấtbột cũng khác nhau

II.5.2 Nhu cầu nguyên, phụ liệu :

Nguyên liệu chính sử dụng trong nhà máy là lồ ô (được thu mua ở Lâm Đồng ,Khánh Hòa, Nha Trang , Tây Ninh) và xút dùng để ngâm

Bảng 9 Định mức tiêu hao nguyên vật liệu , phụ liệu tính trên 1 tấn sản phẩm

Nguyên vật liệu , nhiên liệu Đơn vị tính Mức tiêu hao

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP

TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT GIẤY

Xử lý nước thải sản xuất giấy bao gồm tách chất rắn lơ lửng và các chất hữu cơhoà tan trong dòng thải bằng xử lý lắng/tạo bông và xử lý sinh học

III.1 Hệ thống tách chất rắn lơ lửng :

Thông thường trình tự của xử lý nước thải bắt đầu bằng tiền xử lý (xử lý sơbộ) Lưới chắn là giai đoạn xử lý đầu tiên thường được dùng để tách chất rắn thô Các bể lắng thường được sử dụng để tách các chất rắn lơ lửng trong nước dựa trên

cơ sở trọng lực Các bể lắng này có thể đặt trước và/hoặc sau công trình xử lýsinh học tuỳ theo yêu cầu về mức độ cần thiết xử lý nước thải Nhìn chung cácyếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng bao gồm : lưu lượng nước thải, thời gian lắng(hay thời gian lưu nước), khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng,tải trọng thuỷ lực, sự keo tụ các chất rắn, vận tốc dòng chảy trong bể, sự nén bùnđặc, nhiệt độ nước thải và kích thước bể lắng

- Tuỳ theo công dụng của bể lắng trong dây chuyền công nghệ mà người taphân biệt bể lắng đợt 1 (đặt trước công trình sinh học), bể lắng đợt 2 (đặtsau công trình sinh học)

- Căn cứ theo chế độ làm việc để phân biệt bể lắng hoạt động gián đoạn vàbể lắng hoạt động liên tục

o Bể lắng hoạt động gián đoạn là một bể chứa mà ta xả nước vào đóvà để lắng trong khoảng thời gian nhất định Nước đã lắng được tháo

ra và cho nước mới vào (áp dụng cho trường hợp nước thải ít và chếđộ thải không đồng đều)

o Bể lắng hoạt động liên tục : nước thải cho chảy liên tục qua bể

- Căn cứ theo chiều nước chảy trong bể, người ta phân biệt thành bể lắngngang, bể lắng đứng, bể lắng radian.

o Bể lắng ngang : nước chảy trong bể theo phương ngang từ đầu đếncuối bể

o Bể lắng đứng : nước chảy từ dưới lên theo phương thẳng đứng

o Bể lắng radian : nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể (bể lắng

li tâm) hoặc có thể ngược lại (bể lắng hướng tâm)

a Bể lắng ngang

Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật, tỉ lệ giữa chiều rộngvà chiều dài không nhỏ hơn ¼, chiều sâu đến 4m

Nước thải dẫn vào bể theo mương và máng phân phối Đối diệncuối bể cũng xây dựng máng tương tự để thu nước và đặt tấm chắnnửa chìm nửa nổi cao hơn mực nước 0,15 – 0,2m và không sâu quámực nước 0,25m Tấm này có tác dụng ngăn chất nổi, thường đặtcách thành tràn 0,25 – 0,5m Để thu và xả chất nổi người ta đặt mộtmáng đặc biệt ngay sát kể tấm chắn

Tấm chắn ở đầu bể đặt cách thành tràn (cửa vào) khoảng0,5 – 1m và không nông hơn 0,2m với mục đích phân phối đều nướctrên toàn bộ chiều rộng của bể

Chiều cao xây dựng bể được xác định như sau :

H = h1 + h2 + h3 + h4

Trong đó :

h1 : chiều sâu làm việc, m

h2 : chiều cao lớp chứa cặn, m

h3 : chiều cao lớp nước trung hoà (≈ 0,4 m)

h4 : chiều cao thành bể cao hơn mực nước (thường lấy 0,25 – 0,4m)

Đáy bể làm dốc I = 0,01 để thuận tiện khi cào gom cặn Độ dốccủa hố thu cặn không nhỏ hơn 45o Xả cặn ra khỏi bể thường bằngáp lực thuỷ tĩnh với cột nước ≥ 1,5m đối với bể lắng đợt 1 và 0,9m(sau bể Aerotan) hoặc 1,2m (sau bể Biophin) đối với bể lắng đợt 2.Bể lắng ngang có thể làm một hố thu cặn ở đầu và cũng có thểlàm các hố thu cặn dọc theo chiều dài của bể.

Song các bể có nhiều hố thu cặn thường không kinh tế vì làmtăng thêm khối tích không cần thiết và tạo ra những vùng xoáy làmgiảm khả năng lắng

Để cặn tự chảy đến hố thu thì góc tạo bởi tường đáy bể và mặtnằm ngang không nhỏ hơn 45o

Trong thực tế, nước thải chuyển động trong bể lắng đứng kháphức tạp và có thể tạo nên những vùng nước xoáy làm cản trở quátrình lắng cặn

Ưu điểm của bể lắng đứng là thuận tiện trong công tác xả cặn,chiếm ít diện tích xây dựng Song nó cũng có nhược điểm là chiềusâu xây dựng lớn làm tăng giá thành xây dựng (đặc biệt những nơiđất đai không thuận lợi), số lượng bể nhiều và hiệu suất lắng thấp.

Bảng 10 Một số kích thước của bể lắng đứng bằng bêtông cốt thép

Đường kính

của bể, mm

Lưu lượng tínhtoán, l/s

Các chỉ tiêu để tính toán thiết kế :

- Đặc tính cặn lắng

- Chế độ dòng chảy trong vùng lắng do thiết bị phân phối nước vào và rútnước ra quyết định

- Ảnh hưởng của gió và nhiệt độ

- Chuyển động đối lưu do nhiệt và chênh lệch nồng độ xảy ra trong bể

Bảng 11 Các thông số tính toán bể lắng đợt 1

Nước thải đi thẳng vào bể lắng đợt mộtTên thông số Đơn vị đo Khoảng dao độngGiá trị các thông sốGiá trị tiêu biểu

Tải trọng bề mặt

Tải trọng máng thu M3/m dài

Ngày

III.2 Các công trình xử lý nước thải giấy bằng phương pháp sinh học :

Xử lý nước thải nhà máy giấy bằng phương pháp sinh học được áp dụngphổ biến để giảm hàm lượng các hợp chất hữu cơ hoà tan Bản chất của quá trìnhxử lý sinh học là quá trình vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một sốkhoáng trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trìnhdinh dưỡng làm cho chúng sinh sản, phát triễn và tăng số lượng tế bào (tăng sinhkhối), đồng thời làm sạch (có thể là gần hoàn toàn) các chất hữu cơ hoà tan hoặccác hạt keo phân tán nhỏ Sản phẩm của quá trình vi sinh vật phân huỷ các hợpchất hữu cơ hoà tan trong nước thải là khí CO2, nước, khí N2 , ion sulfate… Để cóthể phát triễn lượng vi sinh vật tối ưu cần có đủ dinh dưỡng cung cấp cho chúng.Dinh dưỡng có thể thêm vào dưới dạng phân bón bán trên thị trường hay axit củanitơ và phôtpho Một số chất sử dụng trong nhà máy giấy có thể gây hại cho quátrình sinh học như nhựa, sulphite, hydropeoxit,…

III.2.1 Các công trình xử lý hiếu khí :

Các hệ thống xử lý hiếu khí phụ thuộc vào sự cung cấp đủ oxy Tiêu thụoxy tự nhiên diễn ra trong các ao có tải lượng thấp, còn các quá trình khác phải sửdụng hệ thống sục khí cơ học Có nhiều thiết bị sục khí cơ học và được chia thànhcác loại như sục khí bề mặt và sục khí chìm trong nước

a Hồ oxy hoá và hồ hỗn hợp

Hồ oxy hoá được phát triễn từ khái niệm làm sạch tự nhiên Bằng cáchchứa nước thải trong hồ để xảy ra quá trình làm sạch trước khi thải ra sông.Khi xử lý dòng thải cho nhà máy bột giấy và giấy, các hồ này thường làmviệc như là hồ hỗn hợp với lớp trên là hồ oxy hoá và lớp dưới hoạt độngnhư hồ kị khí Chúng thường được gọi là hồ ổn định Các hồ oxy hoá có thểgây ra các vấn đề mùi và thường nhạy cảm với những thay đổi nhiệt độlớn

b Hồ sục khí

Trong hồ sục khí, thiết bị sục khí tuốcbin bề mặt thường chịu tráchnhiệm tạo sự thoáng khí và khuấy trộn cần thiết Một hệ thống làm trong(clarifier) hay một vùng lắng nên được bố trí ở cuối hồ để tách các đámbông sinh học sinh ra trong quá trình xử lý

Các thiết bị sục khí phải cung cấp đủ oxy cần thiết và khuấy trộn hiệuquả Năng lượng tối thiểu cho khuấy trộn khoảng 2W/m3

Ưu điểm của hồ sục khí là ít nhạy cảm với các chất độc, sự thay đổi pHvà tải cũng như nhu cầu dinh dưỡng thấp và sinh ra ít bùn

Nhược điểm của hồ là cần một diện tích rộng và nhạy cảm với nhiệt độthấp (thời tiết lạnh) cũng như tiêu thụ nhiều năng lượng

c Hoạt hoá bùn

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh có khả năng oxy hoávà khoáng hoá các chất hữu cơ trong nước thải

Trong xử lý bằng bùn hoạt hoá, nước thải và các vi sinh vật được sụckhí trong một bể trước khi đưa tới thiết bị làm trong (clarifier) nơi mà sinhkhối được tách khỏi dịch lỏng Phần chính của sinh khối được tuần hoàn lạibể sục khí, còn phần bùn dư được rút ra tỉ lệ với sự sản sinh tế bào mới Sựsục khí phục vụ hai mục đích là cung cấp oxy cần thiết cho quá trình phânhuỷ và khuấy trộn trong bể

Quá trình hoạt hoá bùn sinh ra nhiều bùn hơn các hồ sục khí và khi xửlý dòng thải nhà máy bột giấy và giấy bằng phương pháp này cần thêmdinh dưỡng cần thiết đảm bảo tỉ lệ thông thường là BOD5:N:P =100:5: 1Nhu cầu dinh dưỡng trong phương pháp này cao hơn so với các phương

pháp xử lý sinh học khác nhưng nó lại ít nhạy cảm với các hiệu ứng nhiệtđộ hơn Vùng nhiệt độ tối ưu là 30 – 35oC

Oxy tinh khiết có thể sử dụng để thay cho không khí trong quá trìnhhoạt hoá bùn Những hệ thống như vậy được áp dụng cho tải lớn và ít nhạycảm với các thay đổi lớn của các chất hữu cơ

Bảng 12 Các thông số thiết kế thông thường cho các công trình xử lý hiếu khí

Thông số Đơn vị Hồ oxy hoá và

hồ hỗn hợp Hồ sục khí Hoạt hoá bùn

Tải BOD 5 g/m 3 , ngày 2 – 10 40 – 200 1000 – 4000

Tải bề mặt của

Công trình hiếu khí nhân tạo ứng dụng bùn hoạt hoá để xử lý nước thải thườnggặp là Aerotank – bể phản ứng sinh học hiếu khí

- Đặc điểm và nguyên lý làm việc của Aerotank :

o Bể phản ứng sinh học hiếu khí là công trình bê tông cốt thép hìnhkhối chữ nhật hoặc hình tròn được sục khí để tăng cường oxy hoà tanvà tăng cường quá trình oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước

o Nước thải (sau khi qua xử lý sơ bộ) còn chứa phần lớn các chất hữu

cơ hoà tan và các chất lơ lửng đi vào Aerotank Quá trình oxy hoácác chất hữu cơ xảy ra qua ba giai đoạn :

 Giai đoạn 1 : tốc độ oxy hoá bằng tốc độ tiêu thụ oxy Ở giai

đoạn này, bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng

oxy cần cho vi sinh vật sinh trưởng trong thời gian này rất ít

do vi sinh vật cần thời gian thích nghi với môi trường Sau khiđã thích nghi với môi trường nước thải, chúng sinh trưởng vàphát triển mạnh theo cấp số nhân và tất nhiên lượng oxy bịtiêu thụ tăng mạnh

 Giai đoạn 2 : vi sinh vật phát triễn ổn định và tốc độ tiêu thụ

oxy cũng ở mức gần như ít thay đổi Giai đoạn này, các chấthữu cơ bị phân huỷ nhiều nhất Hoạt lực enzyme của bùn hoạttính ở giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài trongmột thời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzyme oxy hoá ởbùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạttính (sinh khối của vi sinh vật) ở mức ổn định

 Giai đoạn 3 : sau một thời gian khá dài, tốc độ oxy hoá hầu

như không thay đổi và có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụoxy lại tăng cao lên Đây là giai đoạn nitrat hoá các muốiamon Sau cùng nhu cầu oxy lại giảm và cần kết thúc quátrình làm việc của Aerotank (làm việc theo mẻ)

Lưu ý : sau khi oxy hoá được 80 – 95% BOD trong nước thải, nếu khôngkhuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùncặn ra nếu không sẽ gây ô nhiễm thứ cấp do hiện tượng tự phân của vi sinhvật trong bùn (chiếm 70% khối lượng cặn bùn)

- Các yếu tố làm ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước thải của Aerotank

o Lượng oxy hoà tan trong nước : điều kiện đầu tiên để đảm bảo choaerotank có khả năng oxy hoá các chất bẩn hữu cơ với hiệu suất cao

các vi sinh vật hiếu khí trong bùn hoạt tính Lượng oxy có thể coi làđủ khi nước thải ra khỏi bể lắng 2 có nồng độ oxy hoà tan là 2mg/l.

o Thành phần dinh dưỡng đối với sinh vật :

Trong nước thải có chứa các thành phần dinh dưỡng bao gồm chủyếu là nguồn cacbon (cơ chất hay chất nền được thể hiện bằngBOD) – chất hữu cơ dễ bị phân huỷ bởi vi sinh vật, nitơ ( ở dạng

NH4+) và phospho (ở dạng muối phosphate) và một số các chất khácnhư Mg, K, Ca, Mn, Fe, Co, … Thông thường các nguyên tố này ởdạng ion đều có mặt trong nước thải và đôi khi vượt quá nhu cầusinh lý của vi sinh vật

Thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức độ sinhtrưởng, phát triển của vi sinh vật mà biểu hiện của nó là sự suy giảmlượng bùn hoạt tính tạo thành, kìm hãm và ức chế quá trình oxy hoácác chất hữu cơ

 Nếu thiếu Nitơ một cách kéo dài thì ngoài việc làm cản trởquá trình sinh hoá, còn làm cho bùn hoạt tính khó lắng, cáchạt bông bị phồng lên trôi nổi theo dòng nước ra làm chonước khó trong và chứa một lượng lớn vi sinh vật, làm giảmtốc độ sinh trưởng cũng như cường độ oxy hoá của vi sinh vật

 Nếu thiếu phospho thì vi sinh vật dạng sợi phát triễn làm chobùn hoạt tính lắng chậm và giảm hiệu quả xử lý

Tỉ lệ các chất dinh dưỡng cho xử lý nước thải bằng phương pháphiếu khí được đề xuất như sau : BOD: N : P = 100 : 5 : 1 Song, tỉ sốnày thường chỉ đúng cho 3 ngày đầu (là lúc vi sinh vật phát triễnmạnh và bùn hoạt tính được tao thành nhiều nhất) Nếu quá trình xửlý kéo dài thì tỉ lệ trên cần đổi thành 200 : 5 : 1 (thời gian xử lý có

thể đến 20 ngày) Để cân đối dinh dưỡng N và P có thể dùng urehoặc supephosphat để bổ sung vào nước thải.

o Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nước thải để đảmbảo cho Aerotank hoạt động có hiệu quả :

Nồng độ cơ chất trong môi trường ảnh hưởng nhiều tới đờisống vi sinh vật vì chúng đều có nồng độ cơ chất tới hạn hoặc chophép Nếu vượt quá thì vi sinh vật sẽ bị ức chế các quá trình sinh lý,sinh hóa trong tế bào và ảnh hưởng xấu đến quá trình trao đổi chất,quá trình hình thành enzyme và có thể gây chết

o Các chất có độc tính ở trong nước thải ức chế đến đời sống của visinh vật :

Để đảm bảo cho bùn hoạt tính được hình thành và hoạt độngbình thường trong nước thải thì cần xác định độc tính đối với vi sinhvật Việc này chỉ cho ta thấy loại nước thải nào có thể xử lý bằng kỹthuật bùn hoạt tính trong Aerotank chứ không cho ta biết được tínhđộc của các yếu tố (trong đó có kim loại nặng và các chất độc khác)đối với vi sinh vật

o pH của nước thải có ảnh hưởng nhiều đến các quá trình hoá sinh của

vi sinh vật, quá trình tạo bùn và lắng Nhìn chung, pH thích hợp đểcho xử lý ở Aerotank là 6,5 – 8,5

o Nhiệt độ : ảnh hưởng lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật, đếnquá trình hoà tan oxy vào nước và khả năng kết lắng của các bôngcặn bùn hoạt tính Nhiệt độ nước thải tốt nhất ở vào khoảng 15 –

35oC

o Nồng độ các chất lơ lửng ở dạng huyền phù (SS) :

Bể Aerotank thông thường có thể xử lý hiệu quả cao với nồng độ SS